До сих пор мы рассматривали в основном пассивные акустические сенсоры, "пассивные" в том плане, что акустические сигналы к ним приходят "со стороны", а сенсоры их лишь воспринимают. Однако разработаны и широко используются также и активные акустические сенсоры. Из них мы рассмотрим в этой лекции тонометры, эхолоты и гидролокаторы.
Люди, склонные к гипертензии или гипотензии (повышенное или пониженное артериальное давление крови, которые называют также гипертонией и гипотонией), знают, что такое тонометр. Артериальное давление – это один из очень важных показателей физиологического состояния сердечно-сосудистой системы человека. Давление крови в артериях изменяется в такт с работой сердца. Когда сердце сжимается и выталкивает кровь в артерии, давление в них кратковременно повышается и достигает своего пика, который называют систолическим или "верхним" давлением. В фазе максимального расслабления сердечных мышц давление крови в артериях наиболее низкое, – его называют диастолическим или "нижним" давлением.
Всемирная организация здравоохранения утвердила нормы, в соответствии с которыми нормальными (допустимыми) для взрослого человека считаются систолическое давление от 100 до 140 мм рт. ст. и диастолическое давление от 60 до 90 мм рт. ст. Повышенное артериальное давление ускоряет изнашивание, старение кровеносных сосудов, неоправданно увеличивает интенсивность работы сердца и нагрузку на него, повышает риск инсультов, инфарктов. Пониженное артериальное давление вызывает у человека апатию, вялость, снижение жизненного тонуса. Поэтому как с гипертензией, так и с гипотензией надо бороться с помощью здорового способа жизни, лекарств или средств народной медицины. Но для правильного лечения надо контролировать артериальное давление. Для этого и нужны тонометры – приборы для измерения артериального давления.
В ХVІІІ–ХХ веках использовались ручные тонометры, современный вариант которых показан на рис. 6.1. Такой тонометр состоит из манжеты 1, резиновой груши 2, соединительных резиновых трубок 3, механического манометра 4, фонендоскопа 5 и вентиля 6 для выпускания воздуха.
.files/image1347.gif)
Рис. 6.1. Ручной тонометр
Перед измерением манжету 1 накладывают на плечо пациента так, чтобы ее резиновый мешочек охватил весь обвод руки, и застегивают. Наушники фонендоскопа 5 вставляют в ухо (врача, медсестры или самого пациента, если он измеряет давление сам себе), а слуховой элемент фонендоскопа (стетоскоп) вставляют под край манжеты у сгиба локтя над артерией. Закрывают клапан 6 и с помощью резиновой "груши" 2 через соединительную трубку 3 нагнетают в манжету воздух до тех пор, пока в наушниках фонендоскопа не исчезнет звук пульсации крови в артерии.
Дело в том, что через резиновый мешочек созданное в манжете давление передается на живые ткани под ней, в том числе и на артерию. Когда внешнее давление превышает давление крови внутри артерии, последняя перекрывается, и кровь уже не может проходить по ней дальше. Поэтому пульсация крови за манжетой и прекращается. Через соединительную трубку давление в манжете измеряется манометром 4. Тот, кто слушает звук в фонендоскопе (врач, медсестра или сам пациент), – начинает с помощью вентиля 6 понемногу уменьшать ("стравливать") давление в манжете со скоростью 1-5 мм рт. ст. за секунду. Когда давление в манжете сравнивается с систолическим, кровь в моменты систолы получает возможность снова проталкиваться по артерии. Благодаря этому за манжетой снова слышится звук пульсации крови. В момент возобновления пульсаций надо сразу же считать значение давления на манометре. Оно и является систолическим давлением. Продолжая стравливать давление и слушая звуки пульсации крови через фонендоскоп, надо теперь уловить момент, когда интенсивность этих звуков резко уменьшается. Давление, которое в этот момент показывает манометр, и принимают за диастолическое значение. Ведь интенсивность пульсаций резко уменьшается именно потому, что, как только внешнее давление на артерию становится меньше диастолического, кровь во всех фазах сердечного цикла проходит по артериям без напряжения, следствием чего и становится значительное ослабление звука пульсаций.
Таким образом, звук пульсации крови в артерии и является здесь тем первичным информационным сигналом, который позволяет измерять артериальное давление крови. Поэтому тонометры и относим мы к классу акустических сенсоров. Тонометры являются активными сенсорами потому, что они активно воздействуют на кровеносные артерии, оказывая на них меняющееся внешнее давление. Т.е. манжета служит в тонометре узлом активного влияния на контролируемый объект (кровеносные артерии). А фонендоскоп служит акустическим чувствительным элементом, позволяющим наблюдать реакцию объекта на соответствующее воздействие.
