RU75829U1 - PULSE WAVE REGISTRATION DEVICE - Google Patents
PULSE WAVE REGISTRATION DEVICE Download PDFInfo
- Publication number
- RU75829U1 RU75829U1 RU2008111726/22U RU2008111726U RU75829U1 RU 75829 U1 RU75829 U1 RU 75829U1 RU 2008111726/22 U RU2008111726/22 U RU 2008111726/22U RU 2008111726 U RU2008111726 U RU 2008111726U RU 75829 U1 RU75829 U1 RU 75829U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sensor
- pulse wave
- cuff
- sensitive
- compression cuff
- Prior art date
Links
Abstract
Область применения: устройство регистрации пульсовой волны относится к медицинской технике, а именно к средствам регистрации пульсовой волны для целей диагностики сердечно-сосудистой деятельности. Устройство регистрации пульсовой волны включает жестко укрепленный внутри компрессионной манжеты датчик с двумя чувствительными последовательно соединенными между собой пьезокерамическими элементами, расположенный в корпусе из ферромагнитного материала, нагнетающее устройство с индикатором давления, электрокардиографические электроды и двухканальный усилитель сигналов, первый вход которого соединен с датчиком, второй - с электрокардиографическими электродами, а выход подключен к персональному компьютеру. При этом ширина компрессионной манжеты не превышает диаметр датчика более чем на 20-30 мм. Увеличение чувствительности измерений достигается за счет использования изгибных деформаций пьезоэлектрических пластин датчика, увеличения собственного сопротивления устройства, повышения локальности и помехозащищенности измерений. 3 з.п., 5 илл.Scope: the pulse wave registration device relates to medical equipment, namely to pulse wave registration means for the diagnosis of cardiovascular activity. The pulse wave recording device includes a sensor rigidly fixed inside the compression cuff with two sensitive piezoceramic elements connected in series, located in a case made of ferromagnetic material, a pressure device with a pressure indicator, electrocardiographic electrodes and a two-channel signal amplifier, the first input of which is connected to the sensor, the second - with electrocardiographic electrodes, and the output is connected to a personal computer. The width of the compression cuff does not exceed the diameter of the sensor by more than 20-30 mm. An increase in the measurement sensitivity is achieved through the use of bending deformations of the piezoelectric sensor plates, an increase in the device’s own resistance, and an increase in the localization and noise immunity of the measurements. 3 cp, 5 ill.
Description
Полезная модель относится к медицинской технике, а именно к средствам регистрации пульсовой волны для целей диагностики сердечнососудистой деятельности.The utility model relates to medical equipment, namely to pulse wave recording means for the diagnosis of cardiovascular activity.
Оценке состояния стенок артериальных сосудов придается большое значение для понимания изменений функционального состояния сердечнососудистой системы. Известно, что сигнал пульсовой волны кровяного давления (далее пульсовой волны), распространяющейся по артериальным сосудам тела человека, может достаточно эффективно характеризовать упруговязкое состояние сосудистых стенок.Assessment of the state of the walls of arterial vessels is of great importance for understanding changes in the functional state of the cardiovascular system. It is known that the signal of the pulse wave of blood pressure (hereinafter referred to as the pulse wave), propagating through the arterial vessels of the human body, can quite effectively characterize the viscoelastic state of the vascular walls.
Известны устройства регистрации пульсовой волны, основанные на следующих принципах съема сигнала пульсовой волны: регистрации изменения оптической плотности кровенесущей ткани с помощью источника облучения и фотоприемника рассеянного светового потока с длинами волн инфракрасного диапазона [патент РФ 2249430], регистрации импедансным методом - с помощью реографических электродов [патент РФ 2261039], тензодатчиков давления [Явелов И.С., Колпаков Е.В. Компьютерный анализатор пульсовой волны и электрической активности сердца «Пульс»// Медицинская техника, 2003, №4, с.11-16], регистрации с помощью емкостных преобразователей, установленных на торцах сильфонов, которые контактными площадками прикладывают к лучевой артерии [патент РФ 2 308 876], пневматической регистрации пульсовых волн с помощью компрессионной манжеты и приемных пьезоэлектрических преобразователей [Шарапов В.М., Мусиенко М.П., Шарапова Е.В. Пьезоэлектрические датчики. Изд-во: Техносфера, 2006. - с.466].Known pulse wave registration devices based on the following principles of pulse wave signal acquisition: registration of changes in the optical density of a blood-bearing tissue using an irradiation source and a photodetector of scattered light flux with infrared wavelengths [RF patent 2249430], registration by impedance method using rheographic electrodes [ RF patent 2261039], pressure transducers [Yavelov IS, Kolpakov EV Computer analyzer of the pulse wave and electrical activity of the heart "Pulse" // Medical equipment, 2003, No. 4, pp. 11-16], registration using capacitive transducers mounted on the ends of the bellows, which are used as contact pads to the radial artery [RF patent 2 308 876], pneumatic registration of pulse waves using a compression cuff and receiving piezoelectric transducers [Sharapov VM, Musienko MP, Sharapova EV Piezoelectric sensors. Publishing House: Technosphere, 2006. - p. 466].
Устройства пневматической регистрации пульсовой волны с помощью компрессионной манжеты и приемных пьезоэлектрических преобразователей Pneumatic pulse wave recording devices using a compression cuff and receiving piezoelectric transducers
являются наиболее широко применяемыми для оценки эластических свойств сосудов.are the most widely used to assess the elastic properties of blood vessels.
Известно устройство регистрации пульсовой волны, пневматическое приемное устройство которого представляет собой камеру компрессионной манжеты, с одной стороны ограниченную резиновой мембраной, которая накладывается на поверхность тела, с другой - пьезокерамическим диском, который регистрирует колебания давления воздуха в манжете, вызванные прохождением пульсовой волны в сегменте конечности, на которую наложена манжета [Большая медицинская энциклопедия. М.: Сов. энцикл., 1982. Т.24. с.399].A pulse wave recording device is known, the pneumatic receiving device of which is a compression cuff chamber, on the one hand limited by a rubber membrane that is superimposed on the surface of the body, and on the other, by a piezoceramic disk, which registers air pressure fluctuations in the cuff caused by the passage of a pulse wave in a limb segment on which the cuff is superimposed [Big Medical Encyclopedia. M .: Sov. encycl., 1982.V.24. p.399].
Однако данное устройство обладает низкой чувствительностью и помехозащищенностью, так как регистрируемый сигнал пульсовой волны зависит от состояния контакта передающей манжеты и расположенного вне ее приемного пьезокерамического диска. Кроме того, отсутствие экранирования приемного пьезокерамического диска существенно снижает помехозащищенность устройства.However, this device has low sensitivity and noise immunity, since the detected pulse wave signal depends on the contact state of the transmitting cuff and the receiving piezoceramic disk located outside it. In addition, the lack of shielding of the receiving piezoceramic disk significantly reduces the noise immunity of the device.
Известен измеритель артериального давления ИАД-1, прием пульсовых сигналов в котором осуществляется датчиком с чувствительным пьезоэлектрическим элементом, вмонтированным в компрессионную манжету [Большая медицинская энциклопедия. М.: Сов. энцикл., 1982. Т.24. с.400].Known blood pressure meter IAD-1, the reception of pulse signals in which is carried out by a sensor with a sensitive piezoelectric element mounted in a compression cuff [Big Medical Encyclopedia. M .: Sov. encycl., 1982.V.24. p. 400].
Однако используемый пьезоэлектрический элемент, состоящий из одной пьезоэлектрической пластины, чувствителен лишь к высокочастотным составляющим регистрируемого пульсового процесса (тонам Короткова) и не позволяет регистрирововать инфразвуковые компоненты пульсового сигнала, что существенно искажает наблюдаемый сигнал.However, the used piezoelectric element consisting of one piezoelectric plate is sensitive only to the high-frequency components of the recorded pulse process (Korotkov tones) and does not allow recording of the infrasonic components of the pulse signal, which significantly distorts the observed signal.
Известно устройство регистрации пульсовой волны, включающее датчик, располагаемый под компрессионной манжетой на предплечье пациента, содержащий корпус, крышку с центральным отверстием, пьезокерамический биморфный чувствительный элемент, расположенный в A pulse wave recording device is known, including a sensor located under a compression cuff on a patient’s forearm, comprising a housing, a cover with a central hole, a piezoceramic bimorph sensor, located in
корпусе параллельно крышке, и пилот, закрепленный в центре биморфного элемента [Шарапов В.М., Мусиенко М.П., Шарапова Е.В. Пьезоэлектрические датчики. Изд-во: Техносфера, 2006. - с.445-446]. Биморфный элемент представляет собой две пластины из пьезоэлектрического материала, склеенные между собой таким образом, что при приложении механического усилия одна из пластин будет расширяться, другая - сжиматься, что приведет к изгибной деформации всего биморфного элемента. В отличие от деформации по толщине одной пьезоэлектрической пластины, изгибные деформации биморфного элемента более чувствительны к низкочастотным составляющим сигнала пульсовой волны, что позволяет регистрировать сигнал пульсовой волны со всеми его локальными особенностями, без искажений.the casing parallel to the lid, and the pilot, fixed in the center of the bimorph element [Sharapov VM, Musienko MP, Sharapova EV Piezoelectric sensors. Publishing House: Technosphere, 2006. - p.445-446]. A bimorph element consists of two plates of piezoelectric material glued together so that upon application of mechanical force one of the plates will expand, the other will contract, which will lead to bending deformation of the entire bimorph element. In contrast to the deformation across the thickness of one piezoelectric plate, the bending deformations of a bimorph element are more sensitive to the low-frequency components of the pulse wave signal, which makes it possible to register the pulse wave signal with all its local features, without distortion.
Однако данное устройство не обладает высокой чувствительностью, так как пьезоэлектрический преобразователь расположен под компрессионной манжетой, поэтому регистрируемый сигнал пульсовой волны зависит от состояния контакта датчика с поверхностью кожи и степени давления передающей манжеты на расположенный под ней преобразователь. Кроме того, на пилот датчика также воздействуют акустические шумы, связанные с движением конечности под манжетой или вызванные смещением манжеты.However, this device does not have high sensitivity, since the piezoelectric transducer is located under the compression cuff, therefore, the detected pulse wave signal depends on the state of contact of the sensor with the skin surface and the degree of pressure of the transmitting cuff on the transducer located below it. In addition, acoustic noise associated with limb movement under the cuff or caused by cuff displacement also affects the sensor pilot.
Наиболее близким к заявляемому устройству по технической сущности является устройство регистрации пульсовой волны «Поли-Спектр-СРПВ» фирмы «Нейрософт», основанное на бесконтактной, пневматической передаче сигнала пульсовой волны на приемный пьезоэлектрический элемент, включающее установленный внутри компрессионной манжеты датчик с чувствительным пьезоэлектрическим элементом, помещенный в металлический корпус, нагнетающее устройство с индикатором давления, электрокардиографические электроды и двухканальный усилитель сигналов, первый вход которого соединен с датчиком, второй - с электрокардиографическими электродами, а выход подключен к The closest to the claimed device in technical essence is a pulse-wave recording device Poly-Spectrum-SRPV of Neurosoft, based on non-contact, pneumatic transmission of the pulse wave signal to a receiving piezoelectric element, including a sensor installed inside the compression cuff with a sensitive piezoelectric element, placed in a metal case, a discharge device with a pressure indicator, electrocardiographic electrodes and a two-channel signal amplifier, the first input of which is connected to the sensor, the second to electrocardiographic electrodes, and the output is connected to
персональному компьютеру [ПУЛЬСОВАЯ ВОЛНА [он-лайн], 20.05.2005, [найдено 12.07.2007]. Найден из Интернет: www.neurosoft.ru/old/product/]. В качестве чувствительного элемента датчика пульсовой волны используется одна пьезоэлектрическая пластина.personal computer [PULSE WAVE [on-line], 05/20/2005, [found 12/07/2007]. Found from the Internet: www.neurosoft.ru/old/product/]. As a sensitive element of the pulse wave sensor, one piezoelectric plate is used.
Устройство работает следующим образом. На исследуемый сегмент верхней или нижней конечности пациента накладывается облегающая манжета, в которую нагнетается давление. При прохождении пульсовой волны колебания воздуха в манжете пневматически передаются на датчик, встроенный в манжету. Вид пульсовой кривой определяют с помощью регистрирующего прибора (персонального компьютера). Кроме того, для расширения функциональных возможностей устройства, оно снабжено вторым каналом, состоящим из электрокардиографических электродов и двухканального усилителя сигналов, для синхронной записи сигналов пульсовых волн и электрических потенциалов сердца.The device operates as follows. A tight-fitting cuff is applied to the test segment of the patient’s upper or lower limb, into which pressure is pumped. During the passage of the pulse wave, the air vibrations in the cuff are pneumatically transmitted to the sensor built into the cuff. The shape of the pulse curve is determined using a recording device (personal computer). In addition, to expand the functionality of the device, it is equipped with a second channel, consisting of electrocardiographic electrodes and a two-channel signal amplifier, for synchronous recording of pulse wave signals and electrical potentials of the heart.
Данное техническое решение позволяет получать полную информацию о состоянии сердечно сосудистой системы.This technical solution allows you to get complete information about the state of the cardiovascular system.
Расположение пьезоэлектрической пластины внутри компрессионной манжеты позволяет обеспечить независимость регистрации сигнала пульсовой волны от степени прижатия датчика к поверхности кожи и способа его крепления, а также от индивидуальных особенностей пациентов и позволяют использовать данные устройства для ранней диагностики атеросклеротических заболеваний артериальных сосудов верхних и нижних конечностей, расположенных не так близко к поверхности.The location of the piezoelectric plate inside the compression cuff allows the independence of the registration of the pulse wave signal from the degree of pressure of the sensor to the skin surface and the method of attachment, as well as from the individual characteristics of the patients and allows the use of these devices for early diagnosis of atherosclerotic diseases of the arterial vessels of the upper and lower extremities located so close to the surface.
Однако, несмотря на это, известное устройство имеет ряд недостатков.However, despite this, the known device has several disadvantages.
В качестве чувствительного элемента датчика используется одна пьезоэлектрическая пластина, что не обеспечивает максимальной чувствительности при приеме пульсового сигнала. Происходящая деформация пьезоэлектрической пластины по толщине при приеме пульсовых волн чувствительна лишь к высокочастотным компонентам As a sensitive element of the sensor, one piezoelectric plate is used, which does not provide maximum sensitivity when receiving a pulse signal. The occurring deformation of the piezoelectric plate in thickness when receiving pulse waves is sensitive only to high-frequency components
пульсового сигнала, что существенно искажает форму регистрируемых пульсовых кривых.pulse signal, which significantly distorts the shape of the recorded pulse curves.
Из-за большой площади соприкосновения компрессионной манжеты с конечностью регистрируемый сигнал является результатом интегрирования колебаний давления воздуха по всей площади соприкосновения манжеты с поверхностью тела. В результате отсутствует локальность измерений, искажается форма регистрируемого сигнала, невозможно точно определить местоположение нарушения кровотока, что затрудняет диагностику состояния сосудистых стенок.Due to the large area of contact of the compression cuff with the limb, the recorded signal is the result of integration of fluctuations in air pressure over the entire area of contact of the cuff with the body surface. As a result, the measurement locality is absent, the shape of the recorded signal is distorted, it is impossible to accurately determine the location of the blood flow disturbance, which complicates the diagnosis of the state of the vascular walls.
Кроме того, при таком расположении датчика в широкой облегающей манжете не исключается его смещение внутри манжеты, что ухудшает локальность измерений, повышается вероятность появления помех, что существенно снижает чувствительность устройства.In addition, with this arrangement of the sensor in a wide-fitting cuff, its displacement within the cuff is not excluded, which worsens the locality of measurements, increases the likelihood of interference, which significantly reduces the sensitivity of the device.
В основу полезной модели положена задача повышения чувствительности измерения за счет использования изгибных деформаций пьезоэлектрических пластин датчика пульсовой волны, увеличения собственного сопротивления устройства, повышения локальности и помехозащищенности измерений.The utility model is based on the task of increasing the measurement sensitivity through the use of bending deformations of the piezoelectric plates of the pulse wave sensor, increasing the device’s own resistance, increasing the locality and noise immunity of the measurements.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве регистрации пульсовой волны, включающем установленный внутри компрессионной манжеты датчик с чувствительным пьезоэлектрическим элементом, помещенный в металлический корпус, нагнетающее устройство с индикатором давления, электрокардиографические электроды и двухканальный усилитель сигналов, первый вход которого соединен с датчиком, второй - с электрокардиографическими электродами, а выход подключен к персональному компьютеру, согласно полезной модели датчик снабжен дополнительным чувствительным пьезоэлектрическим элементом, чувствительные пьезоэлектрические элементы соединены между собой последовательно, при этом датчик жестко закреплен внутри компрессионной манжеты, ширина которой соответствует его диаметру.The problem is solved in that in the pulse wave recording device, which includes a sensor with a sensitive piezoelectric element installed inside the compression cuff, placed in a metal case, a pressure device with a pressure indicator, electrocardiographic electrodes and a two-channel signal amplifier, the first input of which is connected to the sensor, the second with electrocardiographic electrodes, and the output is connected to a personal computer, according to a utility model, the sensor is equipped with additional sensitive piezoelectric element, piezoelectric sensing elements are interconnected in series, wherein the sensor is rigidly fixed inside the compression cuff, the width of which corresponds to its diameter.
При этом:Wherein:
- каждый чувствительный пьезоэлектрический элемент выполнен в виде пластины из пьезокерамического материала одинакового диаметра и толщины.- each sensitive piezoelectric element is made in the form of a plate of piezoelectric material of the same diameter and thickness.
- ширина компрессионной манжеты не превышает диаметр датчика более чем на 20-30 мм.- the width of the compression cuff does not exceed the diameter of the sensor by more than 20-30 mm.
- корпус датчика выполнен из ферромагнитного материала.- the sensor housing is made of ferromagnetic material.
Выбор ширины манжеты в соответствии с диаметром датчика обеспечивает минимальную площадь соприкосновения манжеты с исследуемым сегментом конечности, что позволяет повысить локальность измерений и регистрировать форму сигнала пульсовой волны без искажений, что существенно увеличивает чувствительность заявляемого устройства.The choice of the width of the cuff in accordance with the diameter of the sensor ensures a minimum contact area of the cuff with the studied segment of the limb, which allows to increase the locality of measurements and register the waveform of the pulse wave without distortion, which significantly increases the sensitivity of the claimed device.
Жесткое крепление датчика внутри манжеты позволяет обеспечить независимость регистрации сигнала пульсовой волны от способа крепления датчика к коже пациента над исследуемой артерией и состояния контакта датчика со стенками манжеты, что существенно повышает помехозащищенность измерений, улучшая чувствительность заявляемого устройства в целом. Жесткая фиксация датчика внутри узкой манжеты, повышая локальность измерений, также снижает погрешность определения времени запаздывания регистрируемого сигнала пульсовой волны на исследуемом участке артериального сосуда относительно ЭКГ.Rigid mounting of the sensor inside the cuff makes it possible to ensure the registration of the pulse wave signal from the method of mounting the sensor to the patient’s skin over the artery under study and the state of contact of the sensor with the cuff walls, which significantly increases the noise immunity of measurements, improving the sensitivity of the claimed device as a whole. Rigid fixation of the sensor inside the narrow cuff, increasing the locality of measurements, also reduces the error in determining the delay time of the recorded pulse wave signal in the studied section of the arterial vessel relative to the ECG.
Снабжение датчика, жестко зафиксированного в узкой манжете, дополнительным чувствительным пьезокерамическим элементом такого же размера и материала, что и основной, и их последовательное соединение, образует биморфный элемент, более чувствительный к низкочастотным компонентам пульсового сигнала. Дополнительный чувствительный пьезокерамический элемент, увеличивая собственное сопротивление датчика, в свою очередь увеличивает величину напряжения регистрируемого сигнала, что при обеспечении локальности значительно повышает чувствительность устройства.The supply of the sensor, rigidly fixed in a narrow cuff, with an additional sensitive piezoceramic element of the same size and material as the main one, and their series connection, forms a bimorph element, more sensitive to low-frequency components of the pulse signal. An additional sensitive piezoceramic element, increasing the intrinsic resistance of the sensor, in turn, increases the voltage value of the recorded signal, which, while providing locality, significantly increases the sensitivity of the device.
Кроме того, увеличение сопротивления датчика значительно повышает помехозащищенность устройства.In addition, increasing the resistance of the sensor significantly increases the noise immunity of the device.
Выполнение корпуса из ферромагнитного материала обеспечивает эффективное экранирование датчика от внешних низкочастотных электромагнитных полей и тем самым также повышает чувствительность и помехозащищенность заявляемого устройства.The implementation of the housing of the ferromagnetic material provides effective shielding of the sensor from external low-frequency electromagnetic fields and thereby also increases the sensitivity and noise immunity of the claimed device.
Таким образом, новый технический результат, достигаемый заявляемой полезной моделью, заключается в увеличении чувствительности измерений.Thus, a new technical result achieved by the claimed utility model is to increase the sensitivity of measurements.
На фиг.1 показана структурная схема заявляемого устройства;Figure 1 shows the structural diagram of the inventive device;
На фиг.2 показана конструкция датчика;Figure 2 shows the design of the sensor;
На фиг.3 представлена схема последовательного подключения пьезокерамических пластин чувствительного элемента датчикаFigure 3 presents a diagram of the serial connection of piezoceramic plates of the sensor element of the sensor
На фиг.4 представлен пример синхронной записи сигнала пульсовой волны и ЭКГ в норме (кривая а) и при нарушении ритмичности сердечных сокращений (кривая б), осуществленной с помощью заявляемого устройства.Figure 4 presents an example of a synchronous recording of a pulse wave signal and an ECG in normal (curve a) and in case of violation of the rhythm of heart contractions (curve b), carried out using the inventive device.
На фиг.5 представлены примеры синхронной записи сигнала пульсовой волны и ЭКГ с помощью устройства-прототипа (кривая а) и заявляемого устройства (кривая б).Figure 5 presents examples of synchronous recording of a pulse wave signal and an ECG using a prototype device (curve a) and the inventive device (curve b).
Устройство регистрации пульсовой волны (фиг.1) состоит из установленного в компрессионной манжете 1 шириной 40-45 мм датчика 2 диаметром 15 мм в металлическом корпусе 3 (фиг.2) из ферромагнитного материала. Ширина компрессионной манжеты 1 не превышает диаметр датчика 2 более чем на 20-30 мм.The pulse wave registration device (Fig. 1) consists of a sensor 2 installed in a compression cuff 1 with a width of 40-45 mm and a diameter of 15 mm in a metal casing 3 (Fig. 2) made of ferromagnetic material. The width of the compression sleeve 1 does not exceed the diameter of the sensor 2 by more than 20-30 mm.
Датчик 2 включает два чувствительных пьезокерамических элемента 4 и 5 соответственно, соединенных последовательно между собой. Устройство регистрации пульсовой волны содержит также нагнетающее устройство в виде груши 6 с индикатором 7 давления, электрокардиографические электроды 8 и двухканальный усилитель 9 сигналов, первый вход которого соединен с датчиком 2, а второй - с электрокардиографическими The sensor 2 includes two sensitive piezoceramic elements 4 and 5, respectively, connected in series with each other. The pulse wave recording device also contains a blower in the form of a pear 6 with a pressure indicator 7, electrocardiographic electrodes 8 and a two-channel signal amplifier 9, the first input of which is connected to the sensor 2 and the second to electrocardiographic
электродами 8, выход усилителя 9 подключен к персональному компьютеру 10.electrodes 8, the output of the amplifier 9 is connected to a personal computer 10.
Датчик 2 состоит из в корпуса 3, изготовленного из низкоуглеродистой стали Ст-20, двух чувствительных пьезокерамических элементов 4 и 5, каждый из которых выполнен в виде пластины из материала ЦТС-19. Пластины имеют одинаковый диаметр и толщину и склеены между собой. Кроме того, датчик 2 содержит переходное пластмассовое кольцо 11, которое приклеено к корпусу 3, на корпус 3 плотно насаживается крышка 12, имеющая отверстия 13, 14 - для пропускания воздуха из манжеты 1 и отверстие 15 - для выхода кабеля 16 от датчика 2.Sensor 2 consists of a housing 3 made of low-carbon steel St-20, two sensitive piezoceramic elements 4 and 5, each of which is made in the form of a plate of material TsTS-19. The plates have the same diameter and thickness and are glued together. In addition, the sensor 2 contains a transitional plastic ring 11, which is glued to the housing 3, a cover 12 is tightly mounted on the housing 3, having openings 13, 14 for passing air from the sleeve 1 and an opening 15 for the cable 16 from the sensor 2 to exit.
Для повышения чувствительности датчика 2 по напряжению чувствительные пьезокерамические элементы 4 и 5, соединены между собой последовательно, таким образом, что направления поляризации Е пластин - противоположны (фиг.3). В результате в два раза увеличивается собственное сопротивление датчика 2, и развиваемое напряжение на датчике 2 в два раза больше при том же изменении давления воздуха в манжете 1, чем при наличии одной пьезоэлектрической пластины. Стальной корпус 3 датчика 2, выполненный из ферромагнитного материала, с толщиной стенок 1 мм обеспечивает эффективное экранирование от помех промышленной частоты, что позволяет получить «чистый» сигнал с датчика 2 без помех.To increase the sensitivity of the sensor 2 by voltage, the sensitive piezoceramic elements 4 and 5 are interconnected in series, so that the polarization directions E of the plates are opposite (Fig. 3). As a result, the intrinsic resistance of the sensor 2 doubles, and the developed voltage at the sensor 2 is two times higher with the same change in air pressure in the cuff 1 than in the presence of one piezoelectric plate. The steel housing 3 of the sensor 2, made of ferromagnetic material, with a wall thickness of 1 mm provides effective shielding from interference of industrial frequency, which allows you to get a "clean" signal from sensor 2 without interference.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Компрессионная манжета 1 со встроенным датчиком 2 накладывается на исследуемую верхнюю или нижнюю конечность. В манжету 1 с помощью груши 6 нагнетается давление воздуха до 180-200 мм рт.ст. и на фоне его снижения регистрируются колебания стенок пульсирующих артериальных сосудов. Контроль давления ведется с помощью индикатора 7 давления (аналогового манометра ММТ-1 с погрешностью измерений ±3 мм рт.ст., ТУ 25-18.001-87). При распространении пульсовой волны по исследуемому участку сосуда компрессионная манжета 1 воспринимает пульсовые A compression cuff 1 with a built-in sensor 2 is applied to the test upper or lower limb. Air pressure up to 180-200 mm Hg is pumped into cuff 1 using a pear 6. and against the background of its decrease, fluctuations in the walls of pulsating arterial vessels are recorded. Pressure control is carried out using a pressure indicator 7 (analog MMT-1 manometer with a measurement error of ± 3 mm Hg, TU 25-18.001-87). When the pulse wave propagates through the investigated area of the vessel, the compression cuff 1 perceives the pulse
изменения объема артерии, находящейся под ней, и через воздушную среду своей камеры передает осцилляции давления встроенному датчику 2.changes in the volume of the artery below it, and through the air of its chamber transmits pressure oscillations to the built-in sensor 2.
Принцип действия датчика 2 заключается в том, что загерметизированное пространство корпуса 3 датчика 2 заполнено воздушной средой с некоторым постоянным давлением Р0. Объемные изменения давления Р в манжете 1, вызванные прохождением пульсовой волны в сосуде, пневматически передаются на пластину чувствительного пьезокерамического элемента 4 датчика 2, что приводит к сжатию верхней пластины 4 и индуцированию на ней напряжения отрицательной полярности Е-, в это же самое время нижняя пластина 5 испытывает растяжение и на ней возникает напряжение положительной полярности Е+. В целом это приводит к изгибным деформациям чувствительных пьезокерамических элементов 4 и 5 датчика 2 (фиг.3) именно за счет сохранения герметичности корпуса 3. Выходное напряжение, пропорциональное прогибу чувствительных пьезокерамических элементов 4 и 5 датчика 2, является электрическим сигналом пульсовой волны. Частота прогибов пластин соответствует частоте артериального пульса. Возникающий электрический сигнал на обкладках пластин чувствительных пьезокерамических элементов 4 и 5 датчика 2, вызванный изменением давления в манжете 1, подается на первый вход двухканального усилителя 9 и затем вводится в персональный компьютер 10 через АЦП (на чертеже не показано). Одновременно происходит также регистрация сигнала ЭКГ с помощью электрокардиографических электродов 8 и усиление сигнала ЭКГ через второй канал двухканального усилителя 9.The principle of operation of the sensor 2 is that the sealed space of the housing 3 of the sensor 2 is filled with air with a certain constant pressure P 0 . Volumetric changes in pressure P in the cuff 1, caused by the passage of a pulse wave in the vessel, are pneumatically transmitted to the plate of the sensitive piezoceramic element 4 of the sensor 2, which leads to compression of the upper plate 4 and inducing a voltage of negative polarity E - on it, at the same time the lower plate 5 experiences tension and a voltage of positive polarity E + appears on it. In general, this leads to bending deformations of the sensitive piezoelectric ceramic elements 4 and 5 of the sensor 2 (Fig. 3) precisely due to maintaining the tightness of the housing 3. The output voltage proportional to the deflection of the sensitive piezoelectric ceramic elements 4 and 5 of the sensor 2 is an electric pulse wave signal. The deflection rate of the plates corresponds to the frequency of the arterial pulse. The resulting electrical signal on the plates of the sensitive piezoelectric ceramic elements 4 and 5 of the sensor 2, caused by a change in pressure in the cuff 1, is fed to the first input of a two-channel amplifier 9 and then is input into a personal computer 10 through an ADC (not shown in the drawing). At the same time, the ECG signal is also recorded using electrocardiographic electrodes 8 and the ECG signal is amplified through the second channel of the two-channel amplifier 9.
В разработанном устройстве для окклюзии исследуемого участка артериального сосуда используется компрессионная манжета 1, имеющая цилиндрическую пневмокамеру, внутри которой жестко зафиксирован датчик 2. Размеры манжеты 1: длина 380 мм, ширина 45 мм, - определяются необходимостью встроить в нее датчик 2, что обеспечивает минимальную площадь соприкосновения манжеты с поверхностью исследуемого участка артерии, улучшает локальность измерений, дает более точные результаты в In the developed device for occlusion of the studied section of the arterial vessel, a compression cuff 1 is used, which has a cylindrical pneumatic chamber inside which the sensor 2 is rigidly fixed. Cuff sizes 1: length 380 mm, width 45 mm are determined by the need to integrate sensor 2 in it, which ensures a minimum area the contact of the cuff with the surface of the investigated section of the artery improves the locality of measurements, gives more accurate results in
определении упруго-вязких свойств данного участка артерии по регистрируемым параметрам пульсовой волны. Протяженность спада давления в манжете 1 с 200 до 20 мм рт.ст. в среднем составляет 50 с, средняя скорость спада давления - 5 мм рт.ст./с.determining the elastic-viscous properties of a given section of the artery by the recorded parameters of the pulse wave. The length of the pressure drop in the cuff 1 from 200 to 20 mm RT.article averages 50 s, the average pressure drop rate is 5 mm Hg / s.
Для обеспечения портативности прибора и комплексной записи в одном масштабе времени процессов, связанных с деятельностью сердца, в устройстве предусмотрен второй канал двухканального усилителя 9 сигналов ЭКГ. Для снятия сигнала ЭКГ использовалось первое стандартное отведение по схеме рука-рука, электрод «земля» расположен на лбу. Пример синхронной записи сигналов пульсовой волны и ЭКГ в норме (кривая а) и при нарушении ритмичности сердечных сокращений (кривая б) с помощью заявляемого устройства показан на фиг.4.To ensure the portability of the device and integrated recording in one time scale of processes associated with the activity of the heart, the device provides a second channel of a two-channel amplifier 9 ECG signals. To record the ECG signal, the first standard lead according to the arm-arm scheme was used, the ground electrode is located on the forehead. An example of synchronous recording of pulse wave and ECG signals is normal (curve a) and in case of a violation of the rhythm of heart contractions (curve b) using the inventive device shown in Fig.4.
Снабжение датчика 2 дополнительным чувствительным пьезокерамическим элементом 5, а также использование узкой компрессионной манжеты 1 с жестко закрепленным в ней датчиком 2 позволило повысить чувствительность устройства и регистрировать сигналы пульсовых волн с четко выраженными максимумами первой и второй положительных волн (А1 и А2, фиг.5б) сигнала пульсовой волны.The supply of the sensor 2 with an additional sensitive piezoceramic element 5, as well as the use of a narrow compression cuff 1 with a sensor 2 rigidly fixed in it, made it possible to increase the sensitivity of the device and register pulse wave signals with clearly defined maxima of the first and second positive waves (A 1 and A 2 , FIG. 5b) pulse wave signal.
Заявляемое устройство позволяет регистрировать сигнал пульсовой волны в артериях верхних и нижних конечностей человека, проводить диагностику сердечно-сосудистой системы по нескольким параметрам: форме пульсовых кривых, измерению времени запаздывания сигнала пульсовой волны относительно сердечной систолы (R зубца ЭКГ), характеризующее эластичность сосудистой стенки.The inventive device allows you to register a pulse wave signal in the arteries of the upper and lower extremities of a person, to diagnose the cardiovascular system according to several parameters: the shape of the pulse curves, measuring the delay time of the pulse wave signal relative to cardiac systole (R of the ECG wave), which characterizes the elasticity of the vascular wall.
Разработанное устройство может быть подключено к любому персональному компьютеру через АЦП звуковой карты, что обеспечивает мобильность устройства и возможности обработки и хранения регистрируемых данных в памяти персонального компьютера.The developed device can be connected to any personal computer through the ADC of a sound card, which ensures the mobility of the device and the ability to process and store recorded data in the memory of a personal computer.
Пример измерений скорости распространения пульсовой волны на различных участках сосудистой трассы верхних и нижних конечностей с An example of measuring the pulse wave propagation velocity in different parts of the vascular path of the upper and lower extremities with
помощью заявляемого устройства приведен в таблице. Исследуемые пациенты отличались по половому и возрастному признаку. Полученные результаты хорошо согласуются с литературными данными [Фофанов П. Н. Упруговязкие свойства стенок артериальных сосудов, сосудистый тонус, Ленинград, 1977 г. - 254 с.].using the inventive device is shown in the table. The studied patients differed by gender and age. The results obtained are in good agreement with published data [Fofanov P. N. Elastic-viscous properties of the walls of arterial vessels, vascular tone, Leningrad, 1977 - 254 pp.].
Как видно из таблицы, заявляемое устройство обеспечивает получение информации о состоянии стенок артериальных сосудов, без проведения трудоемких анализов и, не требуя дорогостоящего оборудования, что может эффективно применяться на практике для ранней диагностики атеросклеротических заболеваний сосудов верхних и нижних конечностей.As can be seen from the table, the inventive device provides information about the state of the walls of arterial vessels without laborious analyzes and without requiring expensive equipment, which can be effectively used in practice for early diagnosis of atherosclerotic diseases of the vessels of the upper and lower extremities.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008111726/22U RU75829U1 (en) | 2008-03-27 | 2008-03-27 | PULSE WAVE REGISTRATION DEVICE |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008111726/22U RU75829U1 (en) | 2008-03-27 | 2008-03-27 | PULSE WAVE REGISTRATION DEVICE |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU75829U1 true RU75829U1 (en) | 2008-08-27 |
Family
ID=46274708
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008111726/22U RU75829U1 (en) | 2008-03-27 | 2008-03-27 | PULSE WAVE REGISTRATION DEVICE |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU75829U1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2512934C2 (en) * | 2008-11-20 | 2014-04-10 | Омрон Хэлткэа Ко., Лтд. | Blood pressure metre used to measure pulse wave velocity as blood pressure value |
| RU2550727C2 (en) * | 2009-11-13 | 2015-05-10 | Омрон Хэлткэа Ко., Лтд. | Electronic sphygmomanometer |
-
2008
- 2008-03-27 RU RU2008111726/22U patent/RU75829U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2512934C2 (en) * | 2008-11-20 | 2014-04-10 | Омрон Хэлткэа Ко., Лтд. | Blood pressure metre used to measure pulse wave velocity as blood pressure value |
| RU2550727C2 (en) * | 2009-11-13 | 2015-05-10 | Омрон Хэлткэа Ко., Лтд. | Electronic sphygmomanometer |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5309916A (en) | Blood pressure measuring device and method | |
| US6852083B2 (en) | System and method of determining whether to recalibrate a blood pressure monitor | |
| CA1333096C (en) | Noninvasive continuous monitor of arterial blood pressure waveform | |
| US5791347A (en) | Motion insensitive pulse detector | |
| US8292820B2 (en) | Apparatus and device for performance monitoring | |
| JP2001520535A (en) | Apparatus and method for measuring induced perturbations to determine physiological parameters | |
| US20070191720A1 (en) | Blood rheology measuring apparatus | |
| JP6969561B2 (en) | Blood pressure measuring device, blood pressure measuring method and blood pressure measuring program | |
| JP2009545356A (en) | Sensor that detects the passage of pulse waves from the patient's arterial system | |
| US20140378849A1 (en) | Method and apparatus to monitor physiologic and biometric parameters using a non-invasive set of transducers | |
| CN105595983B (en) | A kind of blood pressure measuring device and the method for improving blood pressure measurement accuracy | |
| US6983662B2 (en) | Bodily flow measuring system | |
| US8414500B2 (en) | Arteriosclerosis diagnostic device | |
| Peltokangas et al. | Monitoring arterial pulse waves with synchronous body sensor network | |
| RU75829U1 (en) | PULSE WAVE REGISTRATION DEVICE | |
| EP3936036B1 (en) | A method and a system for estimating a measure of cardiovascular health of a subject | |
| EP0857034B1 (en) | Apparatus for measuring an induced perturbation to determine a physical condition of the human arterial system | |
| Neuman | Measurement of blood pressure [tutorial] | |
| CN112120679A (en) | Pulse detection equipment and manufacturing method thereof | |
| US20220000378A1 (en) | Method and a system for estimating a measure of cardiovascular health of a subject | |
| WO2017206083A1 (en) | Arterial pulse signal measurement device and pressure sensor | |
| Manoj et al. | Cuffless evaluation of arterial pressure waveform using flexible force sensor: A proof of principle | |
| Tu et al. | Optimizing a new blood pressure sensor for maximum performance based on finite element model | |
| Stergiopoulos et al. | NonInvasive Monitoring of Vital Signs and Traumatic Brain Injuries | |
| ES2894849T3 (en) | Physiological monitoring device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20100328 |