УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ В УСЛОВИЯХ ДВИГАТЕЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ ЧЕЛОВЕКА

Полезная модель относится к медицинской технике и может быть использована при суточном мониторировании артериального давления в условиях свободной двигательной активности человека.
Известно 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 нарушение его работоспособности при смещении датчиков с точки установки.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является устройство измерения артериального давления в условиях двигательной активности человека (Патент RU №2534416 C2 МПК A61B 5/0225, бюл. №33 от 27.11.2014), 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, снабженное 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.
Недостатком данного устройства является нарушение его работоспособности при смещении датчиков с точки установки.
Техническим результатом полезной модели является исключение ложных срабатываний и возникновения ошибок измерения артериального давления в случаях недопустимого смещения датчиков с точки установки за счет введения временной компенсации паразитных сигналов.
Технический результат достигается тем, что в устройстве измерения артериального давления в условиях двигательной активности человека, включающем 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, кроме того, снабженное 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, дополнительно к выходу первого полосового фильтра последовательно подключены линия задержки и умножитель, выход которого соединен с выходом устройства а, а также второй вход умножителя соединен через инвертор с выходом логического элемента 2И.
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 и входом линии задержки 16. 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 недопустимом смещении датчиков 15 и со входом инвертора 18, выход инвертора подключен ко второму входу умножителя 17, ко второму входу которого подсоединен выход линии задержки 16. Выходом устройства является выход умножителя 17.
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.
вых
вых.и
вых.к
вых
вых.и
вых.к
На вычитателе 5 осуществляется вычитание усиленных сигналов с измерительного и компенсационного датчиков пульсовой волны U=U-U, где U - выходной сигнал с вычитателя, U - выходной сигнал с усилителя измерительного датчика, U - выходной сигнал с усилителя компенсационного датчика. После чего осуществляется фильтрация сигнала, на полосовом фильтре 6, с полосой пропускания, соответствующей полезному сигналу.
вых.и
вых.к
Коэффициенты усиления усилителей подобраны таким образом, чтобы обеспечить одинаковую амплитуду выходных сигналов U и U с выходов соответствующих усилителей.
вых.к
вых.и
вых
На фиг. 3 представлены усиленные сигналы U, U с компенсационного и измерительного датчиков пульсовой волны соответственно, а также результат их вычитания U 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:
вых.и
вых.и
- амплитуда помехи 1 от двигательной активности и эха пульсовой волны 2 на графике U превышают допустимый уровень 4, следовательно, усиленный выходной сигнал с измерительного датчика пульсовой волны U не может считаться достоверными 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 недопустимом расположении или смещения, нарушающего симметрию расположения датчиков, выдается предупреждающий сигнал. Это объясняется следующим.
вых.к
вых.и
вых
В [1] рассмотрен вариант смещения компенсационного датчика пульсовой волны относительно края пневмоманжеты вверх. На фиг. 4 представлены усиленные сигналы U, U с компенсационного и измерительного датчиков пульсовой волны соответственно, а также результат их вычитания U.
вых.к
вых.и
вых
Смещение компенсационного датчика пульсовой волны относительно края пневмоманжеты вверх приводит к несовпадению фаз помехи 1, вызванной двигательной активностью пациента, на графиках U и U. Как следствие, при вычитании сигналов амплитуда помехи 1 на графике U 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 паразитных сигналов 1 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, а также будет использован для временной компенсации паразитных сигналов.
Сигнал с выхода полосового фильтра 6 задерживается на максимальное время рассогласования времени запуска ждущих мультивибраторов 12, 13 и умножается в умножителе 17 на инвертированный сигнал с выхода логического элемента 2И. Так как инвертированный сигнал с выхода инвертора будет равен 0 во время действия паразитных сигналов, то произойдет их подавление, а полезный сигнал, умноженный на 1, останется без изменения.
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.
Литература
1. Устройство измерения артериального давления в условиях двигательной активности человека: Патент RU №2432897 С1 МПК A61B 5/022 / Тихоненков Владимир Андреевич (RU), Винокуров Лев Николаевич (RU): - заявл. 20.04.2010; опубл. 10.11.2011, бюл. №31.