close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

способ мониторинга артериального давления и устройство для его осуществления

код для вставки
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
2 300 309
(13)
C1
(51) МПК
A61B 5/022 (2006.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
(21), (22) За вка: 2005134299/14, 07.11.2005
(72) Автор(ы):
Шахов Эдуард Константинович (RU),
Федосин Сергей Алексеевич (RU),
Акинин Владимир Владимирович (RU)
(24) Дата начала отсчета срока действи патента:
07.11.2005
(45) Опубликовано: 10.06.2007 Бюл. № 16
(54) СПОСОБ МОНИТОРИНГА АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО
R U
2 3 0 0 3 0 9
ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
непосредственно на вход фотоэлектрического
датчика через калибровочный световод, фиксируют
значение фототока и путем вычитани из него
значение темнового тока получают амплитуду
калибровочного импульса. Значение выходной
величины фотодатчика получают путем вычитани из
значени выходной
величины
фотоэлектрического датчика, соответствующего
верхнему или нижнему значению артериального
давлени , величины, равной произведению
верхнего или нижнего значени артериального
давлени и масштабного коэффициента, а
значение артериального давлени определ ют
путем вычитани из текущего значени выходной
величины фотоэлектрического датчика значени ,
соответствующего
нулевому
значению
артериального давлени , и умножени полученной
разности
на
масштабный
коэффициент.
Периодически повтор ют определение амплитуды
калибровочного импульса и значени выходной
величины фотоэлектрического датчика с учетом
отношени амплитуды калибровочного импульса
при градуировке к его текущей амплитуде. Дл Страница: 1
RU
C 1
C 1
2 3 0 0 3 0 9
Адрес дл переписки:
430000, г.Саранск, ул. Большевистска , 68,
ГОУВПО "МГУ им. Н.П. Огарева", отдел патентов
и стандартов
(57) Реферат:
Изобретение относитс к медицинской технике
и может быть использовано при непрерывном
слежении за параметрами артериального давлени у человека. Способ мониторинга артериального
давлени предусматривает воспри тие пульсовых
колебаний в месте расположени артерии к
поверхности кожного покрова и пересчете значений
этих колебаний в значени артериального
давлени с помощью масштабного коэффициента,
получаемого
в
процессе
индивидуальной
калибровки в виде отношени амплитуды
пульсовых колебаний к разности верхнего и
нижнего значений артериального давлени .
Пульсовые колебани преобразуют в световой
поток, воспринимающийс фотоэлектрическим
датчиком, запоминают амплитуду калибровочного
импульса, а также значение выходной величины
фотоэлектрического датчика, соответствующего
нулевому значению артериального давлени , дл чего кратковременно отключают источник света и
фиксируют значение темнового тока, а затем
кратковременно переключают источник света
R U
(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: RU 2048789 С1, 27.11.1995. RU 2123277
C1, 20.12.1998. ШАХОВ Э.К. и др.
Моделирование процесса измерени артериального давлени . Вычислительные
системы и технологии обработки информации.
Межвузовский сборник научных трудов. Вып.2
(28), Пенза, инф. изд. ПТУ, 2003, с.18-29.
Микрокомпьютерные медицинские системы. Под
ред У.Томпкинса и др. М., Мир, 1983. с.382384. FR 2593380 А1, 31.07.1987.
(73) Патентообладатель(и):
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образовани "Мордовский государственный университет им.
Н.П. Огарева" (RU)
осуществлени способа устройство включает
микроконтроллер, источник света, расположенный
над
входами
калибровочного
и
выходного
световодов, а выходы калибровочного и входного
световодов расположены под фотоэлектрическим
датчиком, соединенным с микроконтроллером. В
средней
части
калибровочного
световода
расположен полупрозрачный клин, а между
источником света и входом калибровочного
световода шторка с возможностью перекрыти светового
потока.
Изобретение
позвол ет
упростить реализацию способа измерени артериального давлени . 2 н.п. ф-лы, 1 ил.
R U
R U
2 3 0 0 3 0 9
C 1
C 1
2 3 0 0 3 0 9
Страница: 2
RUSSIAN FEDERATION
(19)
RU
(11)
2 300 309
(13)
C1
(51) Int. Cl.
A61B 5/022 (2006.01)
FEDERAL SERVICE
FOR INTELLECTUAL PROPERTY,
PATENTS AND TRADEMARKS
(12)
ABSTRACT OF INVENTION
(21), (22) Application: 2005134299/14, 07.11.2005
(72) Inventor(s):
Shakhov Ehduard Konstantinovich (RU),
Fedosin Sergej Alekseevich (RU),
Akinin Vladimir Vladimirovich (RU)
(24) Effective date for property rights: 07.11.2005
(45) Date of publication: 10.06.2007 Bull. 16
(73) Proprietor(s):
Gosudarstvennoe obrazovatel'noe uchrezhdenie
vysshego professional'nogo obrazovanija
"Mordovskij gosudarstvennyj universitet im.
N.P. Ogareva" (RU)
C 1
2 3 0 0 3 0 9
R U
pressure is determined by subtraction of value,
which corresponds to zero value of arterial blood
pressure, from current value of output value of
photoelectric detector; later achieved difference
is multiplied by scaling factor. Amplitude of
calibration pulse and value of output value of
photoelectric detector are measured periodically
while taking relation of amplitude of calibration
pulse during calibration process to its current
amplitude into account.
To realize the method,
device has microcontroller, light source disposed
above inputs of calibration and output light
guides. Outputs of calibration and input light
guides are disposed under photoelectric detector,
which is connected with microcontroller. Semitransparent wedge is disposed in central part
calibration light guide. There is shutter between
light source and input of calibration light guide;
shutter is capable of closing light flux.
EFFECT: simplified realization of method.
2 cl, 1 dwg
Страница: 3
EN
C 1
(57) Abstract:
FIELD: medical equipment.
SUBSTANCE: method and device can be used for
continuous tracking of parameters of arterial
blood pressure. Method provides perception of
pulse oscillations in point where artery is
disposed closer to surface of coverlet; it also
provides
re-calculation
of
values
of
those
oscillations
into
values
of
arterial
blood
pressure by means of scaling factor which is
achieved during individual calibration in form of
relation of amplitude of pulse oscillations to
difference between higher and lower values of
arterial
pressure.
Pulse
oscillations
are
transformed into light flux that is perceived by
photoelectric detector; amplitude of calibration
pulse is memorized as well as value of output
value of photoelectric detector, which value
corresponds to zero value of arterial blood
pressure. For the purpose, light source is
shortly switched off and dark current value is
registered. Then light source is shortly switched
directly
to
input
of
photoelectric
detector
through
calibration
light
guide.
Value
of
photoelectric current is registered and amplitude
of calibration pulse is achieved by subtracting
dark current value from the value. Output value
of photodetector is achieved by subtraction of
value, being equal to product of higher and lower
values of arterial blood pressure as well as
scaling factor, from value of output value of
photoelectric detector. Value of arterial blood
2 3 0 0 3 0 9
(54) METHOD AND DEVICE FOR MONITORING ARTERIAL BLOOD PRESSURE
R U
Mail address:
430000, g.Saransk, ul. Bol'shevistskaja, 68,
GOUVPO "MGU im. N.P. Ogareva", otdel patentov
i standartov
RU 2 300 309 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Изобретение относитс к медицинской технике и может быть использовано при
непрерывном слежении за параметрами артериального давлени у человека.
Известен тонометрический способ измерени артериального давлени , включающий
воспри тие пульсовых колебаний в месте расположени артерии к поверхности кожного
покрова (например, на зап стье) и пересчете значений этих колебаний в значени артериального давлени с помощью масштабного коэффициента, получаемого в процессе
индивидуальной калибровки в виде отношени амплитуды пульсовых колебаний к разности
верхнего и нижнего значений артериального давлени (Рогоза А.Н. Методы неинвазивного
измерени артериального давлени . http://www.medlinks.m/article.php?sid=8128).
Известен тонометрический датчик, представл ющий собой матрицу из точечных
датчиков давлени , котора надежно перекрывает область залегани артерии.
Тонометрический датчик используетс в сочетании с микропроцессором дл обработки его
сигнала (Микрокомпьютерные медицинские системы. Под ред. У.Томпкинса, Дж.Уэбстера.
"Мир", М.: 1983, с.382-384).
Дл получени приемлемой точности известный способ требует периодической
калибровки, индивидуальной дл каждого пациента путем сравнени показаний с
верифицирующим методом уравновешивающего преобразовани . Большим недостатком
тонометрировани вл етс высока "критичность" к точности расположени тонометрического датчика по отношению к артерии, что приводит к усложнению процесса
измерени . Кроме того, способ предполагает автоматическое поддержание во врем измерени посто нства силы прижати датчика к месту измерени , что существенно
усложн ет схему и конструкцию прибора.
Технический результат заключаетс в упрощении реализации способа измерени артериального давлени .
Технический результат достигаетс тем, что устройство дл измерени артериального
давлени , включающее микроконтроллер, содержит источник света, расположенный над
входами калибровочного и входного световодов, а выходы калибровочного и выходного
световодов расположены под фотоэлектрическим датчиком, соединенным с
микроконтроллером. В средней части калибровочного световода расположен
полупрозрачный клин, а между источником света и входом калибровочного световода шторка с возможностью перекрыти светового потока.
В способе мониторинга артериального давлени путем воспри ти датчиком пульсовых
колебаний в месте расположени артерии к поверхности кожного покрова и пересчета
значений этих колебаний в значени артериального давлени с помощью масштабного
коэффициента, получаемого в процессе индивидуальной настройки дл пациента и
определ емого как отношение амплитуды пульсовых колебаний к разности верхнего и
нижнего значений артериального давлени , пульсовые колебани преобразуют в световой
поток, воспринимающийс фотоэлектрическим датчиком, запоминают значение выходной
величины фотоэлектрического датчика, соответствующего нулевому значению
артериального давлени , значение которой получают путем вычитани из значени выходной величины фотоэлектрического датчика, соответствующего верхнему или
нижнему значению артериального давлени , величины, равной произведению верхнего или
нижнего значени артериального давлени на масштабный коэффициент, а значение
артериального давлени определ ют путем вычитани из текущего значени выходной
величины фотоэлектрического датчика значени , соответствующего нулевому значению
артериального давлени , и делению полученной разности на масштабный коэффициент,
т.е.
где
Рa - значение артериального давлени ;
Iф - текущее значение выходной величины фотоэлектрического датчика;
Iф0 - значение выходной величины фотоэлектрического датчика, соответствующего
нулевому значению артериального давлени ;
Страница: 4
DE
RU 2 300 309 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
? - масштабный коэффициент.
Периодически осуществл ют калибровку прибора, состо щую в том, что кратковременно
выключают источник света и запоминают значение темнового тока, а затем кратковременно
переключают источник света непосредственно на вход фотоэлектрического датчика через
калибровочный световод, фиксируют значение фототока, и путем вычитани из него
значени темнового тока получают амплитуду калибровочного импульса, после чего
уточн ют значение масштабного коэффициента и значени выходной величины
фотоэлектрического датчика, соответствующего нулевому значению артериального
давлени с учетом отношени амплитуды калибровочного импульса при индивидуальной
настройке к его текущей амплитуде.
На чертеже представлена схема устройства, реализующего предлагаемый способ.
Устройство содержит источник света 1, расположенный над входами калибровочного 2 и
входного 3 световодов. Выходы калибровочного 2 и выходного 4 световодов расположены
под фотоэлектрическим датчиком 5, соединенным с микроконтроллером 6, который в свою
очередь соединен с регистрирующим устройством 7. В средней части калибровочного
световода 2 расположен полупрозрачный клин 8. Между источником света 1 и входом
калибровочного световода 2 расположена шторка 9 с возможностью перекрыти светового
потока.
Дл реализации способа на чертеже также показаны: м гка часть манжеты 10, гибка часть манжеты 11, м гкие ткани конечности 12, артери 13 и запорное устройство 14.
Способ осуществл ют следующим образом. На конечность пациента одевают
устройство таким образом, чтобы входной 3 и выходной 4 световоды перекрывали область
предположительного залегани артерии 13. Положение устройства на конечности
фиксируют при помощи м гкой части манжеты 10, гибкой части манжеты 11 и запорным
устройством 14. Микроконтроллер 6 нар ду с оцифровкой значений выходного сигнала
фотоэлектрического датчика 5 и обработкой их с целью вычислени значений
артериального давлени выполн ет также функции устройства управлени (включени и
выключени источника света 1, перемещени шторки 9). Выходной сигнал
фотоэлектрического датчика 5 содержит две составл ющие: составл ющую,
пропорциональную интенсивности светового потока, отраженного от артерии 13, и
шумовую составл ющую. Практически перва составл юща пропорциональна объему
артерии, который, в свою очередь, пропорционален артериальному давлению, так как
крива объемного расширени артерии в зависимости от избыточного давлени носит
практически линейный характер. Таким образом, перва составл юща выходной
величины фотоэлектрического датчика 5 повтор ет в некотором масштабе кривую
изменени артериального давлени . Если этот масштаб известен, перва составл юща несет исчерпывающую информацию об изменении артериального давлени во времени.
Дл определени масштаба расшифровки выходного сигнала фотоэлектрического
датчика 5 производитс индивидуальна (дл каждого пациента) градуировка. В процессе
градуировки параллельно с работой устройства измер етс верхнее Pав и нижнее Pан
значени артериального давлени одним из известных способов. Микроконтроллер 5
определ ет и запоминает масштабный коэффициент преобразовани измерительного
канала по формуле
45
50
где: Iфв и Iфн - значени выходной величины фотоэлектрического датчика 5,
соответствующие значени м Pав и Pан артериального давлени .
АЦП микроконтроллера 5 преобразует непрерывный сигнал с выхода
фотоэлектрического датчика 5 в равномерную последовательность цифровых отсчетов.
Программными средствами реализуетс выделение экстремумов, в результате чего могут
быть получены цифровые эквиваленты величин Iфв и Iфн. При измерении значений Iфв и Iфн
шторка 9 перекрывает калибровочный световод 2 (привод шторки 9, управл емый
программно микроконтроллером 6 - на фиг.1 не показан). Следует отметить, что
Страница: 5
RU 2 300 309 C1
5
10
15
20
25
30
перекрытие световодов может осуществл тьс без механических деталей с помощью
жидкокристаллических экранов, управл емых электрическим сигналом. Измеренные
автономным прибором значени Pав и Pан могут вводитьс в микроконтроллер 5 вручную
или автоматически.
Следующа операци , выполн ема в процессе градуировки, состоит в определении
значени выходной величины фотоэлектрического датчика 5, соответствующего нулевому
значению артериального давлени (т.е. начала отсчета артериального давлени в
масштабе выходной величины фотоэлектрического датчика 5). С этой целью из
дискретного значени выходного сигнала фотоэлектрического датчика 5, соответствующего
значению Pав (или Pан), вычитаетс составл юща выходной величины фотоэлектрического
датчика 5, соответствующа текущему значению Pав (или Ран), т.е.
где: ?Рмт - составл юща выходного сигнала фотоэлектрического датчика 5,
соответствующа световому потоку, отраженному от м гких тканей 12 конечности (дл удобства последующих преобразований эта составл юща выражена через масштабный
коэффициент ?, поэтому величина Рмт представл ет собой в эквиваленте некоторое
давление, соответствующее интенсивности светового потока, отраженного от м гких
тканей 12).
Дл исключени вли ни на точность измерени темнового тока, вл ющегос источником аддитивной погрешности, из выражени (2) вычитаетс его значение Iфт,
получаемое выключением на короткое врем источника света 1. В результате выражение
(2) преобразуетс к виду
Дл исключени вли ни мультипликативной погрешности, вызываемой изменением
чувствительности фотоэлектрического датчика 5 или интенсивности светового потока
источника света 1 (или того и другого), в процессе градуировки производитс запоминание амплитуды калибровочного импульса. С этой целью шторка 9 на короткое
врем перекрывает основной световой канал и открывает калибровочный световод 2. Дл амплитуды калибровочного импульса получим
или, за вычетом темнового тока
35
40
45
50
Здесь, как и ранее, дл удобства последующих выкладок Pк представл ет собой в
эквиваленте некоторое давление, соответствующее интенсивности светового потока,
прошедшего через полупрозрачный клин 8.
По окончании градуировки система переходит в режим непрерывной регистрации
артериального давлени . С течением времени и в результате воздействи других
вли ющих факторов могут измен тьс параметры основных в метрологическом отношении
элементов схемы - фотоэлектрического датчика 5 и источника света 1. Пусть темновой
ток фотоэлектрического датчика 5 получил приращение ?Iфт и масштабный коэффициент
(чувствительность) фотоэлектрического датчика 5 - приращение ?? (причем в этом
приращении учтено как изменение коэффициента передачи фотоэлектрического датчика 5,
так и возможное изменение интенсивности светового потока от источника света 1). Пусть
также в процессе мониторинга периодически запоминаютс текущие значени темнового
тока и амлитуды калибровочного импульса
или, за вычетом темнового тока
Запишем выражение дл текущего значени выходной величины фотоэлектрического
датчика 5
Страница: 6
RU 2 300 309 C1
Если врем между калибровками и замерами темнового тока выбрано таким, что
изменением параметров элементов за это врем можно пренебречь, то после ввода
коррекции по темновому току выражение (9) примет вид
5
10
15
В соответствии с алгоритмом ввода поправки на изменение параметров системы, о
котором было сказано выше, умножим выражение (10) на амплитуду (5) калибровочного
импульса, котора была запомнена в процессе градуировки, и поделим на текущее
значение (8) амплитуды калибровочного импульса. В результате получим
Окончательный результат получим, вычита из выражени (11) значение выходной
величины (3) фотоэлектрического датчика 5, соответствующее нулевому значению
артериального давлени исход из которой можно вычислить значение артериального давлени как
20
25
30
35
40
45
50
Таким образом, текущее значение артериального давлени св зано с величиной iф-Iф00
через масштабный коэффициент ?, значение которого совпадает с градуировочным.
Следовательно, обеспечиваетс полна коррекци погрешностей, источниками которых
вл ютс нестабильность интенсивности светового потока источника света 1, темнового
тока и чувствительности фотоэлектрического датчика 5.
По сравнению с известным решением при реализации за вл емых способа и устройства
исключаетс необходимость автоматической стабилизации значени внешнего давлени прижати фотоэлектрического датчика к артерии, поскольку измерение происходит при
нулевом внешнем давлении. Тем самым полностью отсутствует искажение гемодинамики
артерии в процессе измерений. Кроме того, значительно упрощаетс и удешевл етс конструкци устройства, реализующего процесс измерени . Все это приводит к упрощению
процесса измерени артериального давлени .
Формула изобретени 1. Устройство дл измерени артериального давлени , включающее микроконтроллер,
отличающеес тем, что оно содержит источник света, расположенный над входами
калибровочного и входного световодов, а выходы калибровочного и выходного световодов
расположены под фотоэлектрическим датчиком, соединенным с микроконтроллером, при
этом в средней части калибровочного световода расположен полупрозрачный клин, а
между источником света и входом калибровочного световода расположена шторка с
возможностью перекрыти светового потока.
2. Способ мониторинга артериального давлени путем воспри ти датчиком пульсовых
колебаний в месте расположени артерии к поверхности кожного покрова и пересчета
значений этих колебаний в значени артериального давлени с помощью масштабного
коэффициента, получаемого в процессе индивидуальной градуировки дл пациента и
определ емого как отношение амплитуды пульсовых колебаний к разности верхнего и
нижнего значений артериального давлени , отличающийс тем, что пульсовые колебани преобразуют в световой поток, воспринимающийс фотоэлектрическим датчиком,
запоминают значение выходной величины фотоэлектрического датчика, соответствующего
нулевому значению артериального давлени , значение которой получают путем вычитани из значени выходной величины фотоэлектрического датчика, соответствующего верхнему
или нижнему значению артериального давлени , величины, равной произведению верхнего
или нижнего значени артериального давлени на масштабный коэффициент, а значение
артериального давлени определ ют путем вычитани из текущего значени выходной
Страница: 7
CL
RU 2 300 309 C1
величины фотоэлектрического датчика значени , соответствующего нулевому значению
артериального давлени и делени , полученной разности на масштабный коэффициент,
т.е.
5
10
15
20
где P? - значение артериального давлени ;
Iф - текущее значение выходной величины фотоэлектрического датчика;
Iф,0 - значение выходной величины фотоэлектрического датчика, соответствующего
нулевому значению артериального давлени ;
? - масштабный коэффициент,
при этом периодически осуществл ют калибровку прибора, состо щую в том, что
кратковременно выключают источник света и запоминают значение темнового тока, а затем
кратковременно переключают источник света непосредственно на вход
фотоэлектрического датчика через калибровочный световод, фиксируют значение
фототока и путем вычитани из него значени темнового тока получают амплитуду
калибровочного импульса, после чего уточн ют значение масштабного коэффициента и
значени выходной величины фотоэлектрического датчика, соответствующего нулевому
значению артериального давлени с учетом отношени амплитуды калибровочного
импульса при индивидуальной градуировке к его текущей амплитуде.
25
30
35
40
45
50
Страница: 8
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
5
Размер файла
233 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа