ПРИСТАВКА К АВТОМАТИЧЕСКОМУ ТОНОМЕТРУ
ATTACHMENT TO AN AUTOMATIC BLOOD PRESSURE MONITOR

Изобретение относится к области медицинской техники и может быть использована в качестве дополнительного оборудования к электронному тонометру для измерения артериального давления, как одного из фактора риска развития сердечно-сосудистых заболеваний в клинических и не клинических условиях, включая производственные, бытовые условия, а также сферы спорта, социальных и т.п. служб.
Эффективная работа сердечно-сосудистой системы человека обуславливается как артериальным давлением, которая обусловлена транспортной функцией сосудов, так и демпфирующей функцией магистральных артерий, которая обеспечивает сглаживание колебаний давления, возникающих при циклических выбросах крови из сердца. При снижении упруго-эластических свойств магистральных артерий нарушается их демпфирующая функция, увеличивается пульсовое давление и возникает повреждающее действие пульсовой волны на сосуды мозга, сердца и других органов. Поэтому исследование артериального давления, приобретает в последнее время высокую прикладную значимость, поскольку позволяет проводить раннюю диагностику сердечно-сосудистых заболеваний атеросклероза, артериальной гипертензии, наблюдать их динамику, проводить оценку сердечно-сосудистого риска и эффекта лекарственной терапии.
Из патента RU 2343826 известно устройство, которое используется для определения состояния сердечно-сосудистой системы. Устройство содержит компрессор, пневмоклапан стравливания, две окклюзионные манжеты, одна из которых плечевая, другая - для предплечья, датчики давления и пульсовой волны с выходными фильтрами, аналого-цифровой преобразователь и блок управления, связанный с компьютером. Манжеты выполнены с возможностью закрепления на одной руке пациента и связаны между собой через регулируемый пневмоклапан. Плечевая манжета в первом варианте связана с датчиком давления, выполненным с возможностью регистрации постоянной и переменной в диапазоне тонов Короткова составляющих давления, а во втором варианте - с раздельными датчиками давления и акустическим датчиком тонов Короткова. Манжета для предплечья пневматически связана с акустическим датчиком тонов Короткова. Блок управления содержит микропроцессор, коммутатор и интерфейс для связи с компьютером.
Недостатками известного устройства являются неудобство при эксплуатации и то, что результат измерения выводится на встроенный дисплей и печатается на термобумаге.
Из патента RU 114829 известен измеритель параметров организма пациента, состоящий из манжеты с воздушной трубкой, блока измерения систолического артериального давления, блока измерения диастолического артериального давления, блока измерения пульса, индикатора аритмии, компрессора воздуха, таймера времени и даты измерения, блока питания, блока управления и индикации, отличающийся тем, что дополнен блоком измерения атмосферного давления, блоком измерения температуры организма пациента, печатающим блоком, двумя вводами для измерения роста и веса пациента, а также согласующим блоком с упомянутым блоком управления и индикации.
Недостатками известного устройства являются неудобство при эксплуатации и то, что результат измерения выводится на встроенный дисплей и печатается на термобумаге.
Из патента RU 172819 известен приборный блок носимого медицинского диагностического комплекса, содержащий канал измерения пульса, канал снятия электрокардиограммы и канал измерения температуры тела пациента, которые выполнены с возможностью приема сигналов от соответствующих им датчиков, размещенных на теле пациента, и формирования выходных сигналов в цифровой форме для последующего анализа, отличающийся тем, что введены канал измерения артериального давления, канал измерения частоты дыхания и канал измерения содержания кислорода в крови, выполненные с возможностью приема сигналов от соответствующих им датчиков, размещенных на теле пациента, и формирования выходных сигналов в цифровой форме для последующего анализа, а также дисплей для визуального отображения измерительной информации и модуль обработки и анализа сигналов измерений, входы которого соединены с выходами каналов измерения пульса, снятия электрокардиограммы, измерения температуры тела, измерения артериального давления, измерения частоты дыхания и измерения содержания кислорода в крови, а выход соединен с входом дисплея, причем модуль обработки и анализа сигналов измерений выполнен с возможностью преобразования выходных сигналов каналов измерения пульса, снятия электрокардиограммы, измерения температуры тела, измерения артериального давления, измерения частоты дыхания и измерения содержания кислорода в крови в видеосигналы для отображения на дисплее в виде результатов текущих измерений с возможностью выделения цветом результатов, выходящих за допустимые пределы и формирования звукового сигнала тревоги при выходе за допустимые пределы, при этом, приборный блок носимого медицинского диагностического комплекса выполнен в корпусе, оснащенном средствами крепления на теле пациента, а дисплей размещен на его боковой поверхности с возможностью визуализации, отображаемых на нем результатов текущих измерений.
Недостатками известного устройства являются неудобство при эксплуатации и то, что результат измерения выводится на встроенный дисплей и печатается на термобумаге.
Из патента RU 2020866 известен тонометр для измерения артериального давления и пульса. Тонометр содержит компрессионную манжету, датчик давления, датчик пульсовой волны, источник давления, блоки регистрации и индикации, дополнительный акустический датчик, полосовой фильтр, линейный выпрямитель, преобразователь напряжение - частота, счетчики, цифроаналоговые преобразователи, таймеры измерения, источники давления пульса. Компрессионная манжета, в которой расположены акустический датчик и датчик пульсовой волны, перед началом измерения устанавливается на руке пациента, тонометр в автоматическом режиме создает в манжете заданное давление, производит измерения и регистрацию систолического, диастолического давления и пульса.
Недостатками известного устройства являются неудобство при эксплуатации и то, что результат измерения выводится на встроенный дисплей и печатается на термобумаге.
Из патента RU 2393759 известно устройство измерения скорости пульсовой волны, содержащее устройства первого и второго сенсоров, связанных соединительным звеном - кабелем, отличающееся тем, что устройство первого сенсора выполнено в виде последовательно соединенных кварцевого генератора, первого зондирующего импульсного генератора и первой микрополосковой линии, причем выходы первой микрополосковой линии и первого зондирующего импульсного генератора подключены соответственно к входам первого фазового детектора, выход которого связан с последовательно соединенными первым дифференциальным накопителем, первым инструментальным усилителем и первым аналоговым сумматором, второй вход которого подключен к первому источнику постоянного напряжения смещения, а устройство второго сенсора выполнено в виде последовательно соединенных второго зондирующего импульсного генератора и второй микрополосковой линии, причем выходы второй микрополосковой линии и второго зондирующего импульсного генератора подключены соответственно к входам второго фазового детектора, выход которого связан через последовательно соединенные второй дифференциальный накопитель, второй инструментальный усилитель и второй аналоговый сумматор, второй вход и выход которого подключены соответственно ко второму источнику постоянного напряжения смещения и к первому входу аналогово-цифрового преобразователя, шина выхода которого соединена с шиной входа микроконтроллера, выходная шина которого связана с входной шиной модуля беспроводной передачи сигнала на внешнее устройство обработки сигнала и визуализации, кроме того, кроме того, вход второго зондирующего импульсного генератора соединен с одним из выходов микроконтроллера для подачи сигнала тактовой частоты кварцевого резонатора микроконтроллера, а выход первого аналогового сумматора устройства первого сенсора связан со вторым входом аналогово цифрового преобразователя.
Недостатками известного устройства являются неудобство при эксплуатации и то, что результат измерения выводится на встроенный дисплей и печатается на термобумаге.
Из патента RU 2652070 известен электронный тонометр, содержащий двухкамерную компрессионную гидроманжету, два датчика давления, блоки регистрации и индикации, источник давления, содержащий резервуар с заданным объемом жидкости и устройство для подачи жидкости в камеры компрессионной гидроманжеты, первый и второй блоки управления источника давления, причем датчики давления входами связаны с первой и второй камерами компрессионной гидроманжеты и с выходами блоков управления источника давления соответственно, источник давления связан с первым и вторым блоками управления источника давления, которые связаны с первой и второй камерами компрессионной гидроманжеты соответственно, выход блока регистрации связан с входом блока индикации, отличающийся тем, что в него дополнительно введен анализатор амплитуды осцилляций второй камеры компрессионной гидроманжеты, при этом выход датчика давления первой камеры компрессионной гидроманжеты связан с входом блока регистрации, отличающийся тем, что в него дополнительно введен анализатор амплитуды осцилляций второй камеры компрессионной гидроманжеты, при этом выход датчика давления первой камеры компрессионной гидроманжеты связан с входом блока регистрации, выход датчика давления второй камеры компрессионной гидроманжеты связан с входом анализатора амплитуды осцилляций второй камеры компрессионной гидроманжеты, выход которого соединен с входами источника давления, второго блока управления источника давления и блока регистрации.
Недостатками известного устройства являются неудобство при эксплуатации и то, что результат измерения выводится на встроенный дисплей и печатается на термобумаге.
Из заявки US 2010210956 известно устройство для измерения пульса на лучевой артерии для неинвазивного и непрерывного измерения артериального давления и эластичности артерий, содержащее: два датчика давления для регистрации пульса на лучевой артерии; две манжеты, расположенные под соответствующими датчиками давления и расширяемые за счет приложения внешнего давления; блок двигателя для обеспечения надлежащего давления в расширяемые пакеты под соответствующими датчиками давления в состоянии, когда на запястье надевается браслет с датчиками давления; блок вычисления скорости пульсовой волны, который вычисляет скорость передачи пульсовой волны для достижения значения кровяного давления, используя выходной сигнал датчиков давления; а также блок вычисления индекса увеличения, который оценивает значение артериального давления путем нахождения момента времени отраженной волны импульсов с использованием выходных сигналов датчиков давления.
Недостатками известного устройства являются неудобство при эксплуатации и то, что результат измерения выводится на встроенный дисплей и печатается на термобумаге.
Из патента RU 2546918 известно устройство для неинвазивного измерения кровяного давления, содержащее: модуль управления, содержащий микропроцессор, соединенный с датчиком давления воздуха; пережимную манжету, соединенную с датчиком давления воздуха и представляющую собой газонаполненную манжету с газовой трубкой, при этом пережимная манжета прикреплена к участку тела, в котором ток артериальной крови пользователя полностью блокирован после накачивания воздуха; датчик пульсовой волны, соединенный с модулем управления, при этом датчик пульсовой волны фиксирован в положении ниже пережимной манжеты согласно направлению тока артериальной крови, и датчик пульсовой волны предназначен для выявления изменений пульсовой волны и обнаружения изменений в реальном времени пульса тока крови, образующихся в результате колебаний давления пережимной манжеты; отличающийся тем, что микропроцессор выполнен с возможностью рассмотрения в реальном времени множества амплитуд пульсовой волны, выявленных датчиком пульсовой волны во время медленного повышения от нуля, и соответствующего давления в пережимной манжете для определения тем самым систолического давления, основанного на амплитудах пульсовой волны вблизи систолического давления, показывая в основном линейную вариацию амплитуды пульсовой волны вблизи систолического давления относительно изменения давления пережимной манжеты; микропроцессор выполнен с возможностью выполнения обработки в реальном времени нескольких периодов задержки пульса, представляющих собой периоды задержки пульса между пульсовыми волнами и соответствующими сигналами давления переменного тока во время периодов переменной задержки пульса до периодов постоянной задержки пульса, и соответствующих давлений пережимной манжеты для определения диастолического давления, основанного на временной характеристике периодов задержки пульса между пульсовой волной и соответствующими сигналами давления воздуха переменного тока вблизи диастолического давления.
Недостатками известного устройства являются неудобство при эксплуатации и то, что результат измерения выводится на встроенный дисплей и печатается на термобумаге.
Наиболее предпочтительным для сравнения с заявляемой разработкой является приставка к автоматическому тонометру для оценки жесткости стенок артерий из патента RU 189849. Из патента RU 189849 известно, что кровяное давление является одним из основных медицинских показателей людей. Для оценки значений артериального давления (АД) предназначены различного вида тонометры. К любому измерительному средству предъявляются требования по точности, а именно погрешности, представляющей собой разницу между измеряемым значением физической величины и ее истинным значением. Прежде всего требование по точности предъявляются к приборам при определении стадии гипертензии. В соответствии с Рекомендациями ЕОАГ - EOT 2003 и 2007, (Национальные рекомендации по профилактике и лечению артериальной гипертензии, второй пересмотр, 2004) границы различных стадий гипертензии определяются диапазоном значений для систалического давления ±10 мм рт.ст., для диастолического - ±5 мм.рт.ст. соответственно. Поскольку измерительное средство для достоверного контроля должно быть на порядок точнее измеряемого диапазона границы гипертензии, то получается, что для оценки систолического давления погрешность измерительного средства должна быть не более ±1,0 мм рт.ст., а для диастолического - ±0,5 мм рт.ст. Согласно приказу Минздрава РФ от 24.01.2003 г. №4, основным методом измерения артериального давления является метод Н.С. Короткова - механический стрелочный тонометр с фонендоскопом. При условии соблюдения всех правил реализации методики измерения, выполняемой опытными экспертами, погрешность метода составляет 7-8%, т.е. практически на порядок ниже требуемой точности. Существенное увеличение погрешности может происходить при наличии случайных погрешностей, таких как неравномерность сердцебиения, ослабленный кровоток в ряде анатомических особенностей, ослабление или исчезновение тонов после прослушивания первых двух-трех отчетливых тонов, ошибка, вызванная реакцией восприятия показаний манометра, повышенная ригидность крупных артерий, препятствующая восстановлению их сечения при компрессии, острота слуха, опыт и квалификация пользователя. Дополнительную погрешность может вносить процесс механической установки значения скорости декомпрессии, смещенное позиционирование фонендоскопа относительно артерии, несоответствие окружности руки размерам манжеты, неправильное положение руки пациента, наличие внешнего шума. В результате случайная составляющая метода может иметь погрешность до 10-15%. Наиболее востребованными для измерения артериального давления в домашних условиях являются тонометры осцилляторного типа, осуществляющие измерение в автоматическом режиме с цифровым и звуковым представлением информации. Реальная погрешность приборов данного класса существенно выше погрешности механических тонометров, реализующих метод Короткова. По различным оценкам она может составлять 25-30% Согласно ГОСТ Р 50267.30 систематическая составляющая погрешности приборов данного класса должна лежать в пределах ±5 мм рт.ст., а случайная ±8 мм рт.ст.
Приставка к автоматическому тонометру по данному патенту предназначена для оценки жесткости стенок артерий и состоит из корпуса с окном индикации, с закрепленными на корпусе соединительными элементами для включения приставки в разрыв пневматического тракта тонометра и с размещенными внутри корпуса: узлом индикации, источником питания, датчиком давления, разветвителем для подключения датчика давления к соединительным элементам; узлом фильтрации и оцифровки сигнала, который включает аналого-цифровой преобразователь АЦП1 и процессор быстрого преобразования Фурье БПФ, при этом аналоговый вход АЦП1 подключен к выходу датчика давления; узлом построения и анализа формы огибающей пульсограммы, который выполнен в виде микроконтроллера со встроенным аналого-цифровым преобразователем АЦП2, при этом цифровые входы микроконтроллера подключены к выходам данных процессора БПФ, аналоговый вход АЦП2 подключен к выходу датчика давления, а цифровые выходы микроконтроллера подключены ко входам узла индикации.
Недостатками известного устройства являются то что, оно используется только для оценки жесткости стенок артерий, неудобно при эксплуатации и то, что результат измерения выводится на встроенный дисплей и печатается на термобумаге.
Известны также тонометры других фирм-изготовителей: AnD и InBody BPBIO, которые продолжают выпускаться и реализовываться в Российской Федерации и с которыми может предлагаемая приставка использоваться.
Задачей заявляемого технического решения является разработка малогабаритного портативного устройства, совместимого с серийно выпускаемыми тонометрами, применяемыми в клинических и неклинических сферах, для осуществления снятия необходимых в настоящее время характеристик сердечно-сосудистой системы, но разработанных и выпущенных промышленностью. То есть, заявляемая приставка предназначена для использоваться с любыми стационарными автоматическими тонометрами и автоматическими мониторами артериального давления, расширяя их функции, подавая управляющие сигналы на тонометр, принимая результаты измерений и техническую информацию от тонометра, расширяя его функции за счет встроенных периферийных устройств, а также имея доступ к компьютерным сетям, в том числе Интернет, принимая информацию из сети и отправляя информацию в сеть.
Сущность изобретения  характеризуется тем, что приставка к автоматическому тонометру для определения артериального давления представляет с собой корпус с дисплеем с сенсорным экраном для ввода-вывода информации и с закрепленными на корпусе соединительными элементами: входным разъемом 220 В, выходным разъемом 220 В, кнопкой включения/выключения питания внутренней электрической цепи приставки, а также электрической цепи выхода 220 В, питающего тонометр, выходом USB, выходом HDMI для подключения внешнего экрана, разъемом Ethernet для подключения к компьютерной сети, и с элементами, размещенными внутри корпуса: блоком питания, имеющим выход 5 В для питания микрокомпьютера и 6 выход 12 В для питания дисплея, управляющим микрокомпьютером, управляющей платой для встроенного дисплея, платой преобразователя питания для встроенного дисплея, модулем фотовидеокамеры, температурным датчиком для измерения температуры тела человека, звуковым динамиком, считывателем штрих-кодов и QR-кодов, корпус выполнен в виде пластмассовой оболочки, на передней стороне которого размещен сенсорный экран, а на задней и нижней части - крепления к тонометру, сенсорный экран целиком закрывает переднюю сторону корпуса за исключением кромки корпуса.
Технический результат заявляемой приставки заключается в разработке нового компактного мобильного, легко соединяемого с серийно выпускаемыми автоматическими тонометрами средства, измеряющего артериальное давление.
Заявляемое техническое решение позволяет измерять эту важную характеристику с любыми стационарными автоматическими тонометрами и автоматическими мониторами артериального давления, расширяя их функции, подавая управляющие сигналы на тонометр, принимая результаты измерений и техническую информацию от тонометра, расширяя его функции за счет встроенных периферийных устройств, а также имея доступ к компьютерным сетям, в том числе Интернет, принимая информацию из сети и отправляя информацию в сеть, увеличивая тем самым информативность уже приобретенной ранее используемой аппаратуры, проводя доклиническую оценку сердечно-сосудистой системы и более раннее выявление заболеваний этого профиля.
На фиг. 1 представлена блок-схема заявляемой приставки, позициями на которой обозначены:
1 - корпус,
2 - сенсорный экран для ввода-вывода информации,
3 - блок питания (вход 220 В, выходы 5 В и 12 В для питания дисплея и микрокомпьютера),
4 - соединительный элемент,
5 - выход USB,
6 - разъем Ethernet для подключения к компьютерной сети,
7 - кнопка включения/выключения питанием внутренней электрической цепи приставки,
8 - кнопка включения/выключения питанием тонометра,
9 - вход 220 В,
10 - выход 220 В для питания тонометра,
11 - фото-видеокамера,
12 - температурный датчик для измерения температуры тела человека,
13 - HDMI-выход для подключения внешнего экрана,
14 - звуковой динамик,
15 - управляющий микрокомпьютер,
16 - модуль фото-видеокамеры,
17 - плата конвертации сигнала для встроенного дисплея,
18 - плата преобразователя питания для дисплея,
19 - считыватель штрих-кодов и QR-кодов.
20 - узел фильтрации и оцифровки сигнала,
21 - узел построения и анализа формы огибающей пульсограммы.
Перечень изображений
Фото 1 - общий вид приставки к автоматическому тонометру,
Фото 2 - вид спереди приставки к автоматическому тонометру,
Фото 3 - вид слева приставки к автоматическому тонометру,
Фото 4 - вид справа приставки к автоматическому тонометру,
Фото 5 - вид снизу приставки к автоматическому тонометру,
Фото 6 - вид сверху приставки к автоматическому тонометру,
Фото 7 - вид сзади приставки к автоматическому тонометру,
Фиг. 2 - 3D модель приставки к автоматическому тонометру.
Заявляемая приставка к автоматическому тонометру для измерения артериального давления представляет собой корпус 1 с сенсорным экраном для ввода-вывода информации 2, источником питания 3 и соответствующей аппаратурой внутри. На корпусе приставки выполнены соединительный элемент 4 в виде гнезда или штуцера для подключения к тонометру, выход USB 5, разъемом Ethernet для подключения к компьютерной сети 6, кнопка включения/выключения питанием внутренней электрической цепи приставки 7, кнопки включения/выключения питанием тонометра 8, вход 220 В 9, выход 220 В для питания тонометра 10, фото-видеокамеры 11, температурного датчика для измерения температуры тела человека 12, HDMI-выхода для подключения внешнего экрана 13, звукового динамика 14.
Заявляемая приставка внутри корпуса имеет: блок питания (вход 220 В, выходы 5 В и 12 В для питания дисплея и микрокомпьютера) 3, управляющий микрокомпьютер 15, модуль фото-видеокамеры 16, плата конвертации сигнала для встроенного дисплея 17, плата преобразователя питания для дисплея 18, считыватель штрих-кодов и QR-кодов 19, узел фильтрации и оцифровки сигнала 20, узел построения и анализа формы, огибающей пульсограммы 21.
1
1
2
2
При этом блок питания 3 питает микрокомпьютер 15 через выход 5 В, а сенсорный экран для ввода-вывода информации 2 питается через выход 12 В. Плата конвертации сигнала для встроенного дисплея 17 соединен с управляющим микрокомпьютером 15 через HDMI-выход. Сенсорный экран 2 питается через плату преобразователя питания для дисплея 18 с управляющей платой дисплея 17. Датчик давления тонометра соединен с узлом фильтрации и оцифровки сигнала 20 приставки, который в свою очередь содержит аналогоцифровой преобразователь АЦП и микропроцессор быстрого преобразования Фурье БПФ. При этом аналоговый вход АЦП - соединен с выходом датчика давления тонометра. В корпусе 1 приставки помещен узел построения и анализа 21 формы огибающей пульсограммы, выполненный в виде микроконтроллера со встроенным аналогоцифровым преобразователем АЦП. Посредством шины данных выходы данных процессора БПФ подключен к цифровым входам микропроцессора, аналоговый вход АЦП.
Корпус 1 выполнен в виде пластмассовой оболочки, на передней стороне которого размещен сенсорный экран 2, а на задней и нижней части крепления к тонометру. Сенсорный экран 2 целиком закрывает переднюю сторону корпуса 1 за исключением кромки корпуса.
Работа заявляемой приставки происходит следующим образом. Сигнал с датчика давления 20, соединенного с пневматическим трактом автоматического тонометра посредством разветвителя и соединительных элементов, в течение цикла измерения давления пациента поступает на вход АЦП1 и на встроенный в микропроцессор вход АЦП2. Сигнал с выхода АЦП1 поступает на вход процессора БПФ. Последний вырабатывает цифровые данные, соответствующие амплитуде частотных составляющих входного сигнала в режиме реального времени в заданном диапазоне. Данные поступают на вход узла построения и анализа 21 формы огибающей пульсограммы, представляющего собой микроконтроллер. Таким образом исключается необходимость записи, оцифрованной пульсограммы в оперативную память для обработки. Благодаря этому существенно снижаются требования к объему оперативной памяти узла построения и анализа 21 формы огибающей пульсограммы, что позволяет использовать для его построения недорогие и широко распространенные типы микропроцессора. Далее сигнал с выходов микропроцессора поступает на входы плата конвертации сигнала для встроенного дисплея 17 с отображением информации в сенсорном экране 2.
Приставка может работать под управлением различных операционных систем: Windows, Android, Linux, Unix, но не ограничиваясь ими.