устройство для измерения артериального давления в условиях двигательной активности человека

Формула изобретения

Устройство для измерения артериального давления в условиях двигательной активности человека, включающее измерительный датчик пульсовой волны, располагающийся под пневмоманжетой в месте прохождения плечевой артерии, а также компенсационный датчик пульсовой волны, идентичный измерительному датчику пульсовой волны, расположенный симметрично на диаметрально противоположной стороне руки, при этом выходы измерительного и компенсационного датчиков пульсовой волны подключены к соответствующим усилителям, коэффициенты усиления которых подобраны из условия обеспечения равенства амплитуды выходных сигналов с усилителей при одинаковом физическом воздействии на измерительный и компенсационный датчики пульсовой волны, при этом выходы усилителей подключены к вычитателю, выход которого подключен к полосовому фильтру, являющемуся выходом измерителя давления, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено вторым полосовым фильтром, первым и вторым компараторами, первым и вторым источниками отрицательного порогового напряжения, первым и вторым ждущими мультивибраторами, логическим элементом 2И, устройством формирования информирующего сигнала о недопустимом смещении датчиков, при этом выход усилителя, к которому подключен компенсационный датчик, через последовательно включенный второй полосовой фильтр подключен к инвертирующему входу первого компаратора, выход измерителя давления связан с инвертирующим входом второго компаратора, к неинвертирующим входам первого и второго компараторов подключены соответственно первый и второй источники отрицательного порогового напряжения, выходы компараторов через последовательно включенные ждущие мультивибраторы подключены к входам логического элемента 2И, выход которого соединен с устройством формирования информирующего сигнала о недопустимом смещении датчиков.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано при суточном мониторировании артериального давления в условиях свободной двигательной активности человека.

Известен датчик пульсовой волны (Патент RU № 2403861, A61B 5/02, 20.11.2010. Бюл. № 32), содержащий полый корпус с отверстием, пелот с контактной поверхностью, шарнирно установленный в отверстии с зазором с возможностью его угловых смещений относительно корпуса, связанный с пелотом и корпусом преобразователь угловых смещений пелота в электрический сигнал, соединенный с электронным формирователем выходного сигнала, на стороне пелота, противолежащей его контактной поверхности, жестко закреплена печатная плата, на которой размещен электронный формирователь выходного сигнала и закреплен преобразователь угловых смещений пелота в электрический сигнал.

Недостатком устройства является отсутствие информации о возможном недопустимом смещении датчика с точки установки, приводящем к нарушению его работоспособности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство измерения артериального давления в условиях двигательной активности человека (Патент RU № 2432897 С1, МПК A61B 5/022, Бюл. № 31 от 10.11.2011), включающее измерительный датчик пульсовой волны, располагающийся под пневмоманжетой, в месте прохождения плечевой артерии, а также компенсационный датчик пульсовой волны, идентичный измерительному датчику пульсовой волны, расположенный симметрично на диаметрально-противоположной стороне руки, при этом выходы измерительного и компенсационного датчиков пульсовой волны подключены к соответствующим усилителям, коэффициенты усиления которых подобраны из условия обеспечения равенства амплитуды выходных сигналов с усилителей, при одинаковом физическом воздействии на измерительный и компенсационный датчики пульсовой волны, при этом выходы усилителей подключены к вычитателю, выход которого подключен к полосовому фильтру.

Недостатком данного устройства является также отсутствие информации о возможном недопустимом смещении датчиков с точки установки, приводящем к нарушению его работоспособности.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является исключение ложных срабатываний и возникновения ошибок измерения артериального давления в случаях недопустимого смещения датчиков с точки установки за счет оперативного получения информации об этом.

Технический результат достигается тем, что в устройство измерения артериального давления в условиях двигательной активности человека, включающее измерительный датчик пульсовой волны, располагающийся под пневмоманжетой в месте прохождения плечевой артерии, а также компенсационный датчик пульсовой волны, идентичный измерительному датчику пульсовой волны, расположенный симметрично на диаметрально - противоположной стороне руки, при этом выходы измерительного и компенсационного датчиков пульсовой волны подключены к соответствующим усилителям, коэффициенты усиления которых подобраны из условия обеспечения равенства амплитуды выходных сигналов с усилителей для одинаковых физических воздействий на измерительный и компенсационный датчики пульсовой волны, при этом выходы усилителей подключены к вычитателю, выход которого подключен к полосовому фильтру, являющемуся выходом измерителя давления, дополнительно снабжено вторым полосовым фильтром, первым и вторым компараторами, первым и вторым источниками отрицательного опорного напряжения, первым и вторым ждущими мультивибраторами, логическим элементом 2И, устройством формирования информирующего сигнала о недопустимом смещении датчиков, при этом выход компенсационного датчика через последовательно включенный второй полосовой фильтр подключен к инвертирующему входу первого компаратора, выход измерителя давления связан с инвертирующим входом второго компаратора, к неинвертирующим входам первого и второго компараторов подключены соответственно первый и второй источники отрицательного порогового напряжения, выходы компараторов через последовательно включенные ждущие мультивибраторы подключены к входам схемы И, выход которой соединен с устройством формирования информирующего сигнала о недопустимого смещения датчиков.

На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит измерительный датчик пульсовой волны 1, выход которого подключен к усилителю 3, компенсационный датчик пульсовой волны 2, выход которого подключен к усилителю 4. Выход усилителя 3 подключен к положительному входу вычитателя 5, а выход усилителя 4 - к отрицательному входу вычитателя 5 и ко входу полосового фильтра 11. Выход вычитателя 5 соединен со входом полосового фильтра 6, являющегося выходом устройства. Инвертирующий вход компаратора 7 соединен с выходом полосового фильтра 6, на неинвертирующий вход компаратора подано отрицательное пороговое напряжение 9. Инвертирующий вход компаратора 8 соединен с выходом полосового фильтра 11, на неинвертирующий вход компаратора подано отрицательное пороговое напряжение 10. Выходы компараторов 7, 8 соответственно через последовательно включенные ждущие мультивибраторы 12, 13 подключены ко входам логического элемента 2И, выход которого соединен со входом устройством формирования информирующего сигнала о недопустимого смещения датчиков 15.

Устройство измерения артериального давления в условиях двигательной активности человека работает следующим образом.

Измерительный датчик пульсовой волны располагают под компрессионной пневмоманжетой рядом с ее нижней кромкой вблизи артерии. Компенсационный датчик пульсовой волны необходимо располагать симметрично на диаметрально противоположной стороне руки на том же расстоянии от нижней кромки компрессионной пневмоманжеты, что и измерительный датчик пульсовой волны (см. фиг.2) для обеспечения одновременного прихода помехи на измерительный и компенсационный датчики пульсовой волны.

На вычитателе 5 осуществляется вычитание усиленных сигналов с измерительного и компенсационного датчиков пульсовой волны U_вых=U_вых.и - U_вых.к, где U_вых - выходной сигнал с вычитателя, U_вых.и - выходной сигнал с усилителя измерительного датчика, U _вых.к - выходной сигнал с усилителя компенсационного датчика. После чего осуществляется фильтрация сигнала, на полосовом фильтре 6, с полосой пропускания, соответствующей полезному сигналу.

Коэффициенты усиления усилителей подобраны таким образом, чтобы обеспечить одинаковую амплитуду выходных сигналов U_вых.и и U_вых.к с выходов соответствующих усилителей.

На фиг.3 представлены усиленные сигналы U_вых.к, U_вых.и с компенсационного и измерительного датчиков пульсовой волны соответственно, а также результат их вычитания U_вых при правильном расположении компенсационного и измерительного датчиков пульсовой волны [1].

При этом осциллограмма пульсовой волны состоит из:

- помехи 1, вызванной двигательной активностью человека;

- эха пульсовой волны 2 (вторичной осцилляции) в пневмоманжете от прохождения пульсовой волны;

- полезного сигнала 3 от прохождения пульсовой волны;

- допустимого уровня помехи 4, который соответствует порогу срабатывания блока селекции (см. ГОСТ 28703-90 «Приборы автоматические и полуавтоматические для косвенного измерения артериального давления»).

Анализ полученных результатов показывает:

- амплитуда помехи 1 от двигательной активности и эха пульсовой волны 2

на графике U_вых.и превышают допустимый уровень 4, следовательно, усиленный выходной сигнал с измерительного датчика пульсовой волны U_вых.и не может считаться достоверным из-за сложения полезного 3 и паразитных сигналов 1, 2;

- амплитуда паразитных сигналов 1, 2 после вычитания значительно снижена (-10-15 дБ) и находится в допуске (меньше допустимого уровня помехи 4).

В этом случае амплитуда выходного помехового отрицательного сигнала меньше уровня отрицательного порогового напряжения на входе компаратора 7, поэтому на его выходе будет низкий уровень напряжения, ждущий мультивибратор 12 соответственно не запустится, поэтому на выходе логического элемента 2И будет низкий уровень напряжения, запирающий устройство формирования информирующего сигнала о недопустимом смещении датчиков.

В случае неправильной установки датчиков либо их недопустимого расположения или смещения, нарушающего симметрию расположения датчиков, выдается предупреждающий сигнал. Это объясняется следующим:

В [1] рассмотрен вариант смещения компенсационного датчика пульсовой волны относительно края пневмоманжеты вверх. На фиг.4 представлены усиленные сигналы U_вых.к, U_вых.и с компенсационного и измерительного датчиков пульсовой волны соответственно, а также результат их вычитания U_вых.

Смещение компенсационного датчика пульсовой волны относительно края пневмоманжеты вверх приводит к несовпадению фаз помехи 1, вызванной двигательной активностью пациента, на графиках U_вых.к и U_вых.и . Как следствие, при вычитании сигналов амплитуда помехи 1 на графике U_вых не только не уменьшается, но и увеличивается и превышает не только допустимый уровень помехи 4, но и амплитуду полезного сигнала 3, что приводит к ложным срабатываниям и возникновению ошибки измерения артериального давления.

Анализ данной осциллограммы [1] показывает, что для успешной компенсации помех компенсационный датчик пульсовой волны необходимо располагать симметрично на диаметрально противоположной стороне руки, на том же расстоянии от нижней кромки компрессионной пневмоманжеты, что и измерительный датчик пульсовой волны.

В этом случае согласно осциллограммы [1] появляются паразитные сигналы 1, поэтому на выходах полосовых фильтров 6,11 выделятся паразитные отрицательные импульсы, амплитуда которых будет больше уровня отрицательных пороговых напряжений 9, 10, в результате на выходах компараторов 7, 8 появятся прямоугольные отрицательные импульсы, которые запустят ждущие мультивибраторы 12, 13, выходные положительные импульсы которых поступят на входы логического элемента 2И. Длительности выходных импульсов ждущих мультивибраторов 12, 13 задаются равными длительности импульса, необходимого для запуска устройства формирования информирующего сигнала о недопустимом смещении датчиков плюс максимальное время рассогласования времени запуска ждущих мультивибраторов 12, 13 из-за временного сдвига паразитных сигналов 1. Поэтому в момент совпадения импульсов ждущих мультивибраторов 12, 13 на выходе логического элемента 2И появится прямоугольный положительный импульс, который запустит устройство формирования информирующего сигнала о недопустимом смещении датчиков.

Таким образом, в отличие от прототипа в предлагаемом устройстве происходит исключение ложных срабатываний и возникновения ошибок измерения артериального давления при недопустимом смещении датчиков с точки установки за счет оперативного получения информации об этом.

Литература

1. Устройство измерения артериального давления в условиях двигательной активности человека: Патент RU № 2432897 C1, МПК A61B 5/022 / Тихоненков Владимир Андреевич (RU), Винокуров Лев Николаевич (RU): - заявл. 20.04.2010; опубл. 10.11.2011, Бюл. № 31.