Elektronický tonometr

Podobné dokumenty
The Over-Head Cam (OHC) Valve Train Computer Model

Automatika na dávkování chemie automatic dosing

Biosensors and Medical Devices Development at VSB Technical University of Ostrava

Litosil - application

SenseLab. z / from CeMaS. Otevřené sledování senzorů, ovládání zařízení, nahrávání a přehrávání ve Vaší laboratoři

Radiova meteoricka detekc nı stanice RMDS01A

GUIDELINES FOR CONNECTION TO FTP SERVER TO TRANSFER PRINTING DATA

PC/104, PC/104-Plus. 196 ept GmbH I Tel. +49 (0) / I Fax +49 (0) / I I

Introduction to MS Dynamics NAV

Výuka odborného předmětu z elektrotechniky na SPŠ Strojní a Elektrotechnické

USER'S MANUAL FAN MOTOR DRIVER FMD-02

Compression of a Dictionary

Vliv metody vyšetřování tvaru brusného kotouče na výslednou přesnost obrobku

Gymnázium a Střední odborná škola, Rokycany, Mládežníků 1115

Tento materiál byl vytvořen v rámci projektu Operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost.

USING VIDEO IN PRE-SET AND IN-SET TEACHER TRAINING

ACOUSTIC EMISSION SIGNAL USED FOR EVALUATION OF FAILURES FROM SCRATCH INDENTATION

VYSOKÁ ŠKOLA HOTELOVÁ V PRAZE 8, SPOL. S R. O.

Návrh a implementace algoritmů pro adaptivní řízení průmyslových robotů

THE HIGH-SPEED CAMERA IN MACHINING VYSOKORYCHLOSTNÍ KAMERA V OBRÁBĚNÍ

ČÍSLICOVÁ TECHNIKA NOVÝM MODERNÍM ZPŮSOBEM

DC circuits with a single source

User manual SŘHV Online WEB interface for CUSTOMERS June 2017 version 14 VÍTKOVICE STEEL, a.s. vitkovicesteel.com

Měření krevního tlaku. A6M31LET Lékařská technika Jan Havlík Katedra teorie obvodů

Moderní technologie dokončování velmi přesných děr vystržováním a její vliv na užitné vlastnosti výrobků

Abstrakty. obsah a struktura

DATA SHEET. BC516 PNP Darlington transistor. technický list DISCRETE SEMICONDUCTORS Apr 23. Product specification Supersedes data of 1997 Apr 16

1 INTRODUCTION 2 TESTING HARDWARE

Klepnutím lze upravit styl předlohy. nadpisů. nadpisů.

2N LiftIP. IO Extender. Communicator for Lifts. Version

Stojan pro vrtačku plošných spojů

PRAVIDLA ZPRACOVÁNÍ STANDARDNÍCH ELEKTRONICKÝCH ZAHRANIČNÍCH PLATEBNÍCH PŘÍKAZŮ STANDARD ELECTRONIC FOREIGN PAYMENT ORDERS PROCESSING RULES

TELEGYNEKOLOGIE TELEGYNECOLOGY

Czech Republic. EDUCAnet. Střední odborná škola Pardubice, s.r.o.

SPECIFICATION FOR ALDER LED

Enabling Intelligent Buildings via Smart Sensor Network & Smart Lighting

CHAPTER 5 MODIFIED MINKOWSKI FRACTAL ANTENNA

Inovace řízení a plánování činností s ohledem na požadavky ISO 9001

SEZNAM PŘÍLOH. Příloha 1 Dotazník Tartu, Estonsko (anglická verze) Příloha 2 Dotazník Praha, ČR (česká verze)... 91

Gymnázium, Brno, Slovanské nám. 7 WORKBOOK. Mathematics. Teacher: Student:

UPM3 Hybrid Návod na ovládání Čerpadlo UPM3 Hybrid 2-5 Instruction Manual UPM3 Hybrid Circulation Pump 6-9

CZ.1.07/1.5.00/

Czech Technical University in Prague DOCTORAL THESIS

Střední průmyslová škola strojnická Olomouc, tř.17. listopadu 49

Project Life-Cycle Data Management

EXACT DS OFFICE. The best lens for office work

Stolní počítač. Mobilní telefon. Síť. Skladování léků. Monitorování chlazení. Monitorování mražení. Monitoring skladování. Software Winlog.

2N Voice Alarm Station

Převod prostorových dat katastru nemovitostí do formátu shapefile

Research infrastructure in the rhythm of BLUES. More time and money for entrepreneurs

TechoLED H A N D B O O K


PAINTING SCHEMES CATALOGUE 2012

AIC ČESKÁ REPUBLIKA CZECH REPUBLIC

INFLUENCE OF CONSTRUCTION OF TRANSMISSION ON ECONOMIC PARAMETERS OF TRACTOR SET TRANSPORT

POPIS TUN TAP. Vysvetlivky: Modre - překlad Cervene - nejasnosti Zelene -poznamky. (Chci si ujasnit o kterem bloku z toho schematu se mluvi.

SIMATIC S7-1500(T) SIMOTION konfigurace systému Motion Control. Engineered with TIA Portal. Unrestricted Siemens AG 2017

WYSIWYG EDITOR PRO XML FORM

Eurogranites 2015 Variscan Plutons of the Bohemian Massif

POLOHOVÁNÍ ULTRAZVUKOVÉHO SENZORU

Mechanika Teplice, výrobní družstvo, závod Děčín TACHOGRAFY. Číslo Servisní Informace Mechanika:

CHAIN TRANSMISSIONS AND WHEELS

výrobky Z plastů plastic products

Právní formy podnikání v ČR

VÚTS, a.s. Liberec CENTRE OF ENGINEERING RESEARCH AND DEVELOPMENT

Melting the ash from biomass

Využití hybridní metody vícekriteriálního rozhodování za nejistoty. Michal Koláček, Markéta Matulová

Úvod do datového a procesního modelování pomocí CASE Erwin a BPwin

Standardní řada lisů Standard range of presses: x x x

Air Quality Improvement Plans 2019 update Analytical part. Ondřej Vlček, Jana Ďoubalová, Zdeňka Chromcová, Hana Škáchová

Progressive loyalty V1.0. Copyright 2017 TALENTHUT

THE PREDICTION PHYSICAL AND MECHANICAL BEHAVIOR OF FLOWING LIQUID IN THE TECHNICAL ELEMENT

Název společnosti: VPK, s.r.o. Vypracováno kým: Ing. Michal Troščak Telefon: Datum:

METAL MOSAIC METAL MOSAIC METAL MOSAIC METAL MOSAIC METAL MOSAIC METAL MOSAIC METAL MOSAIC METAL METAL MOSAIC

Standard VGA (Video Graphics Array)

Název školy STŘEDNÍ ODBORNÁ ŠKOLA a STŘEDNÍ ODBORNÉ UČILIŠTĚ, Česká Lípa, 28. října 2707, příspěvková organizace

Obrábění robotem se zpětnovazební tuhostí

místo, kde se rodí nápady

LOGOMANUÁL / LOGOMANUAL

technický list TRANSIL TM 1.5KE6V8A/440A 1.5KE6V8CA/440CA str 1

filtrační polomasky disposable respirators

Palmovka Business center Kancelářské prostory k pronájmu / Offices for lease. Na Žertvách 2247/29, Prague 8

DYNAMICS - Force effect in time and in space - Work and energy

dat 2017 Dostupný z Licence Creative Commons Uveďte autora-zachovejte licenci 4.0 Mezinárodní

2. Entity, Architecture, Process

Připojení internetového modulu econet300 Do regulátoru ecomax 810P3-L TOUCH.

USER'S MANUAL FAN MOTOR DRIVER FMD-01, FMD-03

Smart Temperature Contact and Noncontact Transducers and their Application Inteligentní teplotní kontaktní a bezkontaktní senzory a jejich aplikace

Fytomineral. Inovace Innovations. Energy News 04/2008

CZ.1.07/1.5.00/

Uživatelská příručka. Xperia P TV Dock DK21

Systém pro správu experimentálních dat a metadat. Petr Císař, Antonín Bárta 2014 Ústav komplexních systémů, FROV, JU

Why PRIME? 20 years of Erasmus Programme Over 2 million students in total Annually

Použití modelu Value at Risk u akcií z

Britské společenství národů. Historie Spojeného království Velké Británie a Severního Irska ročník gymnázia (vyšší stupeň)

Přivařovací šrouby Zdvihový zážeh - DIN

GENERAL INFORMATION RUČNÍ POHON MANUAL DRIVE MECHANISM

KULOVÝ STEREOTEPLOMĚR NOVÝ přístroj pro měření a hodnocení NEROVNOMĚRNÉ TEPELNÉ ZÁTĚŽE

PRODEJNÍ EAUKCE A JEJICH ROSTOUCÍ SEX-APPEAL SELLING EAUCTIONS AND THEIR GROWING APPEAL

WL-5480USB. Quick Setup Guide

Transkript:

Elektronický tonometr Jan Dvořák, Jan Havlík Katedra teorie obvodů, Fakulta elektrotechnická České vysoké učení technické v Praze, Technická 2, 16627 Praha 6 xhavlikj@fel.cvut.cz Abstrakt Elektronický tonometr je komplexní zařízení umožňující kontinuální záznam oscilometrických pulsací, jejich následné zpracování a vizualizaci oscilometrického signálu a vypočtených parametrů. Běžně dostupné tonometry měří a zobrazují obvykle pouze trojici údajů systolický a diastolický tlak a tepovou frekvenci pacienta. Tvar signálu a jeho zpracování u nich nejsou přístupné a ovlivnitelné, nelze tak posoudit kvalitu zpracování ani přesnost naměřeného výsledku, ani signál využít pro další výzkum oscilometrických pulsací. Electronic tonometer is a device for oscillometry blood pressure measurement. The tonometer allows to show not only the calculated results (such as systolic and diastolic blood pressure and the heart rate) as standard devices, but also the raw signals. It means there is a possibility to study the impact of set-up parameters and other factors on the measured values. Keywords: krevní tlak, osilometrická měření, elektronický tonometr, hemodynamické parametry blood pressure, oscillometry measurement, electronic tonometer, hemodynamic parameters 1 Zpráva Návrh a realizace elektronického tonometru včetně diskuse zadávacích požadavků a možností realizovaného zařízení byly publikovány na konferenci International Conference on Information Technology in Bio and Medical Informatics ITBAM 2010, Bilbao, Španělsko. Plné znění konferenčního příspěvku je nedílnou součástí této zprávy. Výrobní dokumentace a fotografie realizovaného funkčního vzorku jsou uvedeny v příloze této zprávy.

2 Přílohy 1. Fotografie realizovaného přípravku, str. 4 2. Schéma zapojení, str. 5 3. Výkres plošného spoje, str. 6 4. Osazovací plán, str. 7 5. Komunikační software, str. 8 Poděkování Tato práce byla podpořena nadací Media Lab Českého vysokého učení technického v Praze a výzkumným záměrem č. MSM 6840770012 (udělen Ministerstvem školství, mládeže a tělovýchovy České republiky). 2

Laboratory Kit for Oscillometry Measurement of Blood Pressure Jan Dvořák, Jan Havlík Department of Circuit Theory Faculty of Electrical Engineering, Czech Technical University in Prague Technická 2, CZ-16627 Prague 6 dvoraj45@fel.cvut.cz, xhavlikj@fel.cvut.cz Abstract. This paper presents a laboratory kit for oscillometry blood pressure measurement. The laboratory kit was designed for research purposes in the field of medical technology. The presented device allows to show not only the calculated results (such as systolic and diastolic blood pressure and the heart rate) as standard devices, but also the raw signals. It means there is a possibility to study the impact of set-up parameters and other factors on the measured values. Keywords: blood pressure, oscillometry, laboratory kit. 1 Introduction The blood pressure measurement is a commonly used method for monitoring of cardiac system condition. It is used in both hospital and home care. The most commonly used method is non-invasive oscillometry based on evaluation of amplitude envelope of the oscillations in the sphygmomanometer cuff. Today, this method is the standard method for automated blood pressure measurement. For the full comprehension of the principle, it is necessary to study the sensing techniques, plethysmographic signal and the methods used for signal processing. Standard blood pressure meters are designed as devices able to display only the systolic (SBP) and diastolic (DBP) arterial pressure and the heart rate. Blood pressure meters built in more complex devices such as monitors of vital functions are often able to display also the plethysmographic curve and mean arterial pressure (MAP). Unfortunately, there is no chance of displaying the inner signals needed for comprehension of the function such as raw signals from the pressure sensor and signals in the processing path. The auscultatory method based on the auscultation of Korotkoff sounds is predominant for clinical measurement. Despite all its advantages, this method is hard to automate. Due to the described features of standard blood pressure meters, a new laboratory kit has been designed. This kit allows us to monitor all crucial signals and values in real time and records them to a PC for future processing. It is primarily designed for

oscillometry measurement, but it can be a very useful tool for measurement using the auscultatory method as well. The device allows manual control of inflating and deflating, display on the board shows actual pressure in the cuff. The designed oscillometer provides the whole pressure curve, not only the SBP and DBP values as a standard blood pressure device. From the acquired signals, it is also possible to count the hemodynamic parameters such as augmentation index (AI) or pulse wave velocity (PVW), which is very important for determination of vascular system condition. The processing of oscillometric signals is not yet standardized. It means each blood pressure device could provide slightly different results for the same patient at the same time. Without knowledge of the whole signal (pressure curve, occurence of artifacts etc.) there is no chance to select the correct result corresponding to real values. 2 Methods The main task is to design and to realize the laboratory kit that allows development of robust signal processing algorithms that are not susceptive to artifacts (such as moving artifacts). For easy understanding of blood pressure measurement with oscillometry method, it is important to know the mean pressure in the cuff, the corresponding amplitude of oscillations, the basic principles of measured signals processing and the calculation of required values, and finally the effect of hardware set-up parameters. The most interesting signals are the mean pressure in the cuff and the corresponding oscillations. Monitoring of these signals is impossible when utilizing standard devices. The designed laboratory kit has to allow both direct monitoring of the signals using an oscilloscope and recording of the signals to a PC for future processing. The process of oscillometry measurement is very simple. The control valve is closed and the cuff is inflated to a pressure in excess of the systolic arterial pressure with an air pump. Then the control valve is slightly released and the pressure reduces to values below diastolic pressure. It takes about 40 seconds. Inflating and deflating of the cuff is controlled by a microprocessor. The processor also secures analog-to-digital conversion and calculations of required values. Firstly, measured signal is processed by peak detector. From the amplitudes of the oscillations at any point in time there is derived an envelope of maxims and minims. The point of maximum amplitude of oscillations is when the underlying pressure in the cuff corresponds to mean arterial pressure. Systolic pressure is determined from the data already acquired. SBP can be determined by selecting the underlying pressure that corresponds to the amplitude of 55% of the maximum amplitude of oscillations (MAP) before the point of MAP. Furthermore, DBP is the underlying pressure when the envelope of oscillations has decreased to 85% of the maximal amplitude as shown on the Figure 1. Finally, the processor may calculate the heart rate from average distances between the peaks of oscillations.

Fig. 1. Principle of calculation 3 Realization The device is realized in form of printed circuit board with all appropriate components. The board is designed with distinctly separated function blocks, including several test pins for direct monitoring of inner raw signals with an oscilloscope. It enables to investigate all commonly inaccessible signals in detail. The board can be controlled either via USB interface or manually. In case of remote control by computer, additional software operates the laboratory kit. However, manual control allows us to control inflating and deflating manually with a button and a potentiometer. In both operation modes, it is possible to sample signals and send them to a PC. For instance, it is possible to change the maximal pressure during inflating or the speed of deflating. The board is equipped with an LCD display which shows the current state, the current pressure in the cuff and other detailed parameters. The PC application allows us not only to display the output values and configuration parameters but also to display the pre-processed signals and method for computing output values. For better transparency, each block of the main board is marked with a label showing its function. The additional software is designed to show separated signals from the cuff absolute pressure and correspondent oscillations. It is possible to record all measured data into a file or calculate blood pressure and the other hemodynamic parameters of vascular system. The device may be also remote controlled with the software.

Fig. 2. Application interface The main window of application for controlling oscillometer is shown in Figure 2. The upper curve is the absolute pressure in the cuff, the lower curve shows corresponding oscillations of pressure during reduction of pressure in the cuff. After the recording of pressure signal the signal is parameterized (see Figure 3). The envelope of the signal and the amplitude of oscillations are obtained. Finally the SBP point (the amplitude of 55 % of the maximum before the point of MAP, in Figure 3 labeled by asterisk) and the point of DBP (the amplitude of 85 % of the maximum after the point of MAP) are calculated. Measured signals can be stored to a PC for successive processing sample by sample. It allows analysis of oscillometric signals and easy development of new methods for oscillometric signal processing (e.g. improvement of methods for calculating the SBP, DBP and MAP values and the methods for obtaining parameters of cardio-vascular system from oscillometric signal). 4 Conclusion The presented laboratory kit is a unique requisite which allows us to develop new methods of signal processing and calculations. The kit is also a unique tool for measurement of the hemodynamic parameters of vascular system. Values of blood pressure and the other hemodynamic parameters can often adumbrate cardiovascular problems, apoplexy or internal organs damage. Therefore it

Fig. 3. Parameterization of pressure signal is very important to know the mentioned values. Standard devices do not allow measuring these parameters, despite the principle of oscillometry method enables it. Furthermore, the module can be used for recording of the raw signals to a PC, which extends the possible usage. This laboratory kit can be also used for studying how artifacts, size of cuff or speed of deflating can influence signals and results. 5 Acknowledgement This work has been supported by the research program Media Lab of the Czech Technical University in Prague and the research program No. MSM 6840770012 of the Czech Technical University in Prague (sponsored by the Ministry of Education, Youth and Sports of the Czech Republic). References 1. Oliver, J. J., Webb, D. J. Noninvasive Assessment of Arterial Stiffness and Risk of Atherosclerotic Events. Arteriosclerosis, Thrombosis and Vascular Biology (2003) 23, pages 554-566 2. Wilkinson, I. B., Cockroft, J. R. Estimation of central aortic pressure: shedding new light or clouding the issue. Clinical Science (2004) 106, pages 433-437 3. Dvořák, J.: Výukový modul elektronického tonometru s možností záznamu a zpracování měřených dat. In: Proceedings of the 8 th Czech-Slovak Conference "Trends in Biomedical Engineering" [CD-ROM]. Bratislava, 2009. 4. Webster, J. G.: Medical Instrumentation - Application and Design. Wiley, 4th edition, 2007. 5. Penhaker, M. a kol.: Lékařské diagnostické přístroje - učební texty, VŠB-TU Ostrava, 2004. 6. Rozman J. a kol.: Elektronické přístroje v lékařství, Academia Praha, 2006.

Přílohy 2.1 Fotografie realizovaného přípravku 8

Schéma zapojení 9

Výkres plošného spoje 10

Osazovací plán 11

Komunikační software 12