Моделирование взаимодействия объекта и средства измерения для совершенствования тонометров и термометров

• Автор: Писарев, Аркадий Петрович
• Шифр специальности: 05.13.18, 05.11.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Пенза
• Количество страниц: 277 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Аналитический обзор методов измерения артериального давления и температуры

1.1 Классификация методов измерения артериального давления

1.2 Методы развертывающего уравновешивающего

преобразования АД

1.3 Методы следящего уравновешивающего преобразования АД

1.4 Методы измерения АД без использования опорного канала

1.5 Сравнительный анализ методов измерения АД

1.6 Методы измерения температуры биологических объектов

1.7 Выводы
Глава 2. Совершенствование методов измерения артериального
давления
2.1 Простейшая модель тонометра
2.2 Моделирование процесса изменения давления в компрессионной камере тонометра
2.3 Метод повышения уровня выходного сигнала датчика давления
2.4 Усовершенствование тонометрического метода измерения АД
2.5 Выводы
Глава 3. Совершенствование методов измерения температуры
биологических тел
3.1 Модель термометра сопротивления в режиме стабилизации температуры и возможности его использования для измерения температуры
3.2 Преобразователь температуры в ЧИМсигнал с
использованием терморезистора в режиме стабилизации температуры
3.3 Исследование возможности устранения влияния дрейфа нуля
3.4 Выводы
Глава 4. Разработка и исследование приборов для измерения
артериального давления и температуры
4.1 Безманжетный пальцевой тонометр
4.2 Безманжетный пальцевой тонометр с оптоэлектронным датчиком пульсовых колебаний
4.3 Безманжетный тонометр для измерения АД по запястью
Модел ь быстродействующего термометра
4.4 Выводы
Заключение
Литература


С. Короткова первоначально при измерении АД давление в манжете, охватывающей сосуд, увеличивают до полного прекращения кровотока (артериального пульса) в дистальной части руки. Затем включают плавную декомпрессию (стравливание воздуха из манжетки). В момент открытия артерии кровотоку начинают прослушиваться первые тоны. В этот момент давление крови на вершине артериальной пульсации становится чуть больше давления воздуха в манжете и артерия на короткое время “открывается”, порождая звуковые колебания. Давление в манжете, соответствующее появлению первых тонов, принимается в методе Н. С. Короткова за значение систолического АД. Происхождение регистрируемых тонов может объяснить турбулентным движением крови по сжатому сосуду, а также неустойчивым поведением стенок после “открытия” сжатой артерии, приводящим к звуковым колебаниям характерного спектрального состава. При дальнейшей плавной декомпрессии ( около 2-3 мм рт. Считается, что момент приглушения или исчезновение гонов соответствует равенству давления воздуха в манжете минимальному динамическому давлению крови, то есть диастолической величине АД. Критерий приглушения тонов для отсчета диастолического значения АД признается большинством специалистов. Считается, что аускультативный метод Короткова обеспечивает наивысшую точность измерения АД, оцениваемую погрешностью не более 2-3 мм рт. Не случайно, Американским национальным стандартом для электронных или автоматических сфигмоманометров ANSI/AAM1 SP (Секция 0. Устройства Измерения Кровяного Давления* (Сфигмоманометры) - Точность (CPG . Кроме того, согласно рекомендациям ВОЗ г. АД по методу Н. С. Короткова, выполненное обученным специалистом, является «золотым стандартом» и может только дополняться измерениями с помощью автоматических приборов [3]. В течение века существования аускультативного метода реализация его непрерывно совершенствовалась, главным образом - в направлении автоматизации процесса измерения. Определение тонов Короткова в автоматических тонометрах производится с помощью одного или нескольких микрофонов, расположенных над артерией. Из серийно выпускаемых приборов можно, например, отметить аппараты: VPH- 1 (производства фирмы “Медикор”, Венгрия) [7], UA-3, UA-4 (производства фирмы “AND”, Япония), BP2AS1 (производства фирмы “Microlife”, Швейцария). Осциллометрические методы. Анализ осцилляций проводится с помощью специальных запатентованных алгоритмов. Для выявления изменений осцилляций, соответствующих значениям систолического, среднего, диастолического давления крови, анализируют разнообразные параметры осцилляций - амплитуду, форму, фазу. Большое разнообразие методов анализа параметров осцилляций диктует целесообразность их систематизации. Предлагаемый классификационный граф методов приведен на рис. Существенно отличными являются методы анализа для двух конструктивных вариантов построения тонометров - с одной и двумя манжетами. В одноманжетных тонометрах анализируется амплитуда осцилляций, ее производные и амплитуда объемных расширений артерии в процессе компрессии (декомпрессии). Заметим, что согласно рис. Дело в том, что осцилляции давления в манжете с точностью до постоянного коэффициента повторяют кривую изменения объема артерии. Детальное исследование процессов в системе артерия - мягкие ткани - компрессионная камера будет проведено в главе 2. В двухманжетных тонометрах анализируются соотношения фаз или амплитуд осцилляций манжетных давлений. Ниже кратко рассматриваются конкретные реализации перечисленных методов. Рис. Анализируя амплитуды осцилляций во время компрессии (декомпрессии), можно выделить области характерных изменений амплитуд, при которых давление в манжетке соответствует искомым параметрам АД. Так, среднее динамическое давление определяется как минимальное давление в манжетке, соответствующее максимальной амплитуде осцилляций и(() (рис. Сигнал и{() осцилляций обычно получают, помещая датчик давления внутрь окклюзионной манжеты. Важно заметить, что на рис. Линейно изменяющаяся составляющая, соответствующая изменению внешнего компенсирующего давления, отфильтрована с тем, чтобы лучше проиллюстрировать критерии определения параметров АД.