Для оценки деятельности сердечно-сосудистой системы используют следующие характеристики: пульс, систолическое и диастолическое давление, тоны и шумы сердца, импеданс тканей.
Для регистрации частоты периферического пульса наиболее часто используются пъезоэлектрические преобразователи, основанные на пъезоэлектрическом эффекте (возникновение электрических зарядов разных знаков на противоположных поверхностях некоторых кристаллических тел при их механических деформациях). Такие датчики относят к числу активных (питание от внешнего источника) биоуправляемых датчиков. Конструктивно они выполняются в виде таблеток диаметров 10-15 мм и высотой 3-5 мм. Датчики такой конструкции, приложенные к стенке артерии, дают на выходе импульсный сигнал, частота следования импульсов которого совпадает с частотой пульса.
Измерение частоты пульса можно также производить с помощью фотодатчиков. Принцип работы основан на использовании эффекта изменения степени поглощения светового потока, проходящего через ткань, в зависимости от кровенаполнения ткани. Чувствительных элементом таких датчиков является фотосопротивление. Величина светового потока, падающего на светочувствительный элемент, определяет значение тока, проходящего через фотодатчик. Изменение этого значения соответствует изменению количества поглощенного света. Последнее зависит же от типа ткани, ее толщины и кровенаполнения. Поскольку первые два параметра не изменяются в процессе исследования, выходной сигнал фотодатчика характеризует кровенаполнение исследуемой части тела. Кровенаполнение изменяется в такт с сокращениями сердца, что позволяет судить о частоту пульса. Фотодатчики пульса обычно крепятся на мочке уха или ногтевой фаланге пальца руки.
Еще одним важным параметром, характеризующем состояние сердечно-сосудистой системы является артериальное давление. Его измерение может осуществляться двумя принципиально различными методами: косвенно (по методике Рива-Роччи—Короткова) и непосредственно (катетеризацией артерии и полости сердца). Остановимся более подробно на неинвазивной методике определения артериального давления Короткова. Накладывают манжету (на плечевую артерию или палец), накачивают воздух- происходит сжатие сосуда и прекращение тока крови. При расслабленной мускулатуре давление воздуха внутри манжеты равно давлению в мягких тканях. Затем выпускают воздух, когда давление станет равным систолическому, кровь пробъется через сдавленную артерию- возникает турбулентное течение. При уменьшении давления происходит резкое снижение шумов, что свидетельствует о восстановлении ламинарного течения. Значение давления в манжете соответствует диастолическому давлению.
Рассмотрим более подробно датчики давления, разработанные с использованием монолитного кремниевого пьезорезистора, который генерирует изменяющееся в зависимости от величины давления напряжение на выходе. Резистивный элемент, который представляет собой датчик напряжений, ионно имплантирован в тонкую кремниевую диафрагму. Малейшее давление на диафрагму приводит к изменению сопротивления датчика напряжений, что в свою очередь изменяет напряжение на выходе пропорционально приложенному давлению. Датчик напряжений является составной частью диафрагмы, благодаря чему устраняются температурные эффекты, возникающие из-за разницы в тепловых расширениях датчика и диафрагмы. Параметры на выходе самого датчика деформаций зависят от температуры, так что при использовании в диапазоне температур, превышающих допустимые значения, требуется компенсация. В узких диапазонах температур, например от 00С до 850С, в этом качестве может быть использована простая резисторная схема. В диапазоне температур от –400С до +1250С потребуются расширенные компенсационные схемы.