ПРИБОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ И ЧАСТОТЫ ПУЛЬСА ЦИФРОВОЙ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к средствам измерений, предназначенным для неинвазивного измерения максимального (систолического) и минимального (диастолического) артериального давления осциллометрическим методом, определения частоты пульса при размещении компрессионной манжеты на плече пациента и может быть использовано в медицинских, спортивных, культурных, оздоровительных учреждениях, в быту, а также для передачи результатов измерений по каналам подвижной радиосвязи.
Уровень техники
Из уровня техники (RU2355296 C2, опубл. 20.05.2009) известен электронный измеритель артериального давления. Устройство относится к электронному измерителю артериального давления для автоматического измерения и отображения значений артериального давления, имеющее возможность работы со множеством пользователей или во множестве событий. Особенностью данного устройства является возможность манипулирования клавишей пользователя (множеством клавиш) идентификации пользователей для сохранения и отображения результатов артериального давления, а также наличие световых индикаторов, показывающих стадию измерения во время работы устройства.
Недостатком конструкции является ограничения по идентификации пользователей, связанные с отсутствием высокого уровня персонализации прибора, что в свою очередь может повлечь сохранение результатов измерения для пользователя в реальности таких измерений не проводивших, и, как следствие, отображение таких или иных результатов, как своих собственных, что безусловно может повлечь неверную диагностику заболеваний. Кроме того, пользователь прибора вынужден вручную совершать массив манипуляций для извлечения необходимых данных измерений и передачу их медицинским работникам, осуществляющим процессы диагностики и лечения.
Из уровня техники (RU86088 U1, опубл. 27.08.2009) известна система дистанционного мониторирования артериального давления и сердечно-сосудистой деятельности больных с сердечно-сосудистыми заболеваниями. Система содержит устройства измерения в течение суток артериального давления и сердечно сосудистой деятельности пациента, а именно, по крайней мере, один носимый суточный монитор измерения артериального давления и частоты сердечных сокращений, один суточный кардиомонитор регистрации ЭКГ пациента и персональный компьютер, обеспечивающий хранение измеренных данных суточного мониторирования артериального давления, частоты сердечных сокращений и ЭКГ и факторов риска, обработку результатов измерения, средства передачи измеренной информации с устройств измерения в персональный компьютер, средства передачи этих данных из базы данных компьютера терминала через Интернет в базу данных центрального сервера для их постоянного хранения, средства рабочей группы врачей-консультантов, позволяющие получать из базы данных центрального сервера измеренную информацию с терминалов, проводить анализ полученной информации и выдавать рекомендации врачей-консультантов по лечению конкретного больного с учетом факторов риска, сохранять результаты анализа и рекомендаций в персональных компьютерах, передавать рекомендации в базу данных центрального сервера и через Интернет в соответствующий терминал для лечения больного.
Недостатками представленной системы является предоставление конкретному пациенту для использования в процессе диагностики и лечения отдельных персональных терминалов, содержащих мониторы для измерения артериального давления, частоты сердечных сокращений и регистрации ЭКГ, а также наличие в комплекте специализированного персонального компьютера для хранения данных, что, несомненно, усложняет систему и ограничивает ее применение. Кроме того, перенос результатов измерений из мониторов в персональный компьютер не производится в автоматизированном режиме, и требует непосредственного нахождения пользователя вблизи персонального компьютера, а также наличие определенных навыков у пользователя, либо использования подготовленного персонала.
Также из уровня техники (RU2652070 C1, опубл. 24.04.2018) известен электронный тонометр. Устройство представляет собой двухкамерную компрессионную гидроманжету, два датчика давления, блоки регистрации и индикации результатов измерений, источник давления, содержащий резервуар с заданным объемом жидкости и устройство для подачи жидкости в камеры компрессионной гидроманжеты, первый и второй блоки управления источника давления, а также дополнительно анализатор амплитуды осцилляций второй камеры компрессионной гидроманжеты.
Недостатком данного решения является использование в его конструкции гидроманжеты и соответствующего резервуара с жидкостью и устройства для его подачи, что усложняет конструкцию и влечёт дополнительные сложности при эксплуатации и обслуживании устройства. Наличие двух датчиков давления, безусловно, увеличивает точность проводимых измерений, однако, наличие двух блоков управления усложняет конструкцию, а также измерение давления методом осцилляции производится только при помощи одного из датчиков. Полученные результаты измерений доступны пользователю путем визуального контроля состояния блока индикации, и их использование при работе с современными медицинскими информационными системами, а также в программах лечения, требует ручного переноса данных.
В качестве прототипа выбран электронный монитор артериального давления и система измерения артериального давления (RU2311119 C2, опубл. 27.11.2007). Устройство представляет собой монитор артериального давления, который может измерять и записывать информацию о функционировании сердечно-сосудистой системы, состоящего из манжеты и блока измерения артериального давления, включающего в себя блок создания и сброса давления, блок памяти и блок отображения информации. Особенностью устройства является наличие в его конструкции блока выбора условий измерения до начала таких измерений, позволяющий сопоставлять результаты измерений, хранящихся в его памяти.
Недостатками представленной конструкции является персонализация использования прибора для одного пользователя, что не позволяет использовать прибор при анализе измеренных показателей в лечебных, спортивных и иных учреждениях. Сложная система внутреннего вычислителя хранит данные результатов внутри прибора. Кроме того, следует отметить ограниченность использования результатов измерений непосредственно самим пользователем, либо контролирующим процесс измерений медицинским персоналом. При необходимости использования полученных результатов в программах лечения с помощью информационных систем, непосредственно результаты должны быть переданы и занесены в системы и журналы учета в ручном режиме
Заявленное устройство позволяет в существенной мере преодолеть указанные недостатки, присущие как имеющимся аналогам, так и прототипу.
Раскрытие полезной модели
Технической задачей, которую решает предлагаемое техническое решение, является создание цифрового прибора для измерения артериального давления и частоты пульса с повышенной точностью передачи результатов измерений с возможностью использования устройства для передачи результатов измерений по каналам подвижной радиосвязи медицинским информационным системам и в мобильное устройство отображения информации пользователя с последующим использованием результатов в различных программах лечения пациентов.
Технический результат заключается в повышении точности передачи результатов измерений с возможностью использования устройства для передачи результатов измерений по каналам подвижной радиосвязи медицинским информационным системам и в мобильное устройство отображения информации пользователя с последующим использованием результатов в различных программах лечения пациентов.
Технический результат достигается за счет того, что прибор для измерения артериального давления и частоты пульса цифровой состоит из компрессионной манжеты, блока измерения артериального давления и частоты пульса, модуля создания и сброса давления, модуля определения давления, аналого-цифрового преобразователя, модуля памяти, предназначенного для сохранения результатов измерения и связи данных артериального давления и частоты пульса, которые получены вычислениями аналого-цифровой преобразователя, дисплея для отображения результатов измерения, при этом аналого-цифровой преобразователь соединен с размещенным внутри блока измерения артериального давления и частоты пульса модулем приемо-передающим, содержащим интерфейсы для передачи результатов измерений по каналам подвижной радиосвязи медицинским информационным системам и в мобильное устройство отображения информации пользователя, сопряженным с блоком селективности пользовательских данных, выполненным с возможностью двустороннего обмена данными с модулем памяти.
Компрессионная манжета соединена с блоком измерения артериального давления и частоты пульса соединительным элементом в виде гибкого шланга.
Компрессионная манжета выполнена в составе блока измерения артериального давления и частоты пульса.
Модуль определения давления состоит из датчика давления и усилителя сигнала.
Датчик давления в отдельности, либо модуль определения давления целиком размещен в компрессионной манжете.
Датчик давления в отдельности, либо модуль определения давления целиком является составной частью компрессионной манжеты.
Компрессионная манжета может быть выполнена в конструктиве пневмоманжеты, либо в конструктиве гидроманжеты.
Блок селективности пользовательских данных может быть связан либо выполнен в виде составной части конструктива аналого-цифрового преобразователя, либо модуля памяти, либо модуля приемо-передающего.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 – Схема устройства;
Фиг. 2 – Схема передачи данных.
На фигурах цифрами обозначены следующие элементы:
1 – компрессионная манжета;
2 – соединительный элемент;
3 – блок измерения артериального давления и частоты пульса;
4 – модуль создания и сброса давления;
5 – модуль определения давления;
6 – датчик давления;
7 – усилитель сигнала;
8 – аналого-цифровой преобразователь;
9 – дисплей для отображения результатов измерения;
10 – модуль приемо-передающий, содержащий интерфейсы для передачи результатов измерений по каналам подвижной радиосвязи;
11 – медицинская информационная система;
12 – мобильное устройство отображения информации пользователя;
13 – модуль памяти;
14 – блок селективности пользовательских данных;
15 – пользователь;
16 – плечо (конечность);
17 – кровеносный сосуд (артерия);
18 – программа лечения пациента;
19 – медицинские работники.
Осуществление полезной модели
Прибор для измерения артериального давления и частоты пульса цифровой представляет собой конструкцию, состоящую из компрессионной манжеты 1, которая соединена, например, соединительным элементом 2, выполненным в виде гибкого шланга, с блоком измерения артериального давления и частоты пульса 3. Блок измерения артериального давления и частоты пульса 3 представляет собой моноблочную конструкцию, которая включает в себя модуль создания и сброса давления 4, который связан соединительным элементом 2 с компрессионной манжетой 1, модуль определения давления 5, также связанный соединительным элементом 2 с компрессионной манжетой 1. Модуль определения давления 5, выполняющий функцию регистрации изменений артериального давления и частоты пульса, состоит из датчика давления 6 и связанного с ним усилителя сигнала 7. Модуль определения давления 5 соединен с аналого-цифровым преобразователем 8, управляющим модулем создания и сброса давления 4, а также соединен с дисплеем для отображения результатов измерения 9 и модулем приемо-передающим 10, содержащим интерфейсы для передачи результатов измерений по каналам подвижной радиосвязи (например, радиотелефонной) медицинским информационным системам 11 и в мобильное устройство отображения информации пользователя 12. Блок измерения также содержит модуль памяти 13, соединенный с аналого-цифровым преобразователем 8, и предназначен для сохранения результатов измерения и связи данных артериального давления и частоты пульса, которые получены вычислениями аналого-цифрового преобразователя 8. Модуль приемо-передающий 10 сопряжен с блоком селективности пользовательских данных 14, имеющим двусторонний обмен данными с модулем памяти 13.
Прибор для измерения артериального давления и частоты пульса цифровой работает следующим образом.
Пользователь 15 размещает и закрепляет компрессионную манжету 1 на своем плече (конечности) 16. При активации процесса измерения модуль создания и сброса давления 4 создает необходимые условия для измерения, путем создания в компрессионной манжете 1 избыточного давления P через соединительный элемент 2. При этом модуль создания и сброса давления 4 получая команды от аналого-цифрового преобразователя 8 с помощью компрессионной манжеты осуществляет компрессию и декомпрессию конечности, в которой проходит кровеносный сосуд (артерия) 17. Проведение измерения артериального давления и частоты пульса происходит методом артериальной осциллографии, путем регистрации изменений объема тканей в условиях дозированного сжатия и декомпрессии кровеносного сосуда, которое связано с увеличением артериального кровенаполнения ткани во время пульсового толчка. Внутренняя поверхность компрессионной манжеты 1 регистрирует изменение объема конечности 16. Через соединительный элемент 2 пульсовые колебания в виде осциллограммы передаются в модуль определения давления 5, расположенный внутри блока измерения артериального давления и частоты пульса 3, где они фиксируются датчиком давления 6 и подвергаясь последующей модификации с помощью усилителя сигнала 7 передаются для обработки в  аналого-цифровой преобразователь 8. Возникающий в ходе обработки в модуле определения давления 5 аналоговый электрический сигнал регистрируется аналого-цифровым преобразователем 8, где он посредством микропроцессорной обработки и программы для расчета, реализующей установленный алгоритм, подвергается математической обработке и преобразованию в цифровую форму.  При этом получаются следующие результаты измерения: максимальное (систолического) и минимальное (диастолического) артериальное давление, значение частоты пульса. Кроме того, в случае если при нарушении ритма пульсовые колебания становятся нерегулярными, либо от датчика поступает информация о пропущенном или преждевременном сокращении сердца, то такие данные воспринимаются как аритмия. Полученные цифровые данные результата измерения выдаются на дисплей для отображения результатов измерения 9, а также поступают в модуль приемо-передающий 10. При этом пользователь 15 может визуально контролировать результат измерения. Данные измерения, полученные после преобразования в аналого-цифровом преобразователе 8 сохраняются в модуле памяти 13. Сопряженный с модулем приемо-передающим 10 блок селективности пользовательских данных 14 содержит набор данных, позволяющих осуществлять персонализацию пользователей прибора и связанных с ним мобильных устройств отображения информации пользователя 12, и совместно с модулем памяти 13 памяти, путем двустороннего обмена данными, позволяет осуществлять сопоставление и хранение в памяти прибора массивов данных о результатах измерений, пользователях прибора, принадлежащих пользователям прибора мобильных устройств отображения информации пользователя, и учетных данных пользователей в медицинских информационных системах, а также формировать коды необходимых идентификационных сигналов для внешней селективной передачи результатов измерений. Модуль приемо-передающий 10 посредством интерфейсов для передачи результатов измерений осуществляет, с учетом сформированных селективных данных, передачу результатов измерений по каналам подвижной радиосвязи в медицинские информационные системы 11, а также в мобильное устройство отображения информации пользователя 12. При этом пользователь 15 имеет возможность получения результатов измерений посредством любого другого устройства отображения информации непосредственно из медицинской информационной системы 11. Переданные в медицинские информационные системы 11 селективные данные результата измерений хранятся и обрабатываются в них не зависимо от прибора. Последующее использование результатов измерений происходит передачей их из медицинской информационной системы 11 в различные программы лечения пациентов 18, а также непосредственно медицинским работникам 19.
Соединение аналого-цифрового преобразователя с размещенным внутри блока измерения артериального давления и частоты пульса модулем приемо-передающим, содержащим интерфейсы для передачи результатов измерений по каналам подвижной радиосвязи медицинским информационным системам и в мобильное устройство отображения информации пользователя позволяет повысить точность передачи результатов измерений и обеспечить возможность использования устройства для передачи результатов измерений по каналам подвижной радиосвязи медицинским информационным системам и в мобильные устройства отображения информации пользователя с последующим использованием результатов в различных программах лечения пациентов.
Сопряжение модуля приемо-передающего с блоком селективности пользовательских данных позволяет осуществлять персонализацию пользователя прибора и связанного с ним мобильного устройства отображения информации пользователя, а также раздельного учета результатов измерения для данного пользователя и селективную передачу результатов измерений медицинским информационным системам.
Двусторонний обмен данными между блоком селективности пользовательских данных и модулем памяти позволяет осуществлять сопоставление и хранение в памяти прибора массивов данных о результатах измерений, пользователях прибора, принадлежащих пользователям прибора мобильных устройств отображения информации пользователя, и учетных данных пользователей в медицинских информационных системах.
Выполнение компрессионной манжеты возможно в составе блока измерения артериального давления и частоты пульса, что позволит обеспечить исполнение прибора в компактном форм-факторе, а также исключить из состава прибора соединительный элемент.
Также возможно размещение в компрессионной манжете либо выполнение в виде составной части компрессионной манжеты датчика давления в отдельности, либо модуля определения давления целиком, что позволит в ряде случаев увеличить точность необходимых измерений, путем уменьшения воздействия на получаемые биологические сигналы пользователя рабочей среды компрессионной манжеты.
Компрессионная манжета может быть выполнена в конструктиве пневмоманжеты, либо в конструктиве гидроманжеты, при этом блок создания и сброса давления будет выполнен в конструктиве работы с газом, либо в конструктиве работы с жидкостью соответственно, что позволит учесть максимальный охват возможностей применения прибора в медицинской практике.
Блок селективности пользовательских данных может быть связан либо выполнен в виде составной части конструктива аналого-цифрового преобразователя, либо модуля памяти, либо модуля приемо-передающего Связь блока селективности пользовательских данных, либо выполнение его в виде составной части конструктива аналого-цифрового преобразователя, либо модуля памяти, либо модуля приемо-передающего позволяет оптимальным образом спроектировать внутреннюю архитектуру прибора при конструировании.