close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY6579

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 6579
(13) C1
(19)
7
(51) A 61B 5/022
(12)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
ЭЛЕКТРОННЫЙ СФИГМОМАНОМЕТР
(21) Номер заявки: a 20000588
(22) 2000.06.21
(46) 2004.12.30
(71) Заявитель: Скубилин Михаил Демьянович; Остров Алексей Юрьевич;
Дущенко Татьяна Витальевна (RU)
(72) Авторы: Скубилин Михаил Демьянович; Остров Алексей Юрьевич; Дущенко Татьяна Витальевна (RU)
(73) Патентообладатель: Скубилин Михаил
Демьянович; Остров Алексей Юрьевич; Дущенко Татьяна Витальевна (RU)
BY 6579 C1
(57)
Электронный сфигмоманометр, содержащий обратный преобразователь, включающий
магнитопровод, катушку соленоида, сердечник соленоида в виде постоянного магнита,
мембрану, шток, механически жестко связанный с мембраной и катушкой, и упор, датчик
пульса сердца, установленный на штоке, блок регистрации, отличающийся тем, что содержит генератор тактовых импульсов, первый элемент И, соединенный первым входом с
выходом генератора импульсов, счетчик импульсов, соединенный счетным входом с выходом первого элемента И, второй элемент И, соединенный первым входом с выходом
датчика, первый триггер, соединенный единичным входом с выходом датчика, а единичным выходом - со вторым входом второго элемента И, второй триггер, соединенный единичным входом с выходом второго элемента И, а нулевым выходом - со вторым входом
первого элемента И, первый формирователь импульсов, соединенный входом с единичным выходом первого триггера, второй формирователь импульсов, соединенный входом с
единичным выходом второго триггера, цифроаналоговый преобразователь, соединенный
BY 6579 C1
входами поразрядно с выходами счетчика импульсов, а выходом - со входом обратного
преобразователя, первую группу элементов И, соединенных первыми входами поразрядно
с выходами счетчика импульсов, вторыми входами - с выходом первого формирователя
импульсов, а выходами - поразрядно с первой группой информационных входов блока регистрации, вторую группу элементов И, соединенных первыми входами поразрядно с выходами счетчика импульсов, вторыми входами - с выходом второго формирователя импульсов, а выходами - поразрядно со второй группой информационных входов блока
регистрации, первый элемент задержки, соединенный входом с выходом второго формирователя импульсов, а выходом - со входами обнуления счетчика импульсов и первого и
второго триггеров, второй элемент задержки, соединенный входом с выходом первого
элемента задержки, а выходом - со входом обнуления блока регистрации, причем датчик
пульсаций сердца выполнен в виде пьезопреобразователя, а блок регистрации включает
первый и второй регистры памяти, соединенные информационными входами поразрядно
через первую и вторую группы информационных входов блока регистрации с выходами
первой и второй групп элементов И соответственно, а входами обнуления через вход обнуления блока регистрации - с выходом второго элемента задержки, первый и второй индикаторы, соединенные входами поразрядно с выходами одноименных регистров памяти.
(56)
RU 2048789 C1, 1995.
RU 2013992 C1, 1994.
US 4170226 A, 1979.
US 4501281 A, 1985.
JP 03009725 A, 1991.
Изобретение относится к медицинской технике и предназначено для автоматического
измерения артериального давления крови.
Способ измерения артериального давления основан на том, что создают внешнее, переменное, компенсирующее давление на артерию, сравнивают внешнее давление с артериальным давлением крови, а при равенстве последних, по реакции датчика, артериальное
давление определяют по внешнему компенсирующему давлению [1].
Известен сфигмоманометр [2], содержащий манометр, фонендоскоп, резиновую манжету с чехлом из плотной ткани и нагнетательную грушу с воздушными клапанами, тройником и стравливающим винтовым вентилем.
Существенным недостатком известного сфигмоманометра является допустимость
субъективных ошибок при измерениях как систолического (максимального), так и диастолического (минимального) давления крови в артерии, что связано с наличием субъекта в
контуре измерения (считывания информации), а последний может иметь ослабленный
слух или отвлечься, устать и т.д.
Известен сфигмоманометр [3], содержащий эластичную камеру, компрессор, соединенный пневмопроводом с эластичной камерой, манометр, соединенный пневмопроводом
с эластичной камерой, датчик (микрофон), усилитель тока, соединенный электрически с
выходом датчика, и индикатор, включающий шкалу и две арретирующиеся указательные
стрелки, соединенные кинематически с манометром (манометрической трубкой), причем,
первая из стрелок выводится их зацепления с кинематической цепью и арретируется электромагнитом, электрически соединенным с выходом усилителя тока.
Недостатки известного сфигмоманометра - наличие существенных нелинейностей изза пневматических и механических узлов и связей блоков устройства, обусловливающих
его ограниченную точность и надежность в работе.
Известен сфигмоманометр [4], содержащий блок регистрации, датчик объемных пульсаций артерии, измерительную цепь, сумматор, соединенный с усилителем, подключен2
BY 6579 C1
ным через обратный преобразователь, в составе соленоида на постоянном магните в качестве сердечника и катушки, мембраны, магнитопровода, штока и упора, к датчику объемных пульсаций артерии, последовательно соединенные задатчик времени коррекции и
блок выборки и хранения, вход которого подключен к выходу усилителя и ко входу блока
регистрации, а выход - ко второму входу сумматора.
Недостатки известного сфигмоманометра - низкая разрешающая способность (точность), что обусловлено наличием нелинейных аналоговых узлов - датчика, измерительной цепи, усилителя тока, узлов выборки и хранения, сравнения и регистрации, а как
следствие, и ограниченная надежность в работе, что обусловлено как наличием значительного числа аналоговых узлов, так и варьируемостью оптической плотности мягких
тканей конечности в месте расположения артерии, при использовании в качестве датчика
оптопары с открытым оптическим каналом, а также сложность реализации блока регистрации при вводе в него информации как о верхнем, так и о нижнем значениях, по единственному информационному каналу.
Задача изобретения - создание аппаратных средств автоматического измерения артериального давления повышенной точности и надежности в работе.
Технический результат состоит в повышении точности и надежности в работе за счет
замены аналоговых узлов на их дискретные (цифровые), в т.ч. датчика и измерительной
цепи, а также разделения каналов информации о верхнем и нижнем значениях артериального давления.
Технический результат обеспечивается тем, что электронный сфигмоманометр, содержащий обратный преобразователь, включающий магнитопровод, катушку соленоида, сердечник соленоида в виде постоянного магнита, мембрану, шток, механически жестко связанный с мембраной и катушкой, и упор, датчик пульса сердца, установленный на штоке и
блок регистрации, дополнительно содержит генератор тактовых импульсов, первый элемент
И, соединенный первым входом с выходом первого элемента И, второй элемент И, соединенный первым входом с выходом датчика, первый триггер, соединенный единичным входом с выходом датчика, а единичным выходом - со вторым входом второго элемента И,
второй триггер, соединенный единичным входом с выходом второго элемента И, а нулевым
выходом - со вторым входом первого элемента И, первый формирователь импульсов, соединенный входом с единичным выходом первого триггера, второй формирователь импульсов, соединенный входом с единичным выходом второго триггера, цифроаналоговый преобразователь, соединенный входами поразрядно с выходами счетчика импульсов, а
выходом - со входом обратного преобразователя, первую группу элементов И, соединенных
первыми входами поразрядно с выходами счетчика импульсов, вторыми входами - с выходом первого формирователя импульсов, а выходами - поразрядно с первой группой информационных входов блока регистрации, вторую группу элементов И, соединенных первыми
входами поразрядно с выходами счетчика импульсов, вторыми входами - с выходом второго формирователя импульсов, а выходами - поразрядно со второй группой информационных входов блока регистрации, первый элемент задержки, соединенный входом с выходом
второго формирователя импульсов, а выходом - со входами обнуления счетчика импульсов
и первого и второго триггеров, второй элемент задержки, соединенный входом с выходом
первого элемента задержки, а выходом - со входом обнуления блока регистрации, причем
датчик пульсаций сердца выполнен в виде пьезопреобразователя, а бок регистрации включает первый и второй регистры памяти, соединенные информационными входами поразрядно, через первую и вторую группы информационных входов блока регистрации, с выходами первой и второй групп элементов И соответственно, а входами обнуления через вход
обнуления блока регистрации - с выходом второго элемента задержки, первый и второй индикаторы, соединенные входами поразрядно с выходами одноименных регистров памяти.
Т.о., предлагаемый электронный сфигмоманометр отличается от известного наличием
пьезоэлектрического датчика, цифровой измерительной цепи и двухканального блока регистрации, что обеспечивает ему повышение точности и надежности в работе и однозначного представления информации о верхнем и нижнем значениях артериального давления
3
BY 6579 C1
крови параллельно во времени, а следовательно, обладает положительным техническим
эффектом, возможностью тиражирования на современной элементной базе и применимостью для целей контроля и анализа артериального давления крови организма человека в
медицинских учреждениях и в быту.
Схема электронного сфигмоманометра приведена на фиг. 1.
Электронный сфигмоманометр содержит датчик 1 пульса, выполненный в виде пьезопреобразователя, блок 2 регистрации, обратный преобразователь 3, включающий постоянный
магнит, в качестве сердечника соленоида, катушку соленоида, мембрану, шток, механически
жестко соединенный с катушкой соленоида и с мембраной, и упор, генератор 4 тактовых импульсов, первый элемент И 5, соединенный первым входом с выходом генератора 4 импульсов, счетчик 6 импульсов, соединенный счетным входом с выходом элемента И 5, второй
элемент И 7, соединенный первым входом с выходом датчика 1, первый триггер 8, соединенный единичным входом с выходом датчика 1, а единичным выходом - со вторым входом второго элемента И 7, второй триггер 9, соединенный единичным входом с выходом элемента И
7, а нулевым выходом - со вторым входом элемента И 5, первый формирователь 10 импульсов, соединенный входом с единичным выходом триггера 8, второй формирователь 11 импульсов, соединенный входом с единичным выходом триггера 9, цифроаналоговый преобразователь 12, соединенный входами поразрядно с выходами счетчика 6 импульсов, а
выходом - со входом обратного преобразователя 3, первую группу 13 элементов И, соединенных первыми входами поразрядно с выходами счетчика 6 импульсов, вторыми входами - с
выходом формирователя 10 импульсов, а выходами - поразрядно с первой группой информационных входов блока 2 регистрации, вторую группу 14 элементов И, соединенных первыми
входами поразрядно с выходами счетчика 6 импульсов, вторыми входами - с выходом формирователя 11 импульсов, а выходами - поразрядно со второй группой информационных
входов блока 2 регистрации, первый элемент 15 задержки, соединенный входом с выходом
формирователя 11 импульсов, а выходом - со входами обнуления счетчика 6 импульсов и
триггеров 8 и 9, и второй элемент 16 задержки, соединенный входом с выходом элемента 15
задержки, а выходом - со входом обнуления блока 2 регистрации. Блок 2 регистрации содержит первый 17 и второй 18 регистры памяти, соединенные информационными входами поразрядно с первой и второй соответственно группами информационных входов блока 2 регистрации, а входами обнуления - со входом обнуления блока 2 регистрации, и первый 19 и
второй 20 индикаторы, соединенные поразрядно с выходами регистров 17 и 18 соответственно.
Электронный сфигмоманометр работает следующим образом.
Датчик 1 пульса сердца выполнен в виде пьезопреобразователя и может быть вмонтирован в шток или упор обратного преобразователя 3, а может быть и выносным, причем
он генерирует импульсы высокого потенциала по одному на каждый импульс артериального давления при его равенстве внешнему компенсирующему давлению. В исходном состоянии счетчик 6, триггеры 8 и 9 и регистры 17 и 18 обнулены, а на выходе ЦАП 12 - нулевой потенциал, в катушке соленоида преобразователя 3 нулевой ток. При нулевом
значении тока в катушке соленоида катушка, мембрана и упор находятся в состоянии, определяемом исходным состоянием мембраны. Цепи исходного обнуления устройства на
чертеже не показаны. При токе в катушке отличном от нулевого значения ее положение в
пространстве (в направлении оси соленоида), а вместе с нею и мембраны со штоком, изменяется и зависит от значения тока, коэрцитивной силы постоянного магнита и жесткости мембраны. При обнуленном единичном выходе триггера 9 элемент И 5 по второму
входу открыт и импульсы с выхода генератора 4 через элемент И 5 поступают на счетный
вход счетчика 6, состояние его выходов дискретно во времени, с периодом 1/f, где f частота импульсов на выходе генератора 4, изменяется на одну дискрету, в результате чего и
состояние выхода ЦАП 12, а, следовательно, и значение тока Iу в катушке соленоида преобразователя 3 изменяется. За полный цикл работы счетчика 6 пилообразно от нуля до
максимума изменяется и положение катушки, мембраны и штока, но тогда пилообразно
изменяется и сила направленная в сторону упора. Расположенная между штоком и упором
4
BY 6579 C1
ногтевая фаланга О пальца пациента подвергается механическому воздействию по пилообразному во времени закону. При изменении напряжения и тока Iу в катушке соленоида
его передаточная функция определяется по
W(s) = Xвых(s)/Uвх(s) = kc[(1 + sTэ)(1 + T2s + T1s)],
где Хвых - перемещение катушки, Tэ = Lэ/R0 - постоянная времени электромагнита, R0, L0 активное сопротивление и индуктивность катушки соленоида, соответствующие ее начальному положению, T1 = mkп (m - масса подвижных частей, kп - жесткость мембраны);
T2 = kд/kп (kд - коэффициент демпфирования); kc = 2k0I/(kпR0) - коэффициент передачи соленоида (k0 - коэффициент пропорциональности между силой F электромагнита и током IУ
в катушке). Эта сила через шток воздействует на палец и создает давление на артерию
P(t) = F(t)/S, где S - площадь поперечного сечения штока. На выходе датчика 1 генерируются короткие импульсы высокого потенциала при ∆P(t) = 0, имеет экстремум реакции
датчика 1, что и фиксируется на его выходе. По первому импульсу с выхода датчика 1 при
Pa = Paв = Pв(t) ≠ 0 (или при Ра = Pан = Pв(t) ≠ 0) триггер 8 переводится в единичное состояние, на его единичном выходе устанавливается постоянный высокий потенциал, передним
фронтом которого формирователь 10 генерирует на своем выходе короткий импульс высокого потенциала, при этом группа 13 элементов И открывается и содержимое счетчика 6
N1 = Paв ( ≡ Ран) фиксируется регистром 17 и отображается индикатором 19. Т.к. на выходе
ЦАП 12 имеет место пилообразный потенциал, то и ток в катушке соленоида пилообразен, а тогда F(t) и PB(t) пилообразны. Но теперь вновь ∆Р ≠ 0, тогда как верхнее (нижнее)
значение артериального давления уже зафиксировано в регистре 17. По мере изменения
содержимого счетчика 6 изменяются F(t) и Pв(t), а с наступлением второго момента выполнения условия ∆Р = 0 на выходе датчика 1 генерируется короткий импульс высокого
потенциала, которым через элемент И 7 триггер 9 переводится в единичное состояние,
элемент И 5 закрывается, счетчик 6 останавливается, а по переднему фронту высокого потенциала с единичного выхода триггера 9 формирователем 11 генерируется короткий импульс высокого потенциала, которым содержимое N2 счетчика 6 фиксируется в регистре
18 памяти, но N2 ≡ Paн ( ≡ Рав).
С задержкой во времени t1 на выходе элемента 15 задержки генерируется импульс высокого потенциала, которым обнуляются счетчик 6 и триггеры 8 и 9. В блоке 2 регистрации зафиксированы текущие значения верхнего Рав (в регистре 17) и нижнего Ран (в регистре 18) значения артериального давления. В дальнейшем цикл контроля-измерения
начинает повторяться, но с задержкой по времени t2 на выходе элемента 16 задержки генерируется импульс, которым обнуляются регистры 17 и 18 памяти. Содержимое регистров 17 и 18 отображается индикаторами 19 и 20 соответственно.
Единственным источником погрешности электронного сфигмоманометра, не считая
последствий потери давления в тканях конечности, является его аналоговый и нелинейный узел - обратный преобразователь 3. Достоинством электронного сфигмоманометра
является то, что артерия фаланги пережимается только периодически, чем обеспечивается
возможность длительной регистрации кривой изменения артериального давления, как
систолического, так и диастолического.
Источники информации:
1. Вальдман В.А. Венозное давление и венозный тонус. 2-е изд. - Л.: Медицина, 1947.
2. Эман А.А. Биофизические основы измерения артериального давления. - Л.: Медицина, 1983.
3. Gauge blood pressure "GQ-721", USA, 1987.
4. Патент РФ 2048789, МПК A 61B 5/022, 1995.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
195 Кб
Теги
by6579, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа