Устройство определения давления крови

 

(19) RU (11) (51) 5 Аб1В 5 021

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам

1 (21) 4918853/14 (22) 2201 91 (48) 30.1193 Бюл. йа 43И (71) Самарский политехнический институт (72) Климашов Б.М„Бурочкин И.В. (73) Климашов Борис Михайлович (54) УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ

КРОВИ (57) Устройство определения давления крови относится к медицине и может быть иоюпьзовано дпя измерения величины давления крови без прижит ной манжеты Устройство упрощает процесс определения давления крови /в том числе и при иядиющуальном пользовании/, повышает возможность вести постоянный контроль при любых патапогиях и в различных клинических ситуациях Устройство реализуе способ определения давления крови, заключающийся в анализе энергетических характеристик пульса артерии. Устройство содержит блок

1 преобразования кровенаполнения в электрический сигнал, пороговое устройство 2, АЦП 3, генератор 4 тактовых импульсов. счетчик 5. блок 6 синхронизации и управления, ОЗУ 7. вычислитель 8 длительности систолы /С/, вычислитель 9 длительности диастолы /Д/. вычислитель 10 суммы амплитуд

С, вычислитель 11 максималыюй амплитуды С, вычислитель 12 систолического давления /СД/, индикатор 13 СД вычислитель 14 суммы амплитуд Д вычислитель 15 максимальной амплитуды Д вычислитель 16 диастолического давления /ДД/. индикатор ДД 17. 11 ил.

2003279

50

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для измерения величины давления крови.

Существуют устройства определения давления крови, в которых реализуется аускультативный способ по Короткову, сущность которого сводится к наложению на плечо или конечность пережимающей манжеты и при помощи сфигмоманометра манжета раздувается. При выпуске воздуха из манжеты в момент появления, а затем при последующем выпуске воздуха из манжеты в момент пропадания характеристик ударов тонов, которые прослушиваются в артерии фонендоскопом, оцениваются по манометру соответственно систолическое и диасто- . лическое давление, Взамен фонендоскопа в качестве контролера ударных тонов в некоторых устройствах применяется датчик преобразования пульса в электрический импульс, прилегающий к плечу или конечности и размещаемый под манжетой:, Вместо сфигмоманометра в. этом случае используется электронное устройство для индикации электрических импульсов.

Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее блок управления пневматическим каналом, блок преобразования кровенаполнения в электрический сигнал, выход которого соединен с входом формирователя сигналов и первым входом блока сравнения. блок индикации и счетчик, Существенным недостатком данного устройства, равно как и всех других устройств. предназначенных для измерения давления крови, является наличие прижимной манжеты, которая затрудняет. пользоваться пациенту этим устройством самостоятельно без посторонней помощи, невозможность его использования при необходимости вести длительный постоянный контроль за давлением крови в различных клинических ситуациях при различных патологиях, Цель изобретения — упрощение процесса определения давления крови беэ прижимной манжеты, На фиг. 1 представлена общая структурная схема устройства измерения давления крови; на фиг. 2 — типовая зависимость изменения напряжения на выходе блока преобразования кровенаполнения в пределах цикла работы сердца (пульсовая характеристика), характеризующая преобразование пульса артерии в видеоимпульс: на фиг. 3— эпюры напряжений в структурной схеме устройства измерения давления крови; на фиг. 4 — блок-схема алгоритма работы пред4 лагаемого устройства: на фиг. 5 -- электрическая схема блока преобразования кровенаполнения; на фиг. 6 — электрическая схема генератора управляющих импульсов; на фиг. 7 — процессорный блок; на фиг, 8— электрические схемы блока ПЗУ с устройст. вом начального пуска, дешифратор адреса и буферного каскада; на фиг. 9 — электриче. ская схема порта ввода †выво; на фиг. 10 — электрическая схема блока ОЗУ; на фиг. 11 . — электрическая схема включения АЦП и собственно схема АЦП, а также делитель частоты.

Описание одной из возможных техниче"5 ских реализаций в виде электрической схемы предлагаемого изобретения.

В качестве блока преобразования кро- венаполнения 1 может быть использован инфракрасный датчик с усилителем тока (фиг. 5). В качестве. датчика используется, например. оптопара типа АОД 111 (7) (V1, фиг. 5). Усилитель тока может быть выполнен, например. на микросхемах К140УД17 (6) (ДА1, ДА2. фиг. 5), Учитывая возможность последовательной работы вычислителей 8, 9, 10, 11, 12, 14, 15, 16 и блока 6 синхронизации и управления (фиг, 1), реализовать данные блоки можно, например, на базе микропроцессорного комплекта К580.

На фиг, 6 схема генератора управляющих импульсов содержит кварцевый генератор на элементах ДД1.1 ... ДД1,3, счетчик

ДД2, дешифратор на ПЗУ ДД5 и элемент

ДД10. Этот генератор формирует сигналы

F1 и F2, необходимые для работы процессора, сигналы CAS u RAS для работы ОЗУ.

На фиг. 7 представлен процессорный блок, состоящий из микропроцессора

К580ИК80А (ДД6), системного контроллера

К580ИК28 (ДД7), буферирующего шину данных процессора и формирующего сигналы, Структурная схема предлагаемого устройства определения давления крови приведена на фиг. 1, Устройство содержит блок

1 преобразования кровенаполнения в электрический сигнал, пороговое устройство 2, аналого-цифровой преобразователь 3, генератор тактовых импульсов 4, счетчик 5, блок

6 синхронизации и управления, оперативное запоминающее устройство 7, вычислитель длительности систолы 8, вычислитель длительности диастолы 9, вычислитель суммы амплитуд систолы 10, вычислитель максимальной амплитуды систолы 11, вычислитель систолического давления 12, индикатор систолического давления 13. вычислитель суммы амплитуд диастолы 14, вычислитель максимальной амплитуды диастолы 15. вычислитель диастолического

2003279

10

20 запрещает работу тактового генератора 4 и служит командным сигналом к началу дзль25 нейших вычислений, одновременно оста4. Для приведения полученных величин к общепринятой в медицине размерности (мм рт.ст.) величины систолического и диастолического давления корректируются соответствующими коэффициентами пропорциональности соответственно Zs и ZQ, которые для пульса лучевой артерии экспериментально найдены и равны Zs = 90; ZD = 30.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Блок 1 преобразования кровенаполнения представляет собой датчик преобразования пульса артерии в электрический сигнал (фиг. 2). После его приложения, например, к лучевой. артерии, каждый удар пульса преобразуется в видеоимпульс, который поступает на первый вход АЦП 3 и на вход порогового устройства 2. на выходе 4 которого формируется прямоугольный импульс, при превышении амплитуды входного сигнала заранее заданного порога. Импульс заканчивается тогда, когда амплитуда входного сигнала становится меньше порога, Таким образом, длительность импульса равна длительности удара пульса.

Данный импульс разрешает работу генератора 4 на время существования импульса, а также передается на первый вход БСУ 6, сигнализируя о начале обработки данного удара пульса, Тактовые импульсы с выхода генератора тактовых импульсов 4 поступают на счетный вход счетчика 5 и на второй вход (запуска) АЦП 3, АЦП 3 преобразует ствий в ОЗУ 7 находится проквантованный

30 видеоимнульс удара пульса в цифровом коС = Nc Тген

40 ратора 6 тактовых импульсов, На пятом выходе БСУ 6 формируется

55 давления 16, индикатор диастолического давления 17.

В основу работы устройства положены следующие положения.

1, Период пульса "С" состоит из двух частей; времени систолы S и диастолы О, в течение которых образуется соответственно систолическое Ps и диастолическое Рр давления (фиг. 2). Таким образом С = S + D: откуда D = С - S.

2. При различных систолических и диастолических давлениях крови всегда оста:ется постоянным отношение

$/С =.const; $ = 0.324 vC

3. Систолическое(диагностическое)давление пропорционально отношению двух величин, одна из которых представляет максимально возможную энергию (мощность) части пульса ээ период систолы (диастолы), а вторая величина представляет собой среднее значение энергии (мощности) пульса эа период систолы (диастолы) (фиг. 2), так что

P(S или О) = Рмакс($ или О)/P(S или О), аналоговый входной сигнал с выхода блока преобразования кровенаполнения в цифровой код. По окончании каждого преобразования на первом выходе АЦП 3 формируются импульсы "Конец преобразования", которые поступают на второй вход

БСУ 6, а на втором цифровом выходе АЦП 3 присутствуют цифровые коды амплитуд входного сигнала, По сигналу "Конец преобразования" БСУ 6 на первом выходе формирует нарастающий цифровой адрес, начиная с адреса АДР = 1 и заканчивая адресом АДР - N<, поступающий на второй адресный вход ОЗУ 7, каждый из которых сопровождается сигналом "Запись", поступэющим со второго выхода БСУ 6 на третий

-вход сигнала записи ОЗУ 7, Таким образом. присутствующие на первом входе ОЗУ 7 цифровые коды записываются последовательно в

ОЗУ 7, начиная с адреса АДР = 1 и заканчивая адресом АДР = N<, Задний фронт импульса с выхода порогового устройства 2 навливая работу счетчика 5, На выходе счетчика присутствует цифровой код N<. Таким образом в результате проделанных дейде. Длительность видеоимпульса с погрешностью шага квантования равна где N|: — число подсчитанных счетчиком 5 импульсов генератора 6 тактовых импульсов;

Тген — период выходного сигнала генесигнал запуска вычислителя длительности систолы 8. поступающий на второй вход этого вычислителя, на первый вход которого поступает цифровой код Nc с выхода счетчика 5. Вычислитель 8 производит вычисления в соответствии с формулой

N, = 0.324 +T„„ . Окончание вычислений сопровождается выдачей на первом выходе вычислителя

8 сигнала "Конец вычислений", поступающего на четвертый вход БСУ 6, а со второго выхода вычислителя 8 выдается результат вычислений, Далее, БСУ 6 на шестом выходе формирует сигнал запуска вычислителя длительности диастолы 9, поступающий на третий вход вычислителя, На первый вход вычисли2003279

ND Nc- Ns

P(S) - Омакс.s/A

30

40

50

55 теля 9 поступает цифровой код Nc, а на второй вход этого вычислителя поступает цифровой, код Ns. Вычислитель производит вычисления в соответствии с формулой

Окончание вычислений сопровождается выдачей на первом выходе вычислителя

9 сигнала "Конец вычислений". поступающего на шестой вход БСУ 6, а с второго выхода вычислителя 9 выдается результат вычислений.

Затем БСУ 6 считывает цифровой код

Ns, поступающий на его пятый вход с второго выхода блока 8 и затем формирует на первом выходе нарастающий адрес, начинающийся с АДР - 1 и заканчивающийся

АДР - Ns, который поступает нэ второй адресный вход ОЗУ 7, при этом каждый адрес сопровождается сигналом "Чтение", поступающим с третьего выхода БСУ 6, на четвертый вход ОЗУ 7, получение которого сопровождается выдачей информации A1 ...

ANs. находящейся по данным адресам, на выход ОЗУ 7. Одновременно с подачей каждого сигнала "Чтение" БСУ 6 формирует на седьмом выходе сигнал "Прием", который поступает на третий вход вычислителя суммы амплитуд систолы 10 и второй вход вычислителя максимальной амплитуды систолы 11. Ilo каждому сигналу "Прием" вычислителя 10 и 11 принимают цифровые коды с выхода ОЗУ 7, которые поступают на второй вход вычислителя 10 и первый вход вычислителя 11, и размещают в своей внут ренней памяти. После подачи Ns команд

"Прием" БСУ 6 на восьмом выходе формирует сигнал запуска вычислителей 10 и 11, которые поступают соответственно на четвертый вход вычислителя 10 и третий вход вычислителя 11. Вычислитель 10 производит вычисления в соответствии с формулой где А - сумма амплитуд систолы;

Al — цифровые коды амплитуд видеоимпульса, относящиеся к систоле.

Значение Ns поступает нэ первый вход вычислителя 10 со второго выхода вычислителя 8.

Вычислитель 11 производит вычисления в соответствии с формулой

0 . - MSKC (А1: А2: — — ANs).

По окончании вычислений на первых ,выходах вычислителя 10 и вычислителя 11 формируются сигналы "Конец вычислений", поступающие соответственно на седьмой и восьмой входы БСУ 6. На вторых выходах вычислителей 10 и 11 формируются цифровые коды результатов вычислений, .

Далее БСУ 6 на девятом выходе формирует сигнал запуска выЧислителя систоличе10. ского давления 12, поступающий на третий вход вычислителя 12. На первый вход вычислителя 12 поступает цифровой код "А" со второго выхода вычислителя 10. а на второй вход поступает цифровой код "Ом " с второго выхода вычислителя 11. Вычислитель

11 производит вычисления в соответствии с формулой.По окончании вычислений на первом выходе вычислителя 12 формируется сигнал

"Конец преобразований",.поступающий нэ девятый вход БСУв 6, а на втором выходе— цифровой код Р(8), который поступает на вход индикатора систолического давления 13. Далее БСУ 6 считывает цифровой код N, поступающий на его третий вход с выхода счетчика 5 и затем формирует. на первом выходе нарастающий адрес, начинающийся с адреса АДР = Ns + 1.и заканчивающийся адресом АДР Ns, который поступает на второй адресный вход ОЗУ 7, при этом каждый адрес сопровождается сигналом "Чтение". поступающим с третьего выхода БСУ

6 на четвертый вход ОЗУ 7, получение которого сопровождается выдачей информации, находящейся по данным адресам. на выход

ОЗУ 7. Одновременно с подачей каждого сигнала "Чтение" БСУ 6 формирует на десятом выходе сигнал "Прием", который поступает на третий вход вычислителя суммы амплитуд диэстолы 14 и второй вход вычислителя максимальной амплитуды диастолы 15, Ilo каждому сигналу "Прием" вычислителя

14 и 15 принимают цифровые коды с выхода

ОЗУ 7, которые поступают на второй вход вычислителя 14 и первый вход вычислителя

15; и размещают в своей внутренней памяти. После подачи No команд "Прием" БСУ 6 на одиннадцатом выходе формирует сигнал запуска вычислителей 14 и 15, которые по-ступают соответственно на четвертый вход вычислителя 14 и третий вход вычислителя 15. Вычислитель 14 производит вычисления в соответствии с формулой

2003279

10 где  — сумма амплитуд диастолы;

Ai — цифровые коды амплитуд видеоимпульса, относящиеся к диастоле.

Значение No поступает на первый вход вычислителя 14 со второго выхода вычислителя 9.

Вычислитель 15 производит вычисления в соответствии с формулой

0макс,D = макс (Айз + 1: " ANc) По окончании вычислений на первых выходах вычислителя 14 и вычислителя 15 формируются сигналы "Конец вычислений", поступающие соответственно на десятый и одиннадцатый входы БСУ 6, На вторых выходах вычислителей 14 и 15 формируются цифоовые коды результатов вычислений.

Далее БСУ 6 формирует на двенадцатом выходе сигнал запуска вычислителя диастолиФормула изобретения

УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ КРОВИ, содержащее блок преобразования кровенаполнения в электрический сигнал, счетчик, отличающееся тем, что, с целью упрощения процесса определения давления крови без прижимной манжеты, в него ввдены пороговое устройство, генератор тактовых импульсов, аналогоцифровой преобразователь, оперативное запоминающее устройство, блок синхронизации и управления, вычислитель длительности систолы, вычислитель длительности диастолы, вычислитель суммы амплитуд систолы, вычислитель максимальной амплитуды систолы, вычислитель систолического давления, вычислитель суммы амплитуд диастолы, вычислитель максимальной амплитуды диастолы, вычислитель диастолического давления, индикатор систолического давления, индикатор диастолического давления, причем выход блока преобразования кровенаполнения соединен с входом порогового устройства и первым входом аналого-цифрового преобразователя, выход порогового устройства соединен с входом генератора тактовых импульсов и с первым входом блока синхронизации и управления, выход генератора тактовых импульсов соединен с вторым входом аналого-цифрового преобразователя и с первым входом счетчика, первый выход аналого-цифрового преобразователя соединен с вторым входом блока синхронизации и управления, а второй выход аналого-цифрового преобразователя - с первым входом оперативного ческого давления 16, поступающий на третий вход вычислителя. На первый вход вычислителя 16 поступает цифровой код "В" с выхода вычислителя 14, на второй вход по5 ступает цифровой код "смаке.о" с второго выхода вычислителя 15, Вычислитель 16 производит вычисления в соответствии с формулой

10 P(D) = Омакс.о/В.

По окончании вычислений на первом выходе вычислителя 16 формируется сигнал

"Конец преобразований", поступающий на

15 двенадцатый вход БСУ 6, а на втором выходе — цифровой код P(D), который поступает на вход индикатора диастолического давления 17. (56) Патент CLUA

20 N 3229685, кл, А 61 В 5/02, 1965. запоминающего устройства, второй вход оперативного запоминающего устройства соединен с первым выходом блока синхронизации и управления, третий вход оперативного запоминающего устройства соединен с вторым выходом блока синхронизации и управления, четвертый вход

30 оперативного запоминающего устройства соединен с третьим выходом блока синхронизации и управления, четвертый выход блока синхронизации и управления соединен с вторым входом счетчика, выход счет35 чика соединен с третьим входом блока синхронизации и управления, первыми входами вычислителя длительности систолы и вычислителя длительности диастолы, второй вход вычислителя длительности си40 столы соединен с пятым выходом блока синхронизации и уаравления, первый выход вычислителя длительности систолы соединен с четвертым входом блока синхронизации и управления, второй вы45 ход вычислителя длительности систолы соединен с пятым входом блока синхронизации и управления, второй выход вычислителя длительности диастолы соединен с первым входом вычислителя

50 суммы амплитуд диастолы, выход оперативного запоминающего устройства соединен с вторыми входами вычислителя суммы амплитуд систолы и вычислителя

55 суммы амплитуд диастолы, первыми входами вычислителя максимальной амплитуды систолы и вычислителя максимальной амплитуды диастолы, третий вход вычислителя суммы амплитуд систолы соединен с седьмым выходом блока синхронизации и уп2003279 равления и вторым входом вычислителя максимальной амплитуды систолы, четвертый вход вычислителя суммы амплитуд систолы соединен с восьмым выходом блока синхронизации и управления и третьим входом вычислителя максимальной амплитуды систолы. первый выход. вычислителя суммы амплитуд систолы соединен с седьмым входом блока синхронизации и управления, второй выход вычислителя суммы амплитуд систолы соединен с первым входом вычислителя систалического давления, первый выход вычислителя максимальной амплитуды систолы соединен с восьмым входом блока синхронизации управления, второй выход вычислителя максимальной амплитуды систолы соединен с вторым входом вычислителя систолического давления, третий вход вычислителя систолического давления соединен с девятым выходом блока синхронизации и управления, первый выход вычислителя систолического давления соединен с девятым входом блока синхронизации и управления, первый выход вычислителя систолического давления соединен с девятым входом блока. синхронизации и управления, а вишерой выход вычислителя систолического давления - с входом индикатора сист@лического давления, третий вход вычислителя суммы амплитуд диастолы соединен с десятым выходом блока синхронизации и управления и. вторым входом вычислителя максимальной амплитуды диастолы, четвертый вход вычислителя суммы амплитуд диастолы соединен с одиннадцатым выходом блока синхронизации и управления и третьим входом вычислителя максимальной амплитуды диастолы, первый выход вычислителя суммы амплитуд диастолы соединен с десятым входом блока синхронизации и управления, э второй выход вычислителя суммы эеюплитуд диастолы - с первым входом вы-. . числителя диастолического давления, первый выход вычислителя максимальной амплитуды диастолы соединен с одиннадцатым входом блока синхронизации и уп° . рэвления, а второй выход - с вторым входом вычислителя диастолического давления, третий вход вычислителя диастолического.давления соединен с двенадцатым выходом блока синхронизации и управления, первый выход вычислителя диастолического давления соединен с двенадцатым входом блока синхронизации и управления, а второй выход вычислителя диастоли10 ческого давления - с входом индикатора диастолического давления, при этом систолическое давление определяется по формуле

P(S) = Um g /А, "5 а диастолическое давление определяется по формуле

P(D) = Umaxo /В, где P(S), Р(0) - соответственно систоличе20 cKoB aI диастолическое давление, MM.pT.GT;;Огпахз, Umaxp - значение максимальной амплитуды соответственно систолы и диастолы, выраженное в двоичных кодах;

25 Ns. Йо - длительность соответственно систолы и диастолы, выраженная в двоичных кодах и находящаяся по формулам

Ns =* 0,324 ген

З0. где С - длительность удара пульса;

Тген - период выходного сигнала генератора; p = чс — NS

+c = С/1ген . где А - значение суммы амплитуд систолы и находится по формуле

Na

i=1

В - значение суммы амплитуд диастолы и находится по формуле

<с

4< В=Х

I = Na+1 где AI, - 1-е значение амплитуды удара пульса;

Za, Zp - значение корректирующих козф, c0 фициентов размерности.

2003279

2003279 фиг Ф лродояжсние

20032?9

®ua 4f лродолжсиис

2003279

Фиг Ф лродолжение.

2003279

RuH4 про Волнение

2003279

2003278

2003279

2003279

2003279

2003279

ФигФ

Составитель Б. Климашов

Редактор Т. Пилипенко Техред M.Mîðãåíòàë Корректор A. Козориз

Заказ 3288 Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101