ТОНОМЕТР

Полезная модель относится к медицинской технике, а именно к устройствам измерения в производственных условиях систолического верхнего и диастолического нижнего артериальных давлений и пульса сердцебиения у работников электрических станций, электрогенерирующих, электроиспользующих и электропередающих устройств, которые по роду производственной деятельности подвергаются непосредственно воздействию высоконапряженных электромагнитных полей и, вследствие этого, могут испытывать проявления аритмии сердца. Заявляемая полезная модель может быть также использована повседневной медицинской практике и в быту для наблюдения за текущим состоянием человеческого организма и величиной аритмии при изменениях атмосферного барометрического давления.
Известен тонометр, содержащий компрессионную манжету, пневмотрубки, воздушный компрессор с электроприводом, жидкокристаллический дисплей, электромагнитный клапан, датчик артериального давления, дроссель, электронный процессор, пульт управления, блок электропитания, блок голосового сопровождения, электронный анализатор текущих значений промежутков частот следования и амплитуд осцилляции пульса, электронный блок для определения степени аритмии, выполненный с возможностью определения максимальных и минимальных значений промежутков времени по частотам следования осцилляции пульса и значений амплитуды осцилляции при этих частотах пульса с выведением указанных значений на жидкокристаллический дисплей и в блок голосового сопровождения с возможностью определения степени аритмии St по формуле
max
max
s
min
s
min
p
s
max
max
s
min
s
min
p
s
St=(n(t-t)+n(t-t)) / n t (m(A-A)+m(A-A)) / m A,
max
min
max
s
min
p
max
max
s
min
p
где n - число промежутков с максимальным отсутствием пульса биения сердца, n - число промежутков с минимальным отсутствием пульса биения сердца, t - единичная продолжительность промежутка максимального отсутствия пульса биения сердца, сек, t - средняя продолжительность промежутка отсутствия пульса биения сердца, сек, t - единичная продолжительность промежутка минимального отсутствия импульса биения сердца, сек, n - средняя интегральная частота пульса биения сердца (частота пульса сокращений сердца), регистрируемая анализатором, m - число максимальных амплитуд, A - значение максимальной амплитуды, A - среднее значение амплитуды A - значение минимальной амплитуды, m - число средних амплитуд (патент РФ №169590 от 23.03.2017).
Недостатки известного тонометра:
1. Невозможность одномоментного автоматического определения значений степени аритмии и значений атмосферного барометрического давления с сохранением результатов в электронном виде в памяти электронного процессора для последующего медицинского диагностирования.
2. Невозможность сигнализации и визуального сопровождении и сохранения результатов в электронном виде полученных критических значений степени аритмии при неблагоприятных величинах значений высокого и низкого атмосферного барометрического давления для проведения лечебных процедур или снижения физической нагрузки.
Эти недостатки измерений известным тонометром устранены в заявляемой конструкции, которая направлена на решение задачи диагностирования степени аритмии в зависимости от численной величины значений высокого или низкого атмосферного барометрического давления и принятия неотложных медицинских лечебных процедур при неблагоприятных сочетаниях степени аритмии и значениях атмосферного барометрического давления.
Указанная задача технически решена путем введения в заявляемый тонометр встроенного измерительного электронного датчика атмосферного барометрического давления, усилителя сигналов датчика и преобразователя сигналов датчика, соединенных механически и технологически электроизолированными многожильными медными проводами с компьютеризированным процессором, осуществляющим индикацию, звуковое сопровождение и хранение в электронном виде текущий значений атмосферного барометрического давления и величин аритмии и выявление критического сочетания значений степени аритмии и неблагоприятных величин атмосферного барометрического давления с выдачей информации на дисплей со звуковым сопровождением для проведения неотложных медицинских процедур по лечению аритмии или снижению физической нагрузки.
Конструкция заявляемого тонометра приведена на фиг. 1, где позициями обозначены следующие элементы и узлы:
1 - компрессионная манжета,
2 - пневмотрубки,
3 - воздушный компрессор с электроприводом,
4 - жидкокристаллический дисплей,
5 - электромагнитный клапан,
6 - датчик артериального давления,
7 - дроссель,
8 - электронный процессор,
9 - пульт управления,
10 - блок электропитания,
11 - блок голосового сопровождения,
12 - электронный анализатор текущих значений промежутков частот следования и амплитуд осцилляции пульса,
13 - электронный блок для определения степени аритмии,
14 - электронный датчик атмосферного барометрического давления,
15 - усилитель первичного сигнала с датчика атмосферного давления,
16 - преобразователь электрического сигнала с датчика атмосферного давления.
Пневмотрубки подачи воздуха показаны двойными линиями. Назначение и взаимодействие элементов и узлов следующее.
Компрессионная манжета 1 служит для создания пережима на участке плечевой артерии за счет давления воздуха, подаваемого по пневмотрубкам 2 от компрессора 3. Манжета 1 конструктивно представляет собой эластичный плоский пустотелый жгут, во внутрь которого подается воздух от компрессора 3. Компрессионная манжета 1 закрепляется для измерений давления и частоты пульса на руке пациента с помощью съемных фиксаторов (на фиг. 1 фиксаторы не показаны).
Жидкокристаллический дисплей 4 служит для регистрации результатов измерений и визуального наблюдения. Электромагнитный клапан 5 служит удаления остатков воздуха из компрессионной манжеты 1 по электрическому сигналу, подаваемому из электронного процессора 8.
Датчик артериального давления 6 служит для фиксации величин давления воздуха, при которых появляются колебания ("осцилляции") давления воздуха в манжете 1, вызываемых изменением объема тела под манжетой при пульсации артерии. Датчик артериального давления 6 связан с электронным процессором 8.
Дроссель 7 служит для медленного стравливания воздуха из манжеты 1 для достижения давления, равного систолическому или диастолическому, при которых начинают проявляться осцилляции.
Электронный процессор 8 служит для регистрации систолического и диастолического кровяных давлений, значений пульса и для программного управления включением компрессора 3, для выработки промежутков времени, при которых проводятся измерения, а также для хранения результатов измерений.
Пульт управления 9 служит для запуска устройства в работу, для выбора вида программного обеспечения при функционировании устройства.
Блок электропитания 10 служит для подачи электрического напряжения на пульт 9, а также для выбора внешнего или автономного электроснабжения.
Блок голосового сопровождения 11 служит для дублирования показаний на дисплее речевым способом для незрячих пациентов.
Электронный анализатор 12 с программным обеспечением и пакетом прикладных программ служит для выделения максимальных и минимальных значений промежутков времени по частотам следования осцилляции кровяного давления и значений амплитуды осцилляции при этих частотах для определения уровня аритмии.
Электронный блок для определения степени аритмии 13 служит для количественного определения степени аритмии по измеренным блоком 12 численным значениям промежутков времени по частотам следования осцилляции кровяного давления и значениям амплитуды осцилляции при этих частотах.
Встроенный в тонометр электронный датчик атмосферного барометрического давления 14 вырабатывает первичный электрический сигнал о величине текущего атмосферного давления и передает этот электрический сигнал в усилитель 15, после которого сигнал поступает для обработки в преобразователь 16.
Электронный датчик атмосферного барометрического давления 14 откалиброван в заводских условиях и термокомпенсирован. В основу его работы положены пьезорезистивные свойства миниатюрной кремниевой пластины, работающей по принципу тензометра, способного фиксировать малейшие колебания поверхности.
Из преобразователя 16 обработанный сигнал в цифровой форме по электрической связи поступает в электронный процессор 8 для привязки по компьютерной программе значений атмосферного давления со значениями степени аритмии и выдачи текущих показаний степени аритмии в функциональной зависимости с атмосферным давлением на дисплей 4 и в блок голосового сопровождения 11.
По сравнению с известным тонометром, наличие встроенного электронного датчика атмосферного барометрического давления 14, соединенного с усилителем 15, с преобразователем 16 и с процессором 8 позволяет достигнуть положительного эффекта, заключающегося в том, что полученные значения степени аритмии одномоментно сопровождаются текущими данными об атмосферном давлении и по компьютерной программе в процессоре 8 выявляются критические точки, при которых необходимо проводить неотложные лечебные процедуры
С помощью известного тонометра не возможно по одному численному значению степени аритмии без измеренных одномоментно значений атмосферного барометрического давления оценить критичность ситуации по состоянию организма в связи с изменением атмосферного барометрического давления, так как невозможно автоматически установить вид и численное значение функциональной зависимости текущего значения степени аритмии с величиной текущего значения атмосферного барометрического давления с использованием компьютерной программы для выработки лечебных мероприятий.
Заявляемый тонометр работает следующим образом.
Воздух, нагнетаемый компрессором 3 в систему пневмотрубок 2, попадает в датчик 6 артериального давления, электромагнитный клапан 5 и дроссель 7. Регулирование подачи воздуха осуществляется встроенным электронным процессором 8.
В основу измерений положен метод анализа осцилляции давления воздуха в компрессионной манжете 1, охватывающей плечо пациента.
При этом осуществляется регистрация колебаний ("осцилляций") давления воздуха в манжете 1, вызываемых изменением объема тела под манжетой при пульсации артерии.
Принцип измерений базируется на электронной обработке с помощью процессора 8 вибрации звуковой волны создаваемой в компрессионной манжете 1 сокращениями сердца. При этом электронным процессором 8 регистрируются пульсации давления воздуха, возникающие в компрессионной манжете 1 при прохождении крови через сдавленный манжетой участок артерии.
В процессе измерения с помощью компрессора 3 в компрессионной манжете 1 создается давление воздуха, заведомо превышающее систолическое давление крови. Затем давление в манжете 1 плавно снижается. Посредством автоматического анализа процессором 8 величин параметров осцилляции выделяются моменты равенства давления в манжете 1 систолическому и диастолическому давлению.
Измеряется также частота следования осцилляции, которая равна частоте пульса. Электронным анализатором 12 при помощи встроенного программного обеспечения выделяются максимальные и минимальные значения промежутков времени по частотам следования осцилляции и значения амплитуды осцилляции при этих частотах сокращения сердца.
При наличии аритмии результаты трехкратных измерений кровяного давления, частоты пульса с помощью электронного процессора 8, определения с помощью анализатора 12 максимальных и минимальных значений промежутков времени по частотам следования осцилляции и значений амплитуд осцилляции при этих частотах запоминаются в электронном процессоре 8 и отображаются на жидкокристаллическом дисплее 4 при голосовом сопровождении результатов измерений при помощи блока 11.
После включения в работу компрессор 3 начинает заполнять воздухом манжету 1. Так как производительность компрессора 3 во много раз превышает скорость стравливания воздуха через дроссель 7, то давление в компрессионной манжете 1 растет. Давление постоянно измеряется датчиком артериального давления 6. Как только давление достигает определенной величины (например 190 мм. рт. ст.) компрессор 3 отключается.
Давление постепенно падает, так как воздух стравливается через дроссель 7. Когда давление сравнивается с величиной систолического верхнего давления в сосудах человека, то в системе из пневмотрубок 2 появляются пульсации давления с частотой сердечных сокращений. Эти пульсации фиксируются датчиком артериального давления 6. При уменьшении давления ниже диастолического нижнего давления, пульсации прекращаются.
Электронный процессор 8 фиксирует давление, после которого пропали пульсации. После фиксации нижнего давления с процессора 8 подается электрическое напряжение на электромагнитный клапан 5 и остатки воздуха из компрессионной манжеты 1 очень быстро уходят через открытый клапан 5. Затем на дисплее 4 фиксируется результат измерений.
Электронный процессор 8 запоминает и позволяет просматривать результаты последних измерений давления, пульса, их среднее значение. Анализатор 12 при помощи встроенного программного обеспечения выводит на дисплей 4 и на блок 11 голосового сопровождения результаты измерений максимальных и минимальных значений промежутков времени по частотам следования осцилляции пульса и значения амплитуды осцилляции пульса при этих частотах.
В электронном блоке 13 определение степени аритмии St осуществляется по формуле:
max
max
s
min
s
min
p
s
max
max
s
min
s
min
p
s
St=(n(t-t)+n(t-t)) / n t (m(A-A)+m(A-A)) / m A,
где
max
n - число промежутков с максимальным отсутствием пульса биения сердца,
min
n - число промежутков с минимальным отсутствием пульса биения сердца,
max
t - единичная продолжительность промежутка максимального отсутствия пульса биения сердца, сек,
s
t - средняя продолжительность промежутка отсутствия пульса биения сердца, сек,
min
t - единичная продолжительность промежутка минимального отсутствия пульса биения сердца, сек,
p
n - средняя интегральная частота пульсов биения сердца (частота сокращений сердца), регистрируемая анализатором,
max
m - число максимальных амплитуд,
max
A - значение максимальной амплитуды,
s
A - среднее значение амплитуды,
min
A - значение минимальной амплитуды,
p
m - число средних амплитуд.
кр.в
кр.н
кp.в
кp.н
Одновременно с определением степени аритмии St по компьютерной программе процессора 8 осуществляется измерение встроенным в тонометр электронным датчиком 14 значения атмосферного давления. Усиленный в усилителе 15 и преобразованный в преобразователе 16 первичный электрический сигнал датчика 14 с помощью процессора 8 регистрируется на дисплее 4 и в электронной памяти процессора 8 в миллиметрах ртутного столба. На дисплей 4 численные значения аритмии выводятся в форме функциональной зависимости степени аритмии St от измеренного атмосферного давления Р как St=f(P). Допускаемые значения степени аритмии при высоких и низких атмосферных барометрических давлениях заранее вводятся в компьютерное обеспечение тонометра при особом выделением критических сочетаний степени аритмии St от измеренного атмосферного давления Р. Получаемые при измерениях критические сочетания измеренных величин высокого Р или низкого Р атмосферного давлений и соответственно получаемых при этом значений степени аритмии St и St выводятся и фиксируются отдельно на дисплей и в блоке голосового сопровождения и в электронной памяти процессора для принятия лечебных процедур или для снижения физической нагрузки.