SU1426537A1

SU1426537A1 - Устройство дл измерени артериального давлени крови

Info

Publication number: SU1426537A1
Application number: SU854016999A
Authority: SU
Inventors: Валерий Петрович Галкин; Зоя Никифоровна Денисова
Original assignee: Предприятие П/Я Г-4149; Предприятие П/Я М-5068
Priority date: 1985-12-12
Filing date: 1985-12-12
Publication date: 1988-09-30

Description

(2t) 4016999/28-14

(22). 12.12.85

(46) 30.09.88,Бюл. № 36

(72) В.П.Галкин и З.Н.Денисова

(53)615.47(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 350458, кл. А 61 В 5/02, 1972.

Авторское свидетельство СССР № 957856, кл. А 61 В 5/02, 1979.

(54)УСТРОЙСТВО ДНЯ ИЗМЕРЕНИЯ АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ КРОВИ

(57)Устройство дл измерени артериального Давлени крови содержит

последовательно соединенные блок 1 вьщелени R-зубцов электрокардиосиг- нала (ЭКС) и блок 2 совпадений, блок 3 вьщелени тонов Короткова (БВТК),последовательно соединенные блок 4 управлени , пневмоблок 5, аналого-цифровой преобразователь 6, блок 7 пам ти . (БП) и первый индикатор 8, БП 9, индикатор 10, счетньй блок (СБ) 11. С целью повьппени точности измерени в него введены дешифратор (ДШ) 12, формирователь 13 сигнала декомпрессии , СБ 14, ДШ 15, блок 16 несовпадений , логический элемент ИЛИ 17. 4 ил.

4 ГО

а сд

со

к

Фиг. /

: . 11

i Изобретение относитс к медицинск хнике, а именно к устройствам дл мерени параметров сердечно-сосудистой системы биообъекта.

Целью изобретени вл етс повышение точности измерени путем дискрет н;ой декомпрессии5 пропорциональной астоте следовани R-зубцов электро- иардиосигнала.,

На фиг.1 представлена структурна гЕлектрическа схема описываемого устройства , на фиг,2 и 3 - временные ди Iаграммы, по сн ющие работу устройства; на фиг„А - структурна электри- веска схема предпочтительного вариа fa выполнени устройства, г Устройство дл измерени артери- |ального давлени крови содержит |(фиг. t.) последовательно соединенные |блок 1 выделени R-зубцов электро- кардиос гнала (ЭКС), вход которого |подключен к первой входной шине уст- |ройства, и блок 2 совпадений, блок 3 |вьщелени тонов Кроткова (ТК), вход I которого подключен, к второй входной I шине устройства, а выход - к второму ;входу блока 2 совпадений; последовательно соединенные блок 4 управлени

пневмоблок 5, аналого-цифровой преоб- 30 подключен к второму входу первого разователь (А1Ш) 6, первьй блок 7 пам ти и первьш индикатор 8, второй блок 9 пам ти и второй индикатор 10, первый счетный блок 11, первый вход которого подключен к второму выходу блока 4 управлени последовательно соединенные первый дешифратор 12 и формирователь 13 сигнала декомпрессии, второй вход которого подключен к пер35

блока 7 пам ти и третьему выходу п вого дешифратора 12, вход которого соединен с выходом первого счетно го блока 11.

В предпочтительном варианте исп нени устройства (фиг.4) блок 2 со падений может быть выполнен в виде логического элемента И, Блок 16 не падений содержит, например, 1К-три гер 18, одновибратор 19 и логическ элемент И 20 со св з ми, приведенн на фиг,4. Блок 4 управлени может быть вьтолнен в виде конструкции, содержащей D-триггер 21, два RS-тр гера 22 и 23, одновибратор 24, лог ческий элемент И 25 и два логических элемента ИЛИ 26 и 27, причем п мой выход RS-триггера 22 и выход л гического элемента ИЛИ 27 образуют первую группу выходов блока 4 упра лени , Формирователь 13 сигнала де компрессии содержит, например, код вый переключатель 28, два счетчика 29,30 импульсов,D-триггер 31, RS-т гер 32, компаратор 33, цифроаналого вый преобразователь (1Щ) 34, четы логических элемента И 35-38, логический элемент ИЛИ 39 и два инверт ра 40 и 41, Пневмоблок 5 может быт

вому входу блока 4 управлени и третьей входной шине устройства, третий вход - к выходу пневмоблока 5, четвертый вход - к третьему выходу блока; 4 управлени , а первый выход - к второму входу пневмоблока 5J последовательно соединенные второй счетный блок 14 и второй дешифратор 15, первьй выход которого подключен к п тому входу формировател 13 сигнала декомпрессии, второй выход которого соединен с вторым входом блока 4 управлени , четвертый выход которого подключен к первому входу второго счетного блока 14, а п тый выход к шестому входу формировател 13 сигнала декомпрессии и вторым входам вто рого 14 и первого 11 счетных блоков , третий (счетный) вход последнего соединен с выходом блока 2 совпадени блок 16 несовпадений, выход которого подключен к третьему (счетному) входу второго счетного блока 14 и четвертому входу первого счетного блока 11, первьй вход - к первому входу блока 2 совпадений и седьмому входу формировател 13 сигнала декомпрессии, второй вход - к выходу блока 2 совпадений и четвертому входу второго счетного блока 14, а третий (установочный) входк шестому выходу блока 4 управлени , и логический элемент ИЛИ 17, первый вход которого соединен с вторым выходом первого дешифратора 12, второй вход - с вторым выходом второго дешифратора 15, а выход - с вторым (запускающим ) входом аналого-цифрового преобразовател 6, выход которого подключен к первому (информационному) входу второго блока 9 пам ти, выход которого соединен с первым -входом второго индикатора 10, а второй вход с третьим выходом второго дешифратора 15, вторым входом первого индикатора 8, вторым входом второго индикатора 10 и третьим входом блока 4 управлени , четвертый вход которого

30 подключен к второму входу первого ,

35

40

45

50

5

блока 7 пам ти и третьему выходу первого дешифратора 12, вход которого соединен с выходом первого счетного блока 11.

В предпочтительном варианте исполнени устройства (фиг.4) блок 2 совпадений может быть выполнен в виде логического элемента И, Блок 16 несовпадений содержит, например, 1К-триг- гер 18, одновибратор 19 и логический элемент И 20 со св з ми, приведенными на фиг,4. Блок 4 управлени может быть вьтолнен в виде конструкции, содержащей D-триггер 21, два RS-триг- гера 22 и 23, одновибратор 24, логический элемент И 25 и два логических элемента ИЛИ 26 и 27, причем пр мой выход RS-триггера 22 и выход логического элемента ИЛИ 27 образуют первую группу выходов блока 4 управлени , Формирователь 13 сигнала декомпрессии содержит, например, кодовый переключатель 28, два счетчика 29,30 импульсов,D-триггер 31, RS-триг- гер 32, компаратор 33, цифроаналого- вый преобразователь (1Щ) 34, четыре логических элемента И 35-38, логический элемент ИЛИ 39 и два инвертора 40 и 41, Пневмоблок 5 может быть

выполнен в виде конструкции, содержащей три усилител 42-44 с гальванической разв зкой, компрессор 45 с электроприводом, клапан 46 сброса давлени , декомпрессионный клапан 47, двухвходовую манжету 48 и преобразователь 49 давлени в напр жение. Первый счетный блок 11, содержит, например , счетчик 50 импульсов, инвертор 31 и логический элемент ИЛИ 52 (фиг.4), причем два выхода счетчика 50 импульсов и выходы инвертора 51 и логического элемента ИЛИ 52 образуют группу выходов первого счетного блока 11. Второй счетный блок 14 идентичен по конструкции первому счетному блоку 11-.

Устройство дл измерени артериального давлени крови работает следующим оёразом.

По внешней команде Пуск, поступающей в виде импульса положительной пол рности на третью входную шину устройства, происходит установка триггера. 22 блока 4 управлени в единичное состо ние. При этом на первом выходе блока 4 управлени формируетс сигнал с уровнем логической единицы , под действием котброго запускаетс компрессор 45 в пневмоблоке 5 и начинаетс увеличение давлени в манжете 48. Одновременно в счетчик 30 формировател 13 сигнала декомпрессии переписываетс код уровн f ограничени компресии, установленный кодовым переключателем 28, в результате чего на выходе ЦАП 34 формируетс уровень напр жени , пропорциональный коду, записанному в счетчик О.Прк этом на выходе компаратора 33 формируетс уровень логического нул к на первом выходе формировател 13 сигнала декомпрессии устанавливаетс уровень логической единицы, под действием которого закрываетс декомпрессион- ный клапан 47 пневмоблока 5. Клапан 46 сброса давлени также закрыт под действием сигнала с уровнем логической единицы, поступающего с первого выхода блока 4 управлени .

В момент начала компрессии манжеты 48 на п том выходе блока 4 управ- лени формируетс сигнал, блокирующий работу первого 11 и второго 14 счетных блоков и формировател 13 сигнала декомпрессии. Когда давление в манжете 48 пневмоблока 5 достигает уровн , задаваемого кодовым пере

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ключателем 28, напр жение с выхода преобразовател 49 пне: моблока 5, поступающее на третий вход формировател 13 сигнала декомпрессии, ста- новитс равным уровню напр жени , снимаемому с вькода ЦАП 34, при этом на втором выходе формировател 13 сигнала декомпрессии выраба- тьтаетс напр жение с уровнем логической единицы, которое поступает на второй вход блока 4 управлени . На выходе логического элемента И 25 блока 4 управлени формируетс напр жение с уровнем логической едини- щл, под действием которого происхо- . дит переключение триггера 23 в единичное , а триггера 22 - в нулевое состо ние . Одновременно с этим выключаетс компрессор 45 пневмоблока 5 и на выходе одновибратора 24 блока 4 управлени вырабатьшаетс импульс, под действием которого устанавливаютс в единичное состо ние триггер 18 блока 16 несовпадений и триггер 32 формировател 13 сигнала декомпрессии , и в нулевое состо ние - триггер 21 блока 4 управлени . Кроме того , Б этот же момент времени с п того выхода блока 4 уг равлени прекращаетс поступление блокирующего сигнала и разрешаетс работа первого счетного блока 11 под действием сигнала , поступающего с второго выхода блока 4 управлени .

I

После остановки компрессора,давление воздуха Р в манжете 48 превышает максимальное давление крови в артерии на 10-20 мм рт.с., при этом ТК отсутствзтот и на выходе блока 2 совпадений не формируютс импульсы совпадени . На выходе блока 1 вьщеле- ни R-зубцов ЭКС непрерывно выраба- тьюаютс импульсы, синхронные с

R-эубцами ЭКС. Эти импульсы поступают на первый вход блока 16 несовпадений и седьмой вход формировател 13 сигнала декомпрессии. Под действием этих импульсов на выходе блока 16 несовпадений формируютс импульсы несовпадени с длительностью, соответствующей длительности импульсов, вырабатываемых одновибратором 19, Запуск одновибратора 19 и подтверждение единичного состо ни триггера 18 происход т по заднему фронту импульсов, снимаемых с выхода блока 1 вьщелени R-зубцов ЭКС.

: Первый же соответствующий R-зуб- 41,у ЭКС импульс, поступаюпщй на седьмой вход формирователе 13 сигнала декомпрессии, проходит через логичес- сий элемент И 36 и вызьюает умень- Ьение на единицу числа, записанного IB счетчик 30, Этот же импульс проходит через логический элемент И 35,

по заднему фронту устанавливает в еди-ю ет из фиг.З, первый ТК по вл етс в

ничное состо ние триггер 31 и увели- Iчивает на единицу содержимое счетчи- jка 29. В результате этого на первом I выходе формировател 13 сигнала компрессии вырабатьшаетс сигнал с уров- 15 мент ty) . Величина погрешности при

i нем логической единицы, под действи- I ем которого декомпрессионный кла- I пан 47 пневмоблока 5 открываетс , на I чинаетс сброс давлени в манжете 48 и пропорциональное уменьшение уровн . напр жени на выходе преобразовател 49. Такой процесс происходит до тех пор, пока уровень напр жени на третьем входе формировател 13 сигнала декомпрессии не сравн етс с уровнем напр жени , вырабатьгеаемым 1ШТ 34, после чего на выходе компаратора 33 устанавливаетс уровень логического нул , который удерживаетс в данном состо нии до по влени следующего импульса, синхронного с R-зубцом ЭКС. В момент по влени уровн логического нул на выходе компар атора 33 происходит установка триггера 31 в нулевое состо ние и закрываетс декомпрессионный клапан 47 пневмоблока 5. С приходом следующего импульса, соответствующего R-зубцу ЭКС, процесс декомпрессии повтор етс .

Таким образом осуществл етс дискретна декомпресси давлени в манжете 48, пропорциональна частоте следовани К зубцов ЭКС.

Дл обосновани необходимости такой декомпрессии рассмотрим процесс измерени артериального давлени крови методом анализа ТК. На фиг.З представлены идеальный и р еальный случаи изменени давлени в лучевой артерии и манжете 48 при измерении артериального давлени крови. В идеальном слу ча,е в момент времени tj , когда давление в манжете 48 становитс равным систолическому давлению в артерии, по вл етс первый тон Короткова. В этот момент производитс отсчет сиетолического давлени Р,, . В момент времени Ц давление в манжете 48 становитс равным диастолическому давлению , что соответствует последнему тону Короткова. В этот момент отсчиты- ваетс диастолическое давление Pj.

Практически уравновепювание давлени в манжете 48 и в артерии чаще всего не совпадает по времени с систолой (диастолой) сердца. Как следумомент tj, в результате чего отсчи- тьшаетс заниженное систолическое давление Р, . То же происходит и при отсчете днастолического давлени (моизмерении Р и Р составит:

20

Величина данной составл ющей погрешности измерени давлени зависит от наклона о( и кривизны отрезка АВ. Из фиг.З видно, что величина дР

зависит от частоты изменени давлени в артерии, котора , в свою очередь, равна частоте следовани R-зубцов ЭКС. Дл уменьшени погрешности измерени давлени скорость декомпрессии должна быть пропорциональной- частоте сердечньпс сокращений. Если закон изменени давлени в манжете 48 будет другим, то погрешность измерени возрастает. На погрешность изме

рени давлени вли ет и величина единичного сброса давлени дР в манжете 48 (фиг.2) под действием R-зубцов ЭКС, причем чем меньше эта величина , тем меньше погрешность измерени давлени , однако при малых величинах дР возрастает врем измерени давлени . Обычно величина дР выбираетс в интервале 2-4 мм рт.ст. Выбор величины дР в устройстве оп- редел етс числом разр дов счетчика 30 и ЦАП 34 формировател 13 сигнала декомпрессии при заданной величине опорного напр жени 34.

Процесс декомпрессии манжеты 48 продолжаетс до тех пор, пока давление в артерии обследуемого не уравновеситс с давлением в манжете 48. В момент уравновешивани давлени на выходе блока 3 выдеаени ТК вьфабаты- ваютс импульсы, синхронные с ТК, при этом на выходе блока 2 совпадени вырабатываютс импульсы совпадени . Дл достоверного измерени систологического (диастолического) давлени кро

ви при наличии помех и вьгоода информации о давлении на индикаторы 8 и 10 необходимо, чтобы число непрерывно следующих импульсов совпадени NU (несовпадени Нц,. ) было равно заданному числу N (в данном конкретном случае N - Мцс .

В идеальном случае (при низком уровне помех) по первому импульсу. Q совпадени на втором выходе первого дешифратора 12 вьфабатьгоаетс сигнал , который через логический элемент ИЛИ 17 запускает А1Щ 6, При этом на информационных входах первого 7 5 и второго 9 блоков пам ти по вл етс код, соответствующий уровню давлени в манжете 48, При по влении на счетном входе первого счетного блока 11 второго импульса совпадени сигна- jn лом с первого выхода первого дешифратора 12 производитс установка в нулевое состо ние триггера 32 и счетчика 29 формировател 13 сигнала декомпрессии , ч то приводит к останов- 25 ке декомпрессии. После поступлени на вход первого счетного блока 11

четвертого импульса совпадени сигналом с третьего выхода первого дешифратора 12 производитс занесение ко- зо да систолического давлени из АЦП 6 в первьй блок 7 пам ти и переключение триггера 21 блока 4 управлени . При этом происходит запрещение работы пер- вого счетного блока 11 и разрешение

работы второго счетного блока 14, а также включение декомпрессии вследствие установки триггера 32 в единичное состо ние под действ1 ем сигнала , поступающего из блока 4 управле- . ни на четвертый вход формировател ° 13 сигнала декомпрессии. Измерение диастолического давлени производитс аналогично, при этом после поступлени импульсов несовпадени на счетный вход второго счетного блока 14 сигналом с третьего выхода первого дешифратора 15 производитс не только занесение кода диастолического давлени во второй блок 9 пам ти, но также выдача кодов систолического и диастолического давлений из- блоков 7 и 9 пам ти на индикаторы 8 и 10 и установка триггера 23 блока 4 управлени в нулевое состо ние, что приводит к выработке сигнала с уровнем логического нул на первом выходе блока 4 управлени и открыванию клапана 46 сброса давлени . При этом происход т

35

45

55

n 5

о

5

сброс давлени в манжете 48, и устройство готово дл следующего цикла измерени давлени . Временна диаграмма измерени артериального давлени устройством дл описанного случа приведена на фиг.2.

В реальных услови х измерени артериального давлени при высоком уровне помех возможны ложные срабатьгеа- ни блока 2 совпадений и блока 16 несовпадений . Так, если после прихода первого импульса совпадени поступает импульс несовпадени (т.е. первый импульс совпадени ложный), то по первому импульсу совпадени происход т запуск А1Щ 6, однако остановка декомпрессии не происходит. Импульс несовпадени вызьшает установку первого счетного блока 11 в нулевое состо ние . Происходит сброс давлени в манжете 48 еще на один шаг, после чего устройство вновь готово к анализу , непрерывных последовательностей импульсов совпадени и несовпадени по описанному вьш1е алгоритму. Если после прихода двух импульсов совпадени поступают два импульса несовпадени , то происходит запуск АЦП 6 по первому и остановка декомпрессии по второму импульсам совпадени . Следующие два импульса несовпадени устанавливают в нулевое состо ние первый счетный блок 11, однако в этом случае по второму импульсу несовпа- дени происходит установка триггера 32 формировател 13 сигнала декомпрессии в единичное состо ние с помощью счетчика 29 и логического элемента И 37, давление в манжете 48 сбрасываетс на один шаг и устройство снова готово к анализу импульс- HbDc последовательностей. Возможны и другие комбинации импульсов совпадени и несовпадени , при которых также обеспечиваетс достоверное измерение артериального давлени . Выбор значений N и N производитс на основе статистических законов с учетом того, что при увеличении числа N достоверность правильного измерени давлени возрастает, однако при этом происходит увеличение времени измерени , что не всегда приемлемо . При малых значени х N, например при N 1, устройство обладает низкой помехозащищенностью. Теоретически рассчитанна и проверенна на

щ актике оптимальна величина N рав- н4 четырем.

Использование -устройства в клини- чрской практике позволит повысить дЬстоверность и помехозащищенность и змерени артериального давлени крови за счет анализа последовательнос- импульсов совпадени и несовпадени благодар введению дискретной Ieкoмпpeccии, пропорциональной частоте следовани К- зубцов электрокар- ;иосигнала .

Claims

Формула изобретени

Устройство дл измерени артериального давлени крови содержащее Последовательно соединенные, блок вы- |(епени R-зубцов электрокардиосиг- «ала, вход которого Подключен к первой входной шине устройства, и блок совпадений, блок вьщелени то- jHOB Короткрва, вход которого подклю- {чен к второй входной ванне устройства la выход - к второму входу блока сов- впадений, последовательно соединен- :ные блок управлени , пневмоблок, аналого-цифровой преобразователь,первый блок пам ти и первый, индикатор, второй блок пам ти, второй индикатор и первый счетный блок, первый вход которого подключен к второму входу блока управлени , о т л и ю- щ ее с тем, что, с целью повютени точности измерени за счет дискретной декомпрессии, пр опорциональной частоте следовани R-зубцов электро- кардиосигиала, в него введены после довательно соединенные первый; дешиф- ратор и формирователь сигнала декомпрессии , второй вход которого подключен к первому входу блока управлени и третьей входной шине устройства, третий вход - к выходу пневмоблока, четвертый вход - к третьему выходу

5

0 5 о ц о

блока управлени , а первый выход - к второму входу пневмоблока, последовательно соединенные второй счетный блок и второй дешифратор, первый выход которого подключен к п тому входу формировател сигнала декомпрессии, второй выход -которого соединен с вторым входом блока управлени , четвертый выход которого подключен к первому входу второго счетного блока, а п тый выход - к шестому входу формировател сигнала декопрессии и вторым входам второго счетного блока и первого счетного блока, третий вход которого соединен с выходом блока совпадений, блок несовпадений, выход которого подключен к третьему входу второго счетного блока и четвертому входу первого счетного блока, первый вход - к первому входу блока совпадений и седьмому входу формировате- ( .

л сигнала декомпрессии, второй вход- к выходу блока совпадений и четвертому входу второго счетного блока, а третий вход - к шестому выходу блока управлени , и логический элемент ИЛИ, первый вход которого соединен- с вторым выходом первого дешифратора, второй вход -. с вторым выходом второго дешифратора, а выход- с вторым входом аналого-цифрового преобразовател , выход которого подключен к первому входу второго блока пам ти, выход которого соединен с первым входом второго индикатора, а второй вход - с третьим выходом второго дешифратора, с вторьм входом первого индикатора, вторым входом второго индикатора и третьим входом блока управлени , четвертый вход которого подключен к второму входу первого блока пам ти и третьему выходу первого дешифратора, вход которого соединен с выходом первого счетного блока.

Давление Рт

PC

R-sySttbi

экс

НИ inn II

ТК

1111 i 111

tj t ty

Фи.З

Фиъ.2

ц ts 6