2 Технические характеристики Устройства
В ходе выполнения курсовой работы было спроектировано устройство для неинвазивного измерения среднего, систолического и диастолического артериального давления, а также частоты сердечных сокращений (пульса).
Устройство обладает следующими характеристиками:
-
сравнительно малая стоимость производства, достигнутая использованием широко распространённых компонентов;
-
высокая точность измерений;
-
отсутствие влияния факта измерения на результат;
-
универсальность применения;
-
гибкость, достигаемая использованием стандартных компонентов и использование переносимого программного кода;
-
гениальная идея;
-
лёгкость масштабирования, возможность подключения дополнительных датчиков или других устройств автоматики;
-
совместимость со стандартными интерфейсами;
-
простота эксплуатации;
-
лёгкость модификации и адаптации кода;
-
широкий диапазон рабочих температур.
3 Обзор существующих решений и обоснование выбора структуры
3.1 Обзор существующих решений
На сегодняшний день существует несколько различных устройств для измерения артериального давления, но, к сожалению, они работают на принципе нагнетания воздуха в манжету, т.е. являются инвазивными средствами измерения и не могут быть использованы для постоянного мониторинга. Также существуют устройства для неинвазивного снятия показаний, но они слишком дороги либо не точны.
Вторая категория устройств — экспериментальные образцы, перечисленные ниже. К сожалению и они не лишены вышеперечисленных недостатков.
Известны способ непрерывного наблюдения систолического кровяного давления и аппарат для его осуществления (США, патент N 4030485 от 21.06.77, МКИ A 61 B 5/02), заключающийся в том, что с помощью калибровочного прибора со световым преобразователем, превращающим изменения интенсивности света в изменения амплитуды электрического сигнала, определяют измерения интенсивности света, соответствующие изменению объема крови в ткани под преобразователем, периодически производится выборка амплитуды дифференциального сигнала и суммирование с ней амплитуды сигнала, соответствующего эталонному давлению. Амплитуда этого сигнала пропорциональна систолическому давлению.
Недостатком данного способа является низкая информативность за счет того, что определяется только систолическое давление.
Известен способ измерения среднего давления по кривой, полученной по результатам измерения кровяного давления (Германия, заявка N 0S 3511803 от 9.10.86, МКИ A 61 B 5/02), заключающийся в том, что полученный сигнал кривой кровяного давления преобразуют в цифровую форму и на отрезке кривой кровяного давления, который меньше дыхательного цикла, определяют Min, причем в зоне Min расположен участок F, простирающийся по обе стороны не менее чем на один сердечный цикл, внутри участка F определяют наибольшее амплитудное значение Max и два пороговых значения S1 и S2, соответствующих 1/3 и 2/3 наибольшего значения амплитуды A1, A3, которое больше большего значения S1. На основе этого значения амплитуды A1, A3 находится следующее значение амплитуды A2, A4, которое меньше порогового значения S2. Это позволяет определить между последовательно расположенными амплитудами A1, A2 - A3, A4 Max 1, Max 2. По измеренным значениям между этими максимумами Max 1 и Max 2 определяют среднее давление.
Недостатком данного способа является низкая информативность за счет того, что определяется только среднее кровяное давление.
Известен способ и устройство для непрямого измерения артериального давления крови (ЕПВ, заявка 0136212 от 03.08.83, МКИ A 61 B 5/02), заключающиеся в том, что используют, по меньшей мере, один датчик, удерживаемый с упором в ямке, где определяется пульс, с постоянным усилием, которое меньше усилия, создаваемого диастолическим давлением потока крови в лучевой артерии. Определяют максимальные и минимальные значения сигналов давления, вычисляют среднее значение соотношений максимальных и минимальных значений, вычисляют систолическое и диастолическое давления и показывают их на индикаторе.
Недостатками данного способа и устройства являются ограниченная область применения, невысокое качество регистрации за счет использования пьезодатчиков.
Наиболее близким к предлагаемому изделию является способ и аппарат для автоматического определения систолического, диастолического и среднего значения артериального давления пациента (Франция, заявка N 2593380 от 27.01.86, МКИ A 61 B 5/02), предназначенные для определения артериального давления неинвазивным путем. Аппарат имеет линию усиления с двумя каналами, содержащую последовательно усилитель и фильтр. Оба аналоговых сигнала, поступающих из двух каналов, преобразуются в цифровую форму аналого-цифровым преобразователем. Монитор имеет, кроме преобразователя, микропроцессор с блоком программы.
Недостатками данного способа и устройства являются ограниченная область применения, невысокое качество регистрации за счет использования пьезодатчиков.
3.1.1 Автоматический тонометр Omron, M10 IT
Главным отличием автоматического тонометра от механического является простота его использования. Для измерения давления с помощью автоматического тонометра Вам необходимо всего лишь закрепить на руке манжету и надавить на кнопку. Через несколько секунд результат измерения появится на экране прибора.
Рисунок 3.1.1.1 Автоматический тонометр Omron M10 IT
Технические характеристики:
-
Метод измерения: осциллометрический;
-
Класс точности: клинически апробирован;
-
Индикатор аритмии;
-
Звуковой сигнал;
-
Элементы питания: 4 батарейки АА;
-
Размер манжеты, см.: 22-42;
-
Усреднение результатов;
-
Точность измерения: давление в пределах +/- 3 мм. рт.ст.;
-
Точность измерения: пульс в пределах +/- 5% показаний.
3.1.2 Тонометр полуавтоматический M1 Plus
Полуавтоматические тонометры отличаются от автоматических моделей тем, что для измерения давление необходимо самостоятельно подкачивать воздух в манжету прибора при помощи груши. В это время непосредственно измерение показателей кровяного давления полуавтоматический тонометр осуществляет самостоятельно.
Точность показателей кровяного давления при его измерении с помощью полуавтоматического тонометра такая же, как и при использовании.
Рисунок 3.1.2.1 Тонометр полуавтоматический M1 Plus
Технические характеристики:
-
Класс точности: A/A;
-
Индикатор аритмии: есть;
-
Звуковой сигнал: есть;
-
Объем памяти: 21 измерение;
-
Элементы питания: 4 батарейки АА;
-
Размер манжеты, см.: 22-32.
3.1.3 Механический тонометр LD-81
Рисунок 3.1.3.1 Механический тонометр LD-81
Технические характеристики:
Диапазон измерения давления от 20 до 300 мм.рт.ст.
Пределы допускаемой абсолютной погрешности прибора при измерении давления в манжете при температуре: от 18° до 33°С до +/- 3 в диапазоне от 60 до 240 мм.рт.ст. (до +/- 4 в остальных диапазонах). от 5° до 17° С и от 34° до 40° С до +/- 6.
Условия эксплуатации приборов: температура окружающего воздуха от + 10° С до + 40° С, относительная влажность от 30% до 85%, атмосферное давление от 86 до 106 кПА, температура хранения и транспортировки от - 34° С до + 65° С.
Стандартный размер манжеты для взрослого человека (окружность плеча приблизительно от 25 до 36 см).
Масса прибора не более 340 г.
|
