RU2033746C1

RU2033746C1 - Method and device for measuring arterial pressure

Info

Publication number: RU2033746C1
Authority: RU
Inventors: Владимир Федорович Романовский
Original assignee: Владимир Федорович Романовский
Priority date: 1991-12-06
Filing date: 1991-12-06
Publication date: 1995-04-30

Abstract

FIELD: medicine. SUBSTANCE: cuff is placed on patient's body and inflated to a pressure overlapping the probable pressure values. Systolic and diastolic pressures are indicated by the produced moment of forces acting on pellet when pulse waves pass under the detector. EFFECT: improved operating and functional characteristics. 3 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к медицине, медицинской технике, а именно к диагностике в кардиологии и устройствам для исследования гемодинамики. The invention relates to medicine, medical equipment, namely to diagnostics in cardiology and devices for the study of hemodynamics.

Известен способ измерения артериального давления крови, заключающийся в том, что артерию пережимают с помощью манжеты, например, компрессионной, изменяют давление манжеты на поверхность части тела, содержащей артерию, в диапазоне, перекрывающем систолическое и диастолическое значения артериального давления крови, регистрируют дистальнее места пережатия артерии прохождение пульсовых волн по угловым колебаниям поверхности тела относительно направления распространения этих волн, определяют систолическое и диастолическое значения артери- ального давления крови, измеряя величины давления манжеты на поверхность тела в моменты возникновения и исчезновения названных пульсовых волн. A known method for measuring blood pressure is that the artery is squeezed using a cuff, for example, a compression cuff, the cuff pressure is changed to the surface of the body part containing the artery in a range that overlaps the systolic and diastolic values of blood pressure, register distal to the point of clamping the artery the passage of pulse waves along the angular oscillations of the body surface relative to the direction of propagation of these waves determines the systolic and diastolic values of ar cial eri- blood pressure measuring cuff pressure value at the body surface in moments of appearance and disappearance of said pulse waves.

Известно также устройство для измерения артериального давления крови [1] которое содержит компрессионную манжету, снабженную системой регулирования и измерения давления газа в манжете, датчик пульсовой волны, содержащий корпус, пелот с контактной поверхностью, шарнирно укрепленный в этом корпусе с возможностью угловых перемещений вокруг оси шарнира параллельной контактной поверх- ности пелота, преобразователь угловых перемещений пелота в электрические сигналы, жестко закрепленный в корпусе и механически соединенный с пелотом. It is also known a device for measuring blood pressure [1] which contains a compression cuff equipped with a system for regulating and measuring the gas pressure in the cuff, a pulse wave sensor containing a housing, a pelot with a contact surface, hinged in this housing with the possibility of angular movements around the axis of the hinge parallel to the contact surface of the pilot, a transducer of angular movements of the pilot to electrical signals, rigidly fixed in the housing and mechanically connected to the pilot.

Недостатком известного способа является влияние на точность измерения артериального давления индивидуальных свойств тканей тела пациента, так как регистрация пульсовых волн производится по угловым колебаниям, т.е. угловым перемещениям поверхности тела. Амплитуда этих перемещений зависит от упругости тканей тела, от наличия или отсутствия подкожной жировой прослойки и т. п. The disadvantage of this method is the effect on the accuracy of measuring blood pressure of the individual properties of the tissues of the patient’s body, since the registration of pulse waves is performed according to angular oscillations, i.e. angular displacements of the body surface. The amplitude of these movements depends on the elasticity of body tissues, on the presence or absence of subcutaneous fat, etc.

Недостаток известного устройства вытекает из недостатка способа по этому же а.с. Таким недостатком является подвижное шарнирное закрепление пелота в корпусе, которое приводит к перемещениям пелота и вытекающей из этого зависимости выходного сигнала устройства от свойств тканей тела пациента, что снижает область применимости устройства и точность измерения артериального давления крови. Кроме того, подвижное закрепление пелота неизбежно приводит к наличию люфта в шарнире, к возникновению вредных явлений, вызванных трением в шарнире, влияющих на стабильность работы устройства. A disadvantage of the known device arises from the disadvantage of the method for the same A. with. Such a disadvantage is the movable articulation of the pilot in the housing, which leads to the movement of the pilot and the resulting dependence of the output signal of the device on the properties of the patient’s body tissues, which reduces the applicability of the device and the accuracy of measuring blood pressure. In addition, the mobile fastening of the pelot inevitably leads to the presence of play in the hinge, to the occurrence of harmful phenomena caused by friction in the hinge, affecting the stability of the device.

Известен также датчик тонов Короткова [2] содержащий манжету с системой изменения и регистрации давления, детектор пульсовой волны, выполненный в виде корпуса, пелота с контактной поверхностью, системы преобразования состояния пелота в электрический сигнал. Korotkov's tone sensor [2] is also known, which contains a cuff with a pressure change and registration system, a pulse wave detector made in the form of a body, a pelot with a contact surface, and a system for converting the pelot state into an electric signal.

Недостатком известного устройства является то, что его конструкция позволяет пелоту воздействовать на преобразователь не только при прохождении под пелотом пульсовых волн, возникающих при открывании артерии, но и при пульсациях давления в манжете, а также при сокращении мышц части тела, сдавливаемой манжетой, что вызывает появление сигналов помехи, сравнимых по амплитуде с полезными сигналами, и отрицательно сказывается на точности измерения артериального давления крови. A disadvantage of the known device is that its design allows the pelot to act on the transducer not only when the pulse waves occur during the opening of the artery under the pellet, but also during pulsation of the pressure in the cuff, as well as when the muscles of the body part compressed by the cuff, which causes the appearance of interference signals, comparable in amplitude with useful signals, and adversely affects the accuracy of blood pressure measurement.

Техническим результатом является повышение точности измерения артериального давления крови и уменьшение зависимости результатов измерения от индивидуальных особенностей организма пациента. The technical result is to increase the accuracy of measuring blood pressure and reducing the dependence of the measurement results on the individual characteristics of the patient.

Технический результат достигается способом измерения артериального давления крови, заключающимся в том, что на часть тела пациента, содержащую артерию, накладывают манжету, изменяют давление манжеты на поверхность тела в диапазоне значений, заведомо включающем в себя возможные значения артериального давления крови, измеряют давление манжеты на поверхность тела пациента в моменты прохождения по артерии, сдавливаемой манжетой, порций крови, упомянутые моменты прохождения порций крови индицируют по возникающим при этом на поверхности тела пульсовым волнам давления, индицирование осуществляют с помощью детектора пульсовых волн давления, устанавливаемого на участке тела, сдавливаемом манжетой, и снабженного воспринимающим пульсовые волны давления чувствительным элементом (пелотом), приписывают систолическому и диастолическому значениям артериального давления крови значения давления манжеты на поверхность тела, измеренные в моменты возникновения и исчезновения пульсовых волн давления, индицирование пульсовых волн давления производят по возникновению момента сил, воздействующих на неподвижный пелот, относительно его центра масс. The technical result is achieved by a method for measuring blood pressure, which consists in placing a cuff on a part of a patient’s body containing an artery, changing the pressure of the cuff on the body surface in a range of values that obviously includes possible values of blood pressure, measuring the pressure of the cuff on the surface the patient’s body at the moments of passage through the artery, squeezed by the cuff, of the blood portions, the mentioned moments of passage of the blood portions are indicated by arising on the surface t ate pulse pressure waves, the indication is carried out using a pulse pressure wave detector installed on a portion of the body squeezed by a cuff and equipped with a sensing element (pelot) that receives pressure pulse waves, assign cystic and diastolic values of blood pressure blood pressure values of the cuff on the body surface, measured at the moments of occurrence and disappearance of pulse pressure waves, the indication of pulse pressure waves is produced by the occurrence of the moment of forces acting on a stationary pelot, relative to its center of mass.

Для реализации способа предлагается устройство для измерения артериального давления крови. To implement the method, a device for measuring blood pressure is proposed.

Устройство для измерения артериального давления, содержащее манжету с системой изменения и регистрации давления, детектор пульсовой волны, выполненный в виде корпуса, пелота с контактной поверхностью, системы преобразования состояния пелота в электрический сигнал, снабжено блоком обработки выходных сигналов детектора, в котором пелот закреплен в системе преобразования его состояния, чувствительной к изменению момента сил, воздействующих на пелот и выполнен в виде по крайней мере двух пьезоэлектрических преобразователей, расположенных симметрично относительно оси, проходящей через геометрический центр контактной поверхности пелота перпендикулярно этой поверхности. A device for measuring blood pressure, comprising a cuff with a pressure change and registration system, a pulse wave detector made in the form of a body, a pelot with a contact surface, a system for converting the pelot into an electrical signal, equipped with a detector output signal processing unit, in which the pelot is fixed in the system transformation of its state, sensitive to a change in the moment of forces acting on the pilot and made in the form of at least two piezoelectric transducers, located symmetrically about an axis passing through the geometric center of the contact surface of the pelot perpendicular to this surface.

При этом, контактная поверхность пелота разделена на равные по форме и размерам площадки симметрично расположен- ные относительно центра симметрии. In this case, the contact surface of the pelot is divided into equal in shape and size areas symmetrically located relative to the center of symmetry.

Кроме того, пьезоэлектрические преобразователи выполнены на единой пластине в виде двух групп противолежащих электропроводящих обкладок. In addition, the piezoelectric transducers are made on a single plate in the form of two groups of opposite electrically conductive plates.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 изображено взаимное расположение части тела пациента, содержащей артерию, и составных частей устройства для измерения артериального давления крови; фиг.2 поясняет взаимодействие пульсовой волны давления с пелотом детектора пульсовой волны давления; на фиг.3 изображен возможный вариант конструкции детектора пульсовой волны давления; на фиг.4 изображен вариант расположения системы преобразователей в плоскости, перпендикулярной контактной поверхности пелота и схема электрического соединения обкладок пьезоэлектрических преобразователей этой системы; на фиг.5 вариант детектора пульсовой волны давления с разделенными участками контактной поверхности пелота; на фиг.6 вариант системы преобразователей, выполненной на единой пьезоэлектрической пластине. The invention is illustrated in the drawing, where Fig.1 shows the relative position of the patient’s body part containing the artery and the components of the device for measuring blood pressure; figure 2 explains the interaction of the pulse pressure wave with the pilot of the detector pulse pressure wave; figure 3 shows a possible design of a pulse pressure wave detector; figure 4 shows a variant of the arrangement of the transducer system in a plane perpendicular to the contact surface of the pilot and the electrical connection diagram of the plates of the piezoelectric transducers of this system; figure 5 is a variant of a pulse pressure wave detector with divided sections of the contact surface of the pilot; Fig.6 embodiment of a transducer system made on a single piezoelectric plate.

Устройство для измерения артериального давления крови содержит компрессионную манжету 1, устройство 2 для нагнетания газа в манжету 1, манометр 3 для измерения давления Р_м газа в компрессионной манжете 1, клапан 4 для выпуска газа из компрессионной манжеты 1, детектор 5 пульсовой волны давления Р(х), подключенный к блоку 6 обработки выходных сигналов детектора 5 и содержащий корпус 7, пелот 8 с контактной поверхностью 9, конструктивно и кинематически отделенный от корпуса 7, преобразователь момента М сил в электрический сигнал, выполненный в виде системы преобразователей, состоящей по крайней мере из двух пьезоэлектрических преобразователей 10, закрепленных в корпусе 7. Пелот закреплен на системе преобразователей таким образом, что проекция центра 11 масс упомянутой системы на плоскость 12 параллельную контактной поверхности 9 пелота 8 совпадает с проекцией на эту же плоскость 12 центра 13 масс самого пелота. Контактная поверхность 9 может быть разделена на равные по форме и размерам площадки, отделенные одна от другой частью 14 корпуса и симметрично расположенные относительно центра 15 симметрии этой поверхности 9. По принципу выполнения электрической коммутации пьезоэлектрические преобразователи 10 системы преобразователей могут быть разделены на две группы, расположенные по разные стороны центра 11 масс упомянутой системы преобразователей, в каждой из названных групп пьезоэлектрические преобразователи 10 могут быть соединены последовательно, при этом схемы соединений в этих группах представляют собой зеркальное отображение друг друга. Пьезоэлектрические преобразователи 10 упомянутой системы преобразователей могут быть выполнены на единой пьезоэлектрической пластине 16 в виде двух групп 17 и 18, противолежащих электропроводящих обкладок 19. Каждая система преобразователей снабжена парой электрических выводов 20 и 21. Проекции на плоскость 12 центров 11 и 13 масс системы преобразователей и пелота 8 совпадают в точке 22. Компрессионная манжета 1 при измерении артериального давления охватывает часть 23 тела, содержащую артерию 24, по которой движутся порции 25 крови.A device for measuring blood pressure contains a compression cuff 1, a device 2 for injecting gas into a cuff 1, a pressure gauge 3 for measuring pressure P _{m of} gas in a compression cuff 1, a valve 4 for discharging gas from a compression cuff 1, a pulse pressure wave detector 5 P ( x) connected to the block 6 for processing the output signals of the detector 5 and containing a housing 7, a pilot 8 with a contact surface 9, structurally and kinematically separated from the housing 7, the moment transducer M forces into an electrical signal, made in the form a transducer system consisting of at least two piezoelectric transducers 10 fixed in the housing 7. The pelot is fixed to the transducer system in such a way that the projection of the center of mass 11 of the said system on a plane 12 parallel to the contact surface 9 of the pelot 8 coincides with the projection on the same plane 12 center of 13 masses of the pelot. The contact surface 9 can be divided into equal in shape and size pads, separated from one another by the housing part 14 and symmetrically located relative to the center of symmetry 15 of this surface 9. According to the principle of electrical switching, the piezoelectric transducers 10 of the transducer system can be divided into two groups located on different sides of the center of mass 11 of the aforementioned transducer system, in each of these groups of piezoelectric transducers 10 can be connected but, the compounds circuits in these groups are a mirror image of one another. The piezoelectric transducers 10 of the aforementioned transducer system can be made on a single piezoelectric plate 16 in the form of two groups 17 and 18, opposite conductive plates 19. Each transducer system is equipped with a pair of electrical leads 20 and 21. The projections onto the plane 12 of the centers 11 and 13 of the masses of the transducer system and the pelota 8 coincide at point 22. The compression cuff 1, when measuring blood pressure, encompasses the body part 23 containing the artery 24, through which portions of blood 25 move.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

На часть 23 тела пациента, содержащую артерию 24, накладывают манжету 1, например, компрессионную вместе с детектором 5 пульсовой волны давления Р(х), с помощью устройства 2 для нагнетания газа и клапана 4 для выпуска газа из компрессионной манжеты 1 изменяют давление Р_м манжеты 1 на поверхность тела в диапазоне значений, заведомо включающем в себя возможные значения артериального давления крови, измеряют давление Р_м манжеты 1 на поверхность тела пациента с помощью манометра 3 в моменты прохождения по артерии 24, сдавливаемой манжетой 1, порций 25 крови, упомянутые моменты прохождения порций 25 крови индицируют по возникающим при этом на поверхности тела пульсовым волнам давления Р(х), индицирование осуществляют с помощью детектора 5 пульсовых волн давления Р(х), установленного на участке тела, сдавливаемом манжетой 1, и снабженного воспринимающим пульсовые волны давления Р(х) чувствительным элементом пелотом 8 длиной l в направлении распространения пульсовой волны давления Р(х), приписывают систолическому и диастолическому значениям артериального давления крови значения давления Р_м манжеты 1 на поверхность тела, измеренные в моменты возникновения и исчезновения пульсовых волн давления Р(х), индицирование пульсовых волн давления Р(х) производят по возникновению момента сил, воздействующих на неподвижный пелот 8 детектора 5 пульсовых волн давления Р(х), относительно центра 13 масс пелота.A cuff 1 is applied to a patient’s body part 23 containing an artery 24, for example, a compression cuff 1, together with a pulse pressure wave detector 5 P (x), using a device 2 for pumping gas and a valve 4 for discharging gas from the compression cuff 1, the pressure P _{m is} changed cuff 1 on the body surface in a range of values that obviously includes possible values of blood pressure, measure the pressure P _{m of the} cuff 1 on the surface of the patient’s body using a pressure gauge 3 at the moment of passage through the artery 24, squeezed by the cuff 1, portions 25 blood, the mentioned moments of passage of blood portions 25 of blood are indicated by the pulse waves of pressure P (x) that arise on the surface of the body, the indication is carried out using a detector 5 of pulse waves of pressure P (x) installed on the body part, squeezed by cuff 1, and equipped with pulse pressure waves P (x) by a sensing element with a pilot 8 of length l in the direction of propagation of the pulse pressure wave P (x), assign pressure values to the systolic and diastolic values of blood pressure P _{m of the} cuff 1 on the body surface, measured at the time of appearance and disappearance of the pressure pulse waves P (x), the pulse pressure waves P (x) are indicated when the moment of forces acting on the stationary pilot 8 of the detector 5 of the pulse pressure waves P (x) , relative to the center 13 of the mass of the pelot.

На фиг. 2 приведена эпюра пульсовой волны давления Р(х), возникшей при прохождении по артерии 24 порции 25 крови. Пульсовая волна давит на участок контактной поверхности 9 длиной dx c силой
dF P(x) ˙h ˙ dx, (1) где h ширина пелота 8.In FIG. Figure 2 shows the plot of the pulse pressure wave P (x) that arose when 24 portions of 25 blood passed through the artery. A pulse wave presses on a portion of the contact surface 9 of length dx with force
dF P (x) ˙h ˙ dx, (1) where h is the width of the pilot 8.

При этом возникает момент dM силы dF
dM dF˙ X h ˙P(x) ˙X ˙ dx. (2)
Суммарный момент сил М, воздействующий на пелот 8, будет описываться следующим выражением:
M h

P(x)·x·dx
При пульсациях ΔР_м давления в компрессионной манжете 1 и при сокращении мышц, создающем пульсации давления на пелот 8 такие же как ΔР_м по характеру воздействия на пелот 8, допустимо заменить в выражении (3) давление Р(х) на ΔР_м. При этом момент сил будет равен нулю, т.е. не возникнет сигнала помехи за счет перечисленных факторов.In this case, the moment dM of force dF
dM dF˙ X h ˙P (x) ˙X ˙ dx. (2)
The total moment of forces M acting on the pilot 8 will be described by the following expression:
M h

P (x) x x dx
With pulsations ΔР _{m of} pressure in the compression cuff 1 and muscle contraction that creates pressure pulsations on the pilot 8 same as ΔР _m in terms of the effect on the pilot 8, it is permissible to replace the pressure P (x) with ΔР _m in expression (3). In this case, the moment of forces will be zero, i.e. there will be no interference signal due to these factors.

На фиг. 4 приведен вариант расположения пьезоэлектрических преобразователей 10 в плоскости перпендикулярной контактной поверхности 9 пелотов. Такое расположение пьезоэлектрических преобразователей 10 может позволить уменьшить линейный размер l пелота 8 и длину детектора 5. In FIG. 4 shows a variant of the arrangement of the piezoelectric transducers 10 in the plane perpendicular to the contact surface 9 of the pilots. Such an arrangement of the piezoelectric transducers 10 can reduce the linear size l of the pilot 8 and the length of the detector 5.

На фиг. 5 приведен вариант конструкции детектора 5 с контактной поверхностью 9 пелота 8, разделенной на две площадки. Такое выполнение контактной поверхности 9 исключает воздействие давлений Р(х) и Р_м на среднюю часть этой поверхности. При этом уменьшается вероятность разрушения пьезоэлектрических преобразователей 10 в результате воздействия силы, вызванной давлением Р_м, уменьшается амплитуда сигнала помехи и незначительно в гораздо меньшей степени уменьшается полезный сигнал инициированный пульсовой волной давления Р(х), так как при малых величинах Х величина М также невелика.In FIG. 5 shows a design variant of the detector 5 with the contact surface 9 of the pilot 8, divided into two platforms. This embodiment of the contact surface 9 eliminates the effects of pressures P (x) and P _m on the middle part of this surface. In this case, the probability of destruction of the piezoelectric transducers 10 as a result of the force caused by the pressure P _m decreases, the amplitude of the interference signal decreases, and the useful signal initiated by the pressure pulse wave P (x) decreases insignificantly, since for small values of X the value of M is also small .

На фиг. 6 приведен вариант выполнения системы преобразователей в виде единой пьезоэлектрической пластины 16, при этом пьезоэлектрические преобразователи выполнены в виде двух групп 17 и 18 противолежащих электропроводящих обкладок. Такое выполнение системы преобразователей позволяет лучше идентифицировать характеристики пьезоэлектрических преобразователей вследствие идентичности свойств пьезоэлектрического материала пьезоэлектрической пластины 16 во всем ее объеме. In FIG. 6 shows an embodiment of a system of transducers in the form of a single piezoelectric plate 16, while the piezoelectric transducers are made in the form of two groups 17 and 18 of opposite conductive plates. This embodiment of the transducer system allows better identification of the characteristics of the piezoelectric transducers due to the identity of the properties of the piezoelectric material of the piezoelectric plate 16 in its entire volume.

На фиг. 4, 5 и 6 приведен вариант выполнения электрической коммутации пьезоэлектрических преобразователей 10, а также входящих в группы 17 и 18 системы преобразователей, выполненный в виде последовательного соединения электропроводящих обкладок 19 в том порядке, в каком размещены в пространстве указанные пьезоэлектрические преобразователи. При этом, цепочка преобразователей разбита на две группы, в которых схемы электрической коммутации обкладок 19 зеркально идентичны. In FIG. 4, 5 and 6 show an embodiment of electrical switching of piezoelectric transducers 10, as well as transducer systems included in groups 17 and 18, made in the form of a series connection of electrically conductive plates 19 in the order in which these piezoelectric transducers are placed in space. Moreover, the chain of converters is divided into two groups in which the electrical switching circuits of the plates 19 are mirror-identical.

Таким образом, способ и устройство позволяют повысить точность измерения артериального давления крови и уменьшить зависимость результатов измерения артериального давления крови и уменьшить зависимость результатов измерения от индивидуальных особенностей организма пациента. Thus, the method and device can improve the accuracy of measuring blood pressure and reduce the dependence of the measurement results of blood pressure and reduce the dependence of the measurement results on the individual characteristics of the patient.

Claims

1. A method of measuring blood pressure, including clamping an artery using a cuff, changing the pressure of the cuff on the body surface in a range of values that obviously includes possible pressure values, measuring the pressure of the cuff on the body surface, indicating the passage of pulse waves using a detector equipped with a pellet, determining systolic and diastolic values of blood pressure according to the results of changes in the pressure of the cuff on the body surface at the moments of the appearance and disappearance of pulse waves, excellent which consists in the fact that the indication of pulse waves is carried out when registering the arising moment of forces acting on the pilot during the passage of pulse waves under the detector.

2. A device for measuring blood pressure, comprising a cuff with a pressure change and registration system, a pulse wave detector made in the form of a body, a pelot with a contact surface, a system for converting the pelot into an electrical signal, characterized in that it is equipped with a detector output signal processing unit in which the pelot is fixed in the system of the transformation of its state, sensitive to a change in the moment of forces acting on the pelot, and is made in the form of at least two piezoelectric wires -forming, symmetrically arranged about an axis passing through the geometric center of the contact surface pelota perpendicular to this surface.

3. The device according to claim 2, characterized in that the contact surface of the pelot is divided into equal in shape and size of the site, symmetrically located relative to the center of symmetry.

4. The device according to claim 2, characterized in that the piezoelectric transducers are made on a single plate in the form of two groups of opposite electrically conductive plates.