[go: up one dir, main page]

RU2638712C1 - Pneumatic sensor for continuous non-invasive measurement of arterial pressure - Google Patents

Pneumatic sensor for continuous non-invasive measurement of arterial pressure Download PDF

Info

Publication number
RU2638712C1
RU2638712C1 RU2016143578A RU2016143578A RU2638712C1 RU 2638712 C1 RU2638712 C1 RU 2638712C1 RU 2016143578 A RU2016143578 A RU 2016143578A RU 2016143578 A RU2016143578 A RU 2016143578A RU 2638712 C1 RU2638712 C1 RU 2638712C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pressure
working chamber
artery
applicator
cavity
Prior art date
Application number
RU2016143578A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вячеслав Евгеньевич Анциперов
Василий Викторович Бонч-Бруевич
Александр Степанович Бугаев
Валерий Васильевич Дементиенко
Геннадий Константинович Мансуров
Вячеслав Маркович Шахнарович
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук
Акционерное Общество "Нейроком"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук, Акционерное Общество "Нейроком" filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук
Priority to RU2016143578A priority Critical patent/RU2638712C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2638712C1 publication Critical patent/RU2638712C1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02Detecting, measuring or recording for evaluating the cardiovascular system, e.g. pulse, heart rate, blood pressure or blood flow
    • A61B5/021Measuring pressure in heart or blood vessels
    • A61B5/022Measuring pressure in heart or blood vessels by applying pressure to close blood vessels, e.g. against the skin; Ophthalmodynamometers
    • A61B5/0225Measuring pressure in heart or blood vessels by applying pressure to close blood vessels, e.g. against the skin; Ophthalmodynamometers the pressure being controlled by electric signals, e.g. derived from Korotkoff sounds

Landscapes

  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: sensor for continuous arterial pressure measurement comprises an applicator (1), a working chamber (11) with a pressure sensor (20) connected via an A/D converter (321) to a microcontroller (32) that is connected to an air pump (40, 42) and a data display and processing device (33). The working chamber is made in the form of a cavity (12) formed in the body of the applicator, which is connected to the pressure sensor and via an adjusting choke (45) to a high-pressure chamber (44) connected to an air pump. The applicator has a contact area for interaction with the controlled zone of the artery. A hole (14) is formed in the center of the contact area, connected by a through channel (15) with the working chamber cavity, which is open to the flat surface of the contact pad with a possibility of free air flow in the controlled zone of the artery. Inlet openings (16) of the through air vent channels (161) are arranged around the hole to maintain pressure in the working chamber equal to the pressure on the flat surface of the contact pad on the side of the skin and tissues above the unloaded wall of the artery.
EFFECT: increased reliability due to air pressure formation in the working chamber equal to the blood pressure in the artery, transmitted from the skin and tissues above the unloaded wall of the artery to the flat surface of the applicator.
4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к неинвазивным тонометрам.The invention relates to medical equipment, in particular to non-invasive tonometers.

Известные методы неинвазивного измерения артериального давления (АД) в основном сводятся к манипуляции давлением в манжете или аппликаторе, сжимающих артерию (вместе с конечностью), и определению систолического и диастолического давлений в артерии по пульсациям давления в манжете (см., например, Non-invasive continuous blood pressure monitoring: a review of current applications. Chung E, Chen G, Alexander B, Cannesson M. / Front Med. 2013 Mar; 7(1):91-101. Epub 2013 Jan 23). Для большинства решений использован метод объемной компенсации, основанный на идее "разгрузки стенок сосудов", т.к. предполагается, что в "разгруженном" состоянии давление внутри сосудов равно давлению вне их. Давление в манжете регулируется таким образом, чтобы поддерживать объем крови постоянным во времени, равным объему, который при калибровке выбран как "разгружающий" сосуды. В других решениях датчик прижимает артерию к лучевой кости настолько, чтобы сжать ее в достаточной степени, сделать контакт с ее стенкой плоским, но не пережать до окклюзии. Затем через стенки сосуда с помощью тензодатчиков бокового давления регистрируются пульсовые изменения АД. Величина давления, необходимая для того, чтобы уплощить стенки артерии, но не закрыть ее, известна как "рабочее усилие прижима" и рассчитывается по достаточно сложному алгоритму, который включает в себя предварительные оценки систолического, диастолического и пульсового давлений.Known methods for non-invasive measurement of blood pressure (BP) mainly come down to manipulating the pressure in the cuff or applicator, compressing the artery (along with the limb), and determining systolic and diastolic pressure in the artery by pulsations of the pressure in the cuff (see, for example, Non-invasive continuous blood pressure monitoring: a review of current applications. Chung E, Chen G, Alexander B, Cannesson M. / Front Med. 2013 Mar; 7 (1): 91-101. Epub 2013 Jan 23). For most solutions, the method of volume compensation was used, based on the idea of "unloading the walls of blood vessels," because it is assumed that in the “unloaded” state the pressure inside the vessels is equal to the pressure outside them. The pressure in the cuff is adjusted in such a way as to keep the blood volume constant in time, equal to the volume which, when calibrated, is selected as the "unloading" vessel. In other solutions, the sensor presses the artery against the radius so that it compresses it sufficiently, makes contact with its wall flat, but does not squeeze until occlusion. Then, pulse changes in blood pressure are recorded through the walls of the vessel using lateral pressure strain gauges. The pressure required to flatten the artery walls, but not close it, is known as the “working pressure” and is calculated by a rather complex algorithm that includes preliminary estimates of systolic, diastolic and pulse pressures.

Описано устройство для непрерывного неинвазивного измерения давления (RU 2140187 С1, Медвэйв, Инк. (US), 27.10.1999). Содержит средство для приложения изменяемого прижимающего давления к чувствительному средству, средство для вычисления кровяного давления на основании воспринятых пульсовых колебаний давления внутри нижерасположенной артерии и средство для нейтрализации сил, создаваемых тканью вблизи нижерасположенной артерии, с одновременным обеспечением соответствия участку тела пациента. Датчик, имеющий чувствительную поверхность для восприятия кровяного давления в нижерасположенной артерии пациента, содержит преобразователь, боковую стенку, гибкую диафрагму и текучую соединительную среду. Боковая стенка расположена на некотором расстоянии от преобразователя и поддерживает его над нижерасположенной артерией. Текучая среда соединяет между собой чувствительную поверхность преобразователя и гибкую диафрагму и передает пульсовые колебания кровяного давления от гибкой диафрагмы к чувствительной поверхности преобразователя.A device for continuous non-invasive pressure measurement is described (RU 2140187 C1, Medveyw, Inc. (US), 10.27.1999). It contains a means for applying a variable pressing pressure to a sensitive tool, a tool for calculating blood pressure based on perceived pulse pressure fluctuations inside a lower artery and a means to neutralize the forces created by the tissue near the lower artery, while ensuring compliance with the patient’s body area. A sensor having a sensitive surface for sensing blood pressure in a patient's lower artery comprises a transducer, a side wall, a flexible diaphragm, and a fluid connecting medium. The side wall is located at a certain distance from the transducer and supports it above the inferior artery. The fluid interconnects the sensitive surface of the transducer and the flexible diaphragm and transmits pulse fluctuations in blood pressure from the flexible diaphragm to the sensitive surface of the transducer.

Недостаток устройства состоит в том, что подстройка изменяемого прижимающего давления к чувствительному средству осуществляется для относительно медленного выравнивания среднего давления в артерии и не отслеживает разгрузку стенок артерии в течение всего цикла, что приведет к искажению передаваемых жидкой средой пульсаций давления.The disadvantage of this device is that the adjustment of the variable pressing pressure to the sensitive medium is carried out to relatively slowly equalize the average pressure in the artery and does not monitor the unloading of the artery walls throughout the cycle, which will lead to distortion of the pressure pulsations transmitted by the liquid medium.

Известно устройство для непрерывной регистрации среднего артериального давления (RU 2013992 С1, Эман А.А., 15.06.1994), которое состоит из гидравлического фильтра, пневмоэлектронной следящей системы, включающей в себя ушной датчик пульса, закрепленный с помощью пелота или манжеты для окклюзии артерии, соединенных через воздухопровод с управляемыми блоками повышения и понижения давления, последовательно соединенные усилитель, подключенный входом к датчику пульса, электронный фильтр и пороговый блок, а также блоки регистрации и индикации. Недостатком устройства является то, что оно пригодно лишь для регистрации среднего артериального давления и не дает информации ни о динамике артериального давления beat-to-beat, ни даже значений систолического и диастолического давления.A device is known for continuous recording of mean arterial pressure (RU 2013992 C1, Eman A.A., 06.15.1994), which consists of a hydraulic filter, a pneumo-electronic monitoring system, including an ear pulse sensor, fixed with a pellet or cuff for artery occlusion connected through an air duct to the controlled pressure increase and decrease blocks, an amplifier connected in series with the input to the pulse sensor, an electronic filter and a threshold block, as well as registration and indication blocks, in series. The disadvantage of this device is that it is suitable only for recording average blood pressure and does not provide information about the dynamics of beat-to-beat blood pressure, nor even systolic and diastolic blood pressure values.

Описано использование жидкостной камеры, площадь которой подбирают из условия надежного перекрытия области залегания артерии и измерения давления пульсовой волны, воспринимаемого в месте выхода артерии близко к поверхности кожного покрова (RU 2281687 C1, Пензенский государственный университет, 20.08.2006). Недостаток состоит в том, что необходима градуировка для каждого пациента, которая должна учитывать внешнее давление прижатия жидкостной камеры к конечности при измерении и использоваться для пересчета амплитуды пульсовых колебаний в значения верхнего и нижнего АД.The use of a liquid chamber is described, the area of which is selected from the condition of reliable overlapping of the artery area and measuring the pulse wave pressure perceived at the exit point of the artery close to the skin surface (RU 2281687 C1, Penza State University, 08.20.2006). The disadvantage is that graduation is necessary for each patient, which must take into account the external pressure of the liquid chamber against the limb during measurement and be used to recalculate the amplitude of the pulse oscillations in the values of the upper and lower blood pressure.

Наиболее близким к патентуемому является устройство, описанное в заявке WO 2011135446 (А2) - APPARATUS AND METHOD FOR CONTINUOUS OSCILLOMETRIC BLOOD PRESSURE MEASUREMENT, CARDIOSTAR, INC; BARON, EHUD, 03.11.2011 - прототип. Оно содержит аппликатор, прикладываемый к конечности пациента, связанный через рабочую камеру с датчиком давления, АЦП, контроллер с процессором, воздушный насос. Рабочая камера размещается в месте расположения артерии, которая локализуется обычным пальпированием. Роль контроллера заключается в реализации метода квазинепрерывного измерения АД и анализа сигнала, в том числе на основе вейвлетов для отслеживания среднего АД. Метод, по сути, является усложненным осциллометрическим способом измерения систолического, диастолического и среднего артериального давления. Недостатком метода остается невозможность непрерывного измерения истинного значения артериального давления beat-to-beat.Closest to patentable is the device described in WO 2011135446 (A2) - APPARATUS AND METHOD FOR CONTINUOUS OSCILLOMETRIC BLOOD PRESSURE MEASUREMENT, CARDIOSTAR, INC; BARON, EHUD, 11/03/2011 - prototype. It contains an applicator applied to the limb of the patient, connected through a working chamber with a pressure sensor, ADC, a controller with a processor, an air pump. The working chamber is located at the location of the artery, which is localized by normal palpation. The role of the controller is to implement the method of quasi-continuous blood pressure measurement and signal analysis, including based on wavelets to track the average blood pressure. The method, in fact, is a complicated oscillometric method for measuring systolic, diastolic and mean blood pressure. The disadvantage of the method is the inability to continuously measure the true value of beat-to-beat blood pressure.

Настоящее изобретение направлено на решение проблемы непрерывного неинвазивного измерения давления крови без сжимающей (оклюзивной) манжеты.The present invention is directed to solving the problem of continuous non-invasive measurement of blood pressure without a compressive (inclusive) cuff.

Патентуемый сенсор непрерывного измерения артериального давления содержит аппликатор, рабочую камеру с воздушным насосом, подключенным к микроконтроллеру, датчик давления, подключенный через АЦП к микроконтроллеру, связанному с устройством отображения и обработки данных.The patented sensor for continuous measurement of blood pressure contains an applicator, a working chamber with an air pump connected to a microcontroller, a pressure sensor connected via an ADC to a microcontroller connected to a display and data processing device.

Отличие состоит в следующем.The difference is as follows.

Рабочая камера выполнена в виде сформированной в теле аппликатора полости, которая связана с датчиком давления и через регулировочный дроссель с камерой высокого давления, подключенной к воздушному насосу. Аппликатор имеет контактную площадку для взаимодействия с контролируемой зоной артерии, в центре площадки образовано отверстие, связанное сквозным каналом с полостью рабочей камеры, открытым на плоскую поверхность контактной площадки, с возможностью свободного истечения воздуха. Вокруг указанного отверстия расположены входные отверстия сквозных каналов отвода воздуха, выполненные с возможностью поддержания давления в рабочей камере равным давлению на плоской поверхности контактной площадки со стороны кожи и тканей над разгруженной стенкой артерии. Сенсор может характеризоваться тем, что отверстие, связанное сквозным каналом с полостью рабочей камеры, имеет диаметр от 0,4 до 0,6 мм, а входные отверстия сквозных каналов отвода воздуха имеют диаметр от 0,4 до 0,6 мм и расположены по окружности с радиусом от 1 до 2 мм.The working chamber is made in the form of a cavity formed in the body of the applicator, which is connected to a pressure sensor and through an adjusting throttle with a high-pressure chamber connected to an air pump. The applicator has a contact pad for interacting with the controlled area of the artery, in the center of the pad there is a hole connected through the channel with the cavity of the working chamber open to the flat surface of the pad, with the possibility of free air flow. Around said hole are the inlet openings of the through channels of air exhaust, configured to maintain the pressure in the working chamber equal to the pressure on the flat surface of the contact area from the skin and tissues above the unloaded artery wall. The sensor can be characterized in that the hole connected through the channel with the cavity of the working chamber has a diameter of from 0.4 to 0.6 mm, and the inlets of the through channels of the air outlet have a diameter of from 0.4 to 0.6 mm and are located around the circumference with a radius of 1 to 2 mm.

Сенсор может характеризоваться тем, что объем полости рабочей камеры составляет несколько единиц кубических мм, преимущественно 5-10.The sensor can be characterized in that the volume of the cavity of the working chamber is several units of cubic mm, mainly 5-10.

Сенсор может характеризоваться и тем, что объем полости рабочей камеры составляет несколько единиц кубических мм, при этом воздушный насос содержит компрессор и ресивер, выполненные с возможностью изменения давления в полости рабочей камеры от нуля до около 200 мм рт.ст. за единицы миллисекунд.The sensor can also be characterized by the fact that the volume of the cavity of the working chamber is several units cubic mm, while the air pump contains a compressor and a receiver configured to change the pressure in the cavity of the working chamber from zero to about 200 mm Hg. in units of milliseconds.

Технический результат - повышение достоверности за счет формирования давления воздуха в рабочей камере равным давлению крови в артерии, передающемуся со стороны кожи и тканей над разгруженной стенкой артерии на плоскую поверхность аппликатора.EFFECT: increased reliability due to the formation of air pressure in the working chamber equal to the blood pressure in the artery transmitted from the skin and tissues above the unloaded artery wall to the flat surface of the applicator.

Существо изобретения поясняется на чертежах:The invention is illustrated in the drawings:

фиг. 1 - блок-схема устройства;FIG. 1 is a block diagram of a device;

фиг. 2 - вид на контактную поверхность (укрупнено);FIG. 2 - view of the contact surface (enlarged);

фиг. 3 - к пояснению принципа действия;FIG. 3 - to explain the principle of action;

фиг. 4 - экспериментальная зависимость выходного сигнала от времени.FIG. 4 - experimental dependence of the output signal on time.

Сенсор для непрерывного измерения артериального давления (фиг. 1) содержит аппликатор 1, в корпусе 10 которого выполнена рабочая камера 11, полость 12 которой сообщена с датчиком 20 давления. Датчик 20 давления может иметь встроенный усилитель сигнала и не имеет особенностей выполнения по сравнению с выпускаемым промышленностью, например, марки 24PC15SMT фирмы Honeywell.The sensor for continuous measurement of blood pressure (Fig. 1) contains an applicator 1, in the housing 10 of which a working chamber 11 is made, the cavity 12 of which is in communication with the pressure sensor 20. The pressure sensor 20 may have a built-in signal amplifier and does not have performance features compared with the industry, for example, Honeywell brand 24PC15SMT.

Блок 30 управления и коммуникации содержит микроконтроллер 32 с аналого-цифровым преобразователем (АЦП) 321, вход которого подключен к выходу датчика 20. Вход-выход блока 30 подключен к компьютеру 33. Компьютер 33 осуществляет функции коммуникации с устройством отображения и обработки данных.The control and communication unit 30 contains a microcontroller 32 with an analog-to-digital converter (ADC) 321, the input of which is connected to the output of the sensor 20. The input-output of the unit 30 is connected to the computer 33. The computer 33 performs communication functions with a display and data processing device.

Подача воздуха в рабочую камеру 11 аппликатора 1 осуществляется от воздушного насоса, выполненного в виде компрессора 40, подключенного к ресиверу 42 и связанного посредством воздушной трубки 43 с камерой 44 высокого давления, образованной в корпусе 10 аппликатора. Камера 44 связана с рабочей камерой 11 через регулировочный дроссель 45, который в простейшем случае представляет собой игольчатый вентиль.Air is supplied to the working chamber 11 of the applicator 1 from an air pump made in the form of a compressor 40 connected to a receiver 42 and connected by an air tube 43 to a high-pressure chamber 44 formed in the applicator body 10. The chamber 44 is connected to the working chamber 11 through an adjustment choke 45, which in the simplest case is a needle valve.

На корпусе 10 аппликатора 1 выполнена плоская контактная площадка 13 для взаимодействия с зоной контроля - артерией А. В центре площадки 13 образовано отверстие 14, связанное сквозным каналом 15 с полостью 12 рабочей камеры 11. Отверстие 14 открыто на плоскую контактную площадку 13 с возможностью свободного истечения воздуха из камеры 11.A flat contact pad 13 is made on the housing 10 of the applicator 1 for interacting with the control zone, artery A. In the center of the platform 13, an opening 14 is formed, connected through the channel 15 with the cavity 12 of the working chamber 11. The hole 14 is open to the flat contact pad 13 with the possibility of free flow air from the chamber 11.

Вокруг указанного отверстия 14 на поверхности площадки 13 в теле корпуса 10 расположены входные отверстия 16 сквозных каналов 161 отвода воздуха, предназначенные для отвода воздуха и поддержания давления P1 в полости 12 рабочей камере 11, равным давлению PST на плоской поверхности со стороны кожи S и тканей Т над разгруженной стенкой артерии А, т.е. P1=PST. Проходное сечение дросселя 45 много меньше площади сечения отверстия 14 и отверстий 16 сквозных каналов 161 отвода воздуха. Предпочтительно, чтобы объем полости 12 рабочей камеры 11 составлял единицы кубических мм, что позволяет за единицы миллисекунд заполнить ее с повышением давления от нуля до ~200 мм рт.ст.Around said hole 14 on the surface of the pad 13 in the body of the housing 10 are inlet openings 16 of the through channels 161 of the air outlet, designed to exhaust air and maintain the pressure P 1 in the cavity 12 of the working chamber 11 equal to the pressure P ST on a flat surface from the skin S and tissue T over the unloaded wall of artery A, i.e. P 1 = P ST . The bore of the throttle 45 is much smaller than the cross-sectional area of the hole 14 and the holes 16 of the through channels 161 of the air exhaust. Preferably, the volume of the cavity 12 of the working chamber 11 is units of cubic mm, which allows filling it in a few milliseconds with increasing pressure from zero to ~ 200 mm Hg.

Отверстия 14 и 16 имеют диаметр d от 0,4 до 0,6 мм (фиг. 2). Отверстия 16 размещены относительно отверстия 14 по окружности 162 с радиусом R от 1 до 2 мм.Holes 14 and 16 have a diameter d of from 0.4 to 0.6 mm (FIG. 2). Holes 16 are placed relative to the hole 14 in a circle 162 with a radius R from 1 to 2 mm.

Принцип измерения давления в разгруженной артерии поясняется на фиг. 3 и основан на положении, что давление крови в артерии А передается без искажений на плоскую площадку 13 аппликатора в проекции центральной части артерии А. Это справедливо при условии, что кожа S и подкожные ткани Т (без шрамов и прочих неоднородностей) имеют плоскую форму под аппликатором, размер которого в несколько раз больше диаметра артерии. При нулевой кривизне слоев S, T исключается изменение нормальной компоненты давления от стенки артерии А до поверхности аппликатора (поз. 13). Возможна погрешность, вызванная жесткостью стенки артерии (эксперимент с моделью артерии в виде тонкостенной резиновой трубочки дает погрешность в пределах 5-10 мм рт.ст.). Однако такая погрешность относится ко всем способам измерения АД с приложением внешнего давления.The principle of measuring pressure in an unloaded artery is illustrated in FIG. 3 and is based on the position that the blood pressure in the artery A is transmitted without distortion to the flat area 13 of the applicator in the projection of the central part of the artery A. This is true provided that the skin S and subcutaneous tissue T (without scars and other heterogeneities) have a flat shape under an applicator, the size of which is several times larger than the diameter of the artery. At zero curvature of the S, T layers, a change in the normal pressure component from the artery wall A to the applicator surface is excluded (pos. 13). An error due to the stiffness of the artery wall is possible (an experiment with a model of an artery in the form of a thin-walled rubber tube gives an error in the range of 5-10 mm Hg). However, such an error applies to all methods of measuring blood pressure with the application of external pressure.

Задача сводится к измерению давления на поверхности аппликатора в малой области размером меньше диаметра артерии и усложняется тем, что давление непостоянно и пульсирует с частотой порядка 1 Гц. Для решения этой задачи предложен метод формирования давления в камере, основанный на принципе свободного истечения воздуха из одного объема в другой и в атмосферу. Скорость истечения зависит только от разности давлений (при прочих равных условиях) и весьма велика (порядка 150 метров в секунду при истечении из сосуда с избыточным давлением 100 мм рт.ст. в атмосферу). Для ограничения расхода воздуха применяется дроссель 45, эффективное сечение которого подобрано таким образом, чтобы воздух из отверстия 14 проходил между кожей S и плоской контактной площадкой 13 аппликатора к отверстиям 16 в режиме ламинарного течения. Оценка сечения дросселя 45 дает величину порядка 40 на 40 микрон. При столь небольшом расходе воздуха и малом объеме рабочей камеры (единицы куб мм) течение воздуха из камеры 44 высокого давления в полость 12 рабочей камеры 11 и далее через отверстие 14 и щель между кожей и аппликатором к отверстиям 16 в атмосферу можно считать квазистационарным относительно темпа пульсаций артериального давления. Давление в рабочей камере не поднимается выше давления на плоскую поверхность аппликатора из-за стравливания воздуха через отводящие отверстия и не падает ниже из-за быстрого притока воздуха через дроссель. Таким образом, давление в рабочей камере автоматически регулируется прижатием кожи к поверхности аппликатора.The task is to measure the pressure on the surface of the applicator in a small area smaller than the diameter of the artery and is complicated by the fact that the pressure is unstable and pulsates with a frequency of about 1 Hz. To solve this problem, a method of forming pressure in the chamber is proposed, based on the principle of free flow of air from one volume to another and into the atmosphere. The flow rate depends only on the pressure difference (ceteris paribus) and is very high (about 150 meters per second when flowing out of a vessel with an overpressure of 100 mm Hg to the atmosphere). To limit air flow, a throttle 45 is used, the effective cross section of which is selected so that air from the hole 14 passes between the skin S and the flat contact pad 13 of the applicator to the holes 16 in the laminar flow mode. An estimate of the cross section of the inductor 45 gives a value of the order of 40 by 40 microns. With such a small air flow rate and a small volume of the working chamber (units cc mm), the air flow from the high-pressure chamber 44 to the cavity 12 of the working chamber 11 and further through the hole 14 and the gap between the skin and the applicator to the holes 16 into the atmosphere can be considered quasistationary relative to the pulsation rate blood pressure. The pressure in the working chamber does not rise above the pressure on the flat surface of the applicator due to bleeding air through the exhaust holes and does not drop lower due to the rapid flow of air through the throttle. Thus, the pressure in the working chamber is automatically regulated by pressing the skin to the surface of the applicator.

Устройство работает следующим образом. Микроконтроллер 32 блока 30 обеспечивает подготовку к работе: включение компрессора 40 и установление давления (здесь и далее относительно атмосферного) в ресивере 42 до заданного значения (220-240 мм рт.ст.). Далее до окончания процесса измерений микроконтроллер 32 поддерживает заданное давление в ресивере 42, включая и выключая компрессор 40.The device operates as follows. The microcontroller 32 of block 30 provides preparation for operation: turning on the compressor 40 and setting the pressure (hereinafter referred to as atmospheric) in the receiver 42 to a predetermined value (220-240 mm Hg). Further, until the end of the measurement process, the microcontroller 32 maintains a predetermined pressure in the receiver 42, turning the compressor 40 on and off.

Затем, в процессе измерения, микроконтроллер 32 начинает передавать на рабочую станцию (компьютер 33, ноутбук, смартфон) показания датчика 20 давления, отображая в виде графика. При свободном отверстии 14 давление Pi в рабочей камере 11 равно нулю. Оператор может проверить исправность системы, перекрывая отверстие 14 и наблюдая на мониторе компьютера 33 скачки давления в рабочей камере. Определив положение лучевой артерии на запястье пациента (например, пальпацией), оператор прикладывает аппликатор 10 на кожу пациента таким образом, чтобы центральное отверстие 14 находилось точно над артерией. Наблюдая на мониторе за пульсациями давления, оператор подбирает силу прижима, при которой размах пульсаций максимален, что соответствует состоянию разгруженной, но не перекрытой артерии. При таком положении аппликатора давление в артерии соответствует данным на мониторе, отображаемым с частотой выборки до 500 раз в секунду.Then, during the measurement process, the microcontroller 32 begins to transmit to the workstation (computer 33, laptop, smartphone) the readings of the pressure sensor 20, displaying in a graph. With a free hole 14, the pressure P i in the working chamber 11 is zero. The operator can check the health of the system by blocking the hole 14 and observing on the computer monitor 33 pressure surges in the working chamber. Having determined the position of the radial artery on the patient’s wrist (for example, by palpation), the operator applies the applicator 10 to the patient’s skin so that the central opening 14 is exactly above the artery. Observing pressure pulsations on the monitor, the operator selects the pressure force at which the pulsation swing is maximum, which corresponds to the state of an unloaded, but not blocked artery. With this position of the applicator, the pressure in the artery corresponds to the data on the monitor displayed with a sampling frequency of up to 500 times per second.

На фиг. 4 представлен фрагмент измерений АД на здоровом пациенте. По горизонтали - шкала времени в секундах, по вертикали - отсчеты истинного значения АД beat-to-beat в мм рт.ст., измеренного датчиком 20 давления с частотой 500 отсчетов в секунду. Видно, что кроме традиционного значения АД 120/80, регистрируется поведение давления в динамике, что может быть использовано для получения дополнительной информации о состоянии сердечно-сосудистой и других систем организма.In FIG. Figure 4 shows a fragment of blood pressure measurements in a healthy patient. Horizontal - time scale in seconds, vertical - readings of the true beat-to-beat BP value in mm Hg, measured by a pressure sensor 20 with a frequency of 500 readings per second. It can be seen that in addition to the traditional value of blood pressure 120/80, pressure dynamics is recorded in dynamics, which can be used to obtain additional information about the state of the cardiovascular and other body systems.

Claims (7)

1. Сенсор для непрерывного измерения артериального давления, содержащий аппликатор, рабочую камеру с датчиком давления, подключенным через АЦП к микроконтроллеру, который связан с воздушным насосом и устройством отображения и обработки данных,1. A sensor for continuous measurement of blood pressure, comprising an applicator, a working chamber with a pressure sensor connected via an ADC to a microcontroller, which is connected to an air pump and a display and data processing device, отличающийся тем, чтоcharacterized in that рабочая камера выполнена в виде сформированной в теле аппликатора полости, которая связана с датчиком давления и через регулировочный дроссель - с камерой высокого давления, подключенной к воздушному насосу,the working chamber is made in the form of a cavity formed in the body of the applicator, which is connected to the pressure sensor and, through the control choke, to the high-pressure chamber connected to the air pump, аппликатор имеет контактную площадку для взаимодействия с контролируемой зоной артерии, в центре контактной площадки образовано отверстие, связанное сквозным каналом с полостью рабочей камеры, открытым на плоскую поверхность контактной площадки с возможностью свободного истечения воздуха в контролируемой зоне артерии, при этом вокруг указанного отверстия расположены входные отверстия сквозных каналов отвода воздуха, выполненные с возможностью поддержания давления в рабочей камере равным давлению на плоской поверхности контактной площадки со стороны кожи и тканей над разгруженной стенкой артерии.the applicator has a contact pad for interacting with the controlled area of the artery, a hole is formed in the center of the contact pad that is connected through the channel with the cavity of the working chamber open to the flat surface of the contact pad with the possibility of free air flow in the controlled area of the artery, with inlet openings through channels of air exhaust made with the possibility of maintaining the pressure in the working chamber equal to the pressure on the flat surface of the contact platforms from the skin and tissues above the unloaded artery wall. 2. Сенсор по п. 1, отличающийся тем, что отверстие, связанное сквозным каналом с полостью рабочей камеры, имеет диаметр от 0,4 до 0,6 мм, а входные отверстия сквозных каналов отвода воздуха имеют диаметр от 0,4 до 0,6 мм и расположены по окружности с радиусом от 1 до 2 мм.2. The sensor according to claim 1, characterized in that the hole connected through the channel with the cavity of the working chamber has a diameter of from 0.4 to 0.6 mm, and the inlet holes of the through channels of the air outlet have a diameter of from 0.4 to 0, 6 mm and are located on a circle with a radius of 1 to 2 mm. 3. Сенсор по п. 1, отличающийся тем, что объем полости рабочей камеры составляет несколько единиц кубических мм, преимущественно 5-10.3. The sensor according to claim 1, characterized in that the volume of the cavity of the working chamber is several units of cubic mm, mainly 5-10. 4. Сенсор по п. 1, отличающийся тем, что объем полости рабочей камеры составляет несколько единиц кубических мм, при этом воздушный насос содержит компрессор и ресивер, выполненные с возможностью изменения давления в полости рабочей камеры от нуля до около 200 мм рт.ст. за единицы миллисекунд.4. The sensor according to claim 1, characterized in that the volume of the cavity of the working chamber is several units cubic mm, while the air pump comprises a compressor and a receiver configured to change the pressure in the cavity of the working chamber from zero to about 200 mm Hg. in units of milliseconds.
RU2016143578A 2016-11-07 2016-11-07 Pneumatic sensor for continuous non-invasive measurement of arterial pressure RU2638712C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016143578A RU2638712C1 (en) 2016-11-07 2016-11-07 Pneumatic sensor for continuous non-invasive measurement of arterial pressure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016143578A RU2638712C1 (en) 2016-11-07 2016-11-07 Pneumatic sensor for continuous non-invasive measurement of arterial pressure

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2638712C1 true RU2638712C1 (en) 2017-12-15

Family

ID=60718611

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016143578A RU2638712C1 (en) 2016-11-07 2016-11-07 Pneumatic sensor for continuous non-invasive measurement of arterial pressure

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2638712C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11883140B2 (en) 2018-04-03 2024-01-30 Trustees Of Tufts College Tactile blood pressure imager

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5261412A (en) * 1992-11-20 1993-11-16 Ivac Corporation Method of continuously monitoring blood pressure
JPH07313473A (en) * 1994-05-23 1995-12-05 Nippon Colin Co Ltd Linear boosting type blood pressure measuring instrument
EP0796055A1 (en) * 1994-11-26 1997-09-24 O.B.F.Labs (Uk) Limited Improvements in and relating to a pneumatic pressure probe
WO1998025511A2 (en) * 1996-12-13 1998-06-18 Vitalwave Corporation Apparatus and method for non-invasively monitoring a patient's blood pressure
RU2177245C2 (en) * 1995-02-16 2001-12-27 Медвэйв, Инк. Method and device for measurement of blood pressure
RU2302196C2 (en) * 2002-07-15 2007-07-10 Итамар Медикал Лтд. On-skin probe, method and device for non-invasive checking of human health
RU2446738C1 (en) * 2010-10-06 2012-04-10 Виктор Михайлович Коршунов Device for measuring arterial pressure and pulse rate without cuff
RU2012134385A (en) * 2010-01-12 2014-02-20 Хемодинамикс, С.А. Де С.В. SYSTEM AND METHOD FOR MEASURING ARTERIAL PRESSURE BY ITS EFFECTS
US20140163399A1 (en) * 2002-02-05 2014-06-12 Tensys Medical, Inc. Method and apparatus for non-invasively measuring hemodynamic parameters using parametrics
US20140364749A1 (en) * 2010-10-21 2014-12-11 Drexel University Calibration for blood pressure measurements

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5261412A (en) * 1992-11-20 1993-11-16 Ivac Corporation Method of continuously monitoring blood pressure
JPH07313473A (en) * 1994-05-23 1995-12-05 Nippon Colin Co Ltd Linear boosting type blood pressure measuring instrument
EP0796055A1 (en) * 1994-11-26 1997-09-24 O.B.F.Labs (Uk) Limited Improvements in and relating to a pneumatic pressure probe
RU2177245C2 (en) * 1995-02-16 2001-12-27 Медвэйв, Инк. Method and device for measurement of blood pressure
WO1998025511A2 (en) * 1996-12-13 1998-06-18 Vitalwave Corporation Apparatus and method for non-invasively monitoring a patient's blood pressure
US20140163399A1 (en) * 2002-02-05 2014-06-12 Tensys Medical, Inc. Method and apparatus for non-invasively measuring hemodynamic parameters using parametrics
RU2302196C2 (en) * 2002-07-15 2007-07-10 Итамар Медикал Лтд. On-skin probe, method and device for non-invasive checking of human health
RU2012134385A (en) * 2010-01-12 2014-02-20 Хемодинамикс, С.А. Де С.В. SYSTEM AND METHOD FOR MEASURING ARTERIAL PRESSURE BY ITS EFFECTS
RU2446738C1 (en) * 2010-10-06 2012-04-10 Виктор Михайлович Коршунов Device for measuring arterial pressure and pulse rate without cuff
US20140364749A1 (en) * 2010-10-21 2014-12-11 Drexel University Calibration for blood pressure measurements

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11883140B2 (en) 2018-04-03 2024-01-30 Trustees Of Tufts College Tactile blood pressure imager

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US12048566B2 (en) Self-calibrating systems and methods for blood pressure wave form analysis and diagnostic support
CN110913756B (en) Method for non-invasively determining at least one blood pressure value, measuring device and system for non-invasively determining blood pressure
JP5337821B2 (en) Method and apparatus for non-invasive measurement of dynamic cardiopulmonary interaction parameters
US20060206014A1 (en) Ear probe particularly for measuring various physiological conditions particularly blood pressure, temperature and/or respiration
US8840561B2 (en) Suprasystolic measurement in a fast blood-pressure cycle
CN110840429B (en) Blood pressure measurement method based on Korotkoff sounds and blood pressure measurement and cardiovascular system evaluation system
US11723543B2 (en) Non-invasive system and method for measuring blood pressure variability
JP6051744B2 (en) Electronic blood pressure monitor
WO2020176214A1 (en) Finger cuff device with non-volume clamp, non-plethysmography pressure measurement method for continuous non-invasive blood pressure measurement
KR102807558B1 (en) Blood Pressure Meter And Method For Measuring Blood Pressure Using The Same
JP6854804B2 (en) Improved blood pressure measurement system
US20220218217A1 (en) Blood pressure measurement system and blood pressure measurement method using the same
JP2011234876A (en) Blood pressure measuring instrument
RU2638712C1 (en) Pneumatic sensor for continuous non-invasive measurement of arterial pressure
WO2023107632A9 (en) Vascular resistance and blood pressure measurment using combined piezoelectric and photoplethysmogram measurement
KR101508870B1 (en) Blood Pressure Measurement System Using Inflatable Oscillometric Method
KR102356200B1 (en) Blood Pressure Meter And Method For Measuring Blood Pressure Using The Same
US20230050058A1 (en) Systems and methods for non-invasive pulse pressure waveform measurement
CN211883777U (en) Korotkoff sound-based blood pressure measurement and cardiovascular system evaluation system
RU2675066C1 (en) Monolithic three-chamber pneumatic sensor with integrated throttle channels for continuous non-invasive measurement of arterial pressure
CZ20160006A3 (en) A method of precise automatic non-invasive sensing of a blood pulse wave and a device for performing this method
US12201409B2 (en) Biological information measuring apparatus
RU2698447C1 (en) Method for determining arterial pressure in the shoulder on each cardiac contraction
JP2007044261A (en) Blood vessel hardness measuring device