Патент на изобретение №2301020

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВЕРКИ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СФИГМОМАНОМЕТРОВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к контрольно-измерительной аппаратуре и предназначено для метрологической аттестации измерителей артериального давления и частоты сердечных сокращений. Устройство содержит цилиндр, имитирующий руку человека, с надетой на него компрессионной манжетой поверяемого сфигмоманометра, трубку, имитирующую артерию руки человека, рабочий эталон давления, источник пульсаций давления, блок стабилизации давления и блок управления. Входы блока управления соединены с выходами рабочего эталона давления, а выходы – с входами источника пульсаций давления. Трубка, имитирующая артерию руки человека, размещена в полости цилиндра, имитирующего руку человека. Одним концом трубка соединена с первым гидравлическим выходом источника пульсаций давления, а другим через рабочий эталон давления – с входом регулятора давления. Второй гидравлический выход источника пульсаций давления является байпасным каналом и соединен с входом регулятора давления, электрически соединенного с блоком управления. Изобретение позволяет повысить точность поверки средств измерений артериального давления и частоты пульса при уменьшении времени его проведения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к контрольно-измерительной аппаратуре и предназначено для метрологической аттестации измерителей артериального давления и частоты сердечных сокращений.

Известна установка для поверки автоматических и полуавтоматических измерителей артериального давления и частоты пульса фирмы «OMRON CORPORATION» (Рекомендация, Государственная система обеспечения единства измерения. Измерители артериального давления и частоты пульса автоматические и полуавтоматические OMRON и MARSHALL, Методика поверки МИ 2582-2000, Всероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измерений (ВНИИОФИ) Госстандарта России, М., 2000) – [1], которая состоит из прибора для испытаний измерителей артериального давления, манжеты, цилиндров для компрессионных манжет, имитатора (задатчика) пульсаций давления в компрессионной манжете, жестких камер, нагнетателя воздуха, электронных блоков, пневмосистемы со специальными металлическими и пластмассовыми штуцерами, трубками, заглушками и переходниками для подключения к пневмосистеме прибора. Для установки характерна применимость ограниченного количества типов приборов, наличие методической погрешности измерений при поверке, связанной с вынужденным отходом от имитации процесса измерений, происходящего в действительности, и невозможность проведения комплектной поверки, при которой определяют метрологические характеристики средства измерения, присущие ему как единому целому. В данном случае возможна только поэлементная поверка, которую проводят, когда неосуществима комплектная поверка (РМГ 29-99, п.п.13.20 и 13.21. Рекомендации по межгосударственной стандартизации, ГСИ. Метрология. Основные термины и определения, ИПК, Издательство стандартов, 2000) – [2].

Известно устройство «Генератор переменного расхода» (Авторское свидетельство СССР №637722, G01F 25/00, Генератор переменного расхода, опубл. 15.12.78 Бюл. №46) – [3] для определения динамических характеристик расходомеров, содержащий ротор в форме цилиндра, усеченного плоскостью под углом его продольной оси, пустотелый цилиндрический статор с прорезью прямоугольной формы по образующей цилиндра на диаметрально противоположной имеющей прорези стороне статора, внутренняя полость которого через дополнительную прорезь соединена дополнительным участком трубопровода со сливным трубопроводом, генератор дополнительно снабжен дроссельным устройством, размещенным в сливном трубопроводе.

Известно изобретение «Установка для поверки автоматизированных средств измерений артериального давления и частоты пульса» по патенту RU №2210974, А61В 5/02, опубликованный 27.08.03 Бюл. №24, – [4], которая содержит цилиндр, имитирующей руку пациента, для компрессионной манжеты поверяемого средства измерения, рабочий эталон давления, задатчик пульсаций давления, имитирующий частоту пульса и содержащий кварцевый генератор частоты и электромагнит, стержень которого выполнен с упором в эластичное дно цилиндра для передачи пульсаций давления через масло на манжету с частотой, задаваемой генератором, блок управления, устройство нагнетания воздуха и элементы соединения пневмосистемы. Здесь пульсации давления передаются на компрессионную манжету через весь цилиндр, имитирующий руку, тогда как в реальном процессе пульсации давления передаются только по артерии, а также необходимо отсоединение компрессионной манжеты от поверяемого средства измерения для их подключения через элемент подсоединения к пневмосистеме установки, тогда как у ряда типов средств измерений отсоединение манжеты конструктивно не предусмотрено и, следовательно, провести поверку такого средства на этой установке невозможно.

Наиболее близким к заявленному изобретению и совпадающим с ним по назначению является изобретение «Установка для комплектной поверки артериального давления и частоты сердечных сокращений» по патенту RU №2223031, А61В 5/02, опубликованный 10.02.04. Бюл.№4 – [5]. Установка содержит источник пульсаций артериального давления в виде цилиндра из эластичного материала, компрессионную манжету поверяемого средства измерения, рабочий эталон давления, имитирующий частоту пульса, блок управления и имитатор артерии пациента в виде эластичной трубки, жестко связанной с цилиндром и соединенной с дополнительным цилиндром из эластичного материала. Компрессионная манжета надета на трубку и цилиндр. Задатчик пульсаций давления содержит кварцевый генератор частоты и электромагнит, стержень которого находится в плотном соприкосновении с дном дополнительного цилиндра. Трубка и цилиндр заполнены жидкой средой. Трубка свободным концом соединена с камерой для гашения пульсаций (блок стабилизации давления), заполненной жидкой средой.

Задатчик пульсаций давления содержит кварцевый генератор частоты и электромагнит, стержень которого плотно соприкасается с эластичным дном дополнительного цилиндра гидросистемы, который затем переходит в эластичную трубку, которая заканчивается, в свою очередь, камерой, являющейся гасителем пульсаций. Электромагнит колеблет стержень, который, толкая эластичное дно цилиндра, передает пульсации через масло в эластичной трубке на компрессионную манжету, имитируя тем самым частоту пульса в диапазоне 0,5-4 Гц (30-240 ударов в минуту) с дискретностью 0,5 Гц и пределами относительной погрешности 0,1%. Цилиндр соединен с рабочим эталоном давления, представляющим собой измерительный преобразователь разности давления (дифманометр) с пределами допускаемой приведенной погрешности ±0,075% в диапазоне измерения от 4 до 40 кПа (30-300 мм рт.ст.). Плюсовая камера дифманометра соединена трубкой пневмосистемы с цилиндром, а минусовая камера связана с атмосферой. Работой установки управляет блок управления, собранный на базе персонального компьютера. В блок управления заносится исходная информация, используемая при поверке, сюда же поступают сигналы с рабочего эталона давления, которые затем обрабатываются, отсюда же выдаются команды на электромагнит кварцевого генератора. Поверку тонометров осуществляют следующим образом.

– В блок управления заносят эталонные значения измеряемых величин в поверяемой точке (P_в0, P_н0, f₀).

– Воздух от устройства нагнетания поступает в манжету и по трубке в дифманометр, при этом сигнал с последнего постоянно поступает в блок управления, и давление накачиваемого воздуха высвечивается на индикаторе.

– Как только давление в компрессионной манжете превысит установленную величину Р_н0, блок управления даст команду на кварцевый генератор частоты, который запускает колебание стержня электромагнита с частотой f₀. Пульсации давления от колебаний стержня через дно цилиндра, затем эластичную трубку передаются на манжету и через нее – в поверяемый тонометр.

– Как только давление в гидросистеме возрастет до значения Р_в0, блок управления дает команду на кварцевый генератор частоты, который прекращает колебания стержня электромагнита с частотой f₀.

– Согласно программам, заложенным в автоматизированные тонометры, после превышения давления в манжете систолического значения P_в0 устройство нагнетания не выключают и давление в манжете еще некоторое время продолжает повышаться. В случае полуавтоматизированных тонометров нагнетание воздуха указанным образом проводится в ручном режиме.

– Затем открывают выпускной вентиль на поверяемом тонометре, и давление в манжете начинает уменьшаться, при этом его непрерывно измеряют с помощью дифманометра, измерительный сигнал с которого передается в блок управления.

– Как только давление в манжете упадет до значения P_в0, блок управления даст команду на кварцевый генератор частоты, который запускает колебания стержня электромагнита с частотой f₀.

– Воздух продолжают стравливать дальше, и как только давление в гидросистеме достигнет значения Р_н0, блок управления дает команду на прекращение колебаний стержня электромагнита. Затем на дисплее поверяемого тонометра появляются цифры (P_в, P_н, f), которые сравнивают с эталонными значениями измеряемых величин в данной точке (P_в0, P_н0, f₀). Аналогично тонометр поверяют еще в нескольких точках, после чего принимают решение о его пригодности или непригодности для дальнейшего применения.

Изобретение решено с достижением технического результата – уменьшение методической составляющей погрешности измерения, но здесь наблюдается отход от имитации реального процесса измерения артериального давления и частоты пульса, т.к. трубка, имитирующая артерию руки, плотно соприкасается с цилиндром, на который надевается компрессионная манжета, что не обеспечивает необходимую точность поверки.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении точности поверки средств измерений артериального давления и частоты пульса.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для поверки автоматизированных сфигмоманометров, содержащем цилиндр, имитирующий руку человека, с надетой на него компрессионной манжетой поверяемого сфигмоманометра, трубку, имитирующую артерию руки человека, рабочий эталон давления, источник пульсаций давления, блок стабилизации давления, блок управления, входы которого соединены с выходами рабочего эталона давления, а выходы – со входами источника пульсаций давления, рабочего эталона давления, новым является то, что трубка, имитирующая артерию руки человека, размещена в полости цилиндра, имитирующего руку человека, и соединена одним концом с первым гидравлическим выходом источника пульсаций давления, а другим – через рабочий эталон давления с входом регулятора давления, при этом второй гидравлический выход источника пульсаций давления является байпасным каналом и соединен с входом регулятора давления, электрически соединенного с блоком управления. Источник пульсаций давления содержит насос и генератор переменного расхода, первый гидравлический выход которого является входом трубки, имитирующей артерию руки человека, а второй – является байпасным каналом, причем вход генератора переменного расхода гидравлически соединен с выходом насоса, гидравлический вход которого является выходом регулятора давления.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где:

1 – источник пульсаций давления;

2 – генератор переменного расхода;

3 – насос;

4 – рабочий эталон давления;

5 – цилиндр, имитирующий руку человека;

6 – трубка, имитирующая артерию человека;

7 – измерительный канал;

8 – байпасный канал;

9 – блок управления;

10 – блок стабилизации давления;

11 – регулятор давления;

12 – компрессионная манжета;

13 – сфигмоманометр.

Устройство для поверки автоматизированных средств измерений артериального давления и частоты сердечных сокращений содержит источник пульсаций давления 1, который содержит насос 3 и генератор переменного расхода 2, один вход которого гидравлически связан с насосом 3, а второй вход электрически соединен с блоком управления 9, представляющим собой персональный компьютер. На выходе генератора переменного расхода 2 имеются две жесткие трубки, образующие измерительный 7 и байпасный 8 каналы. Измерительный канал 7 является первым гидравлическим выходом генератора переменного расхода 2, содержит сенсорную зону в виде гибкой эластичной трубки 6, имитирующей артерию руки человека и находящейся в полости цилиндра 5, имитирующего руку человека, и через рабочий эталон давления 4, передающий сигнал на блок управления 9, гидравлически соединен с входом регулятора давления 11. К цилиндру 5, на который надевается компрессионная манжета 12 поверяемого сфигмоманометра 13, подсоединяется блок стабилизации давления 10. Устройство содержит регулятор давления 11, гидравлически соединенный с насосом 3, блок управления 9, выходы которого электрически соединены с насосом 3, регулятором давления 11, генератором переменного расхода 2, а входами блока управления 9 являются выходы рабочего эталона давления 4.

Последовательно соединенные насос 3 и генератор переменного расхода 2 образуют источник пульсаций давления 1, вход которого электрически подключен к блоку управления 9. Гидравлические выходы генератора 2 составляют измерительный 7 и байпасный 8 каналы, соединенные с входом регулятора давления 11, электрический вход которого связан с блоком управления 9. Измерительный канал 7 представляет собой жесткую трубку с выделенной сенсорной зоной в виде гибкой эластичной трубки 6, имитирующую артерию руки человека, находящуюся в полости цилиндра 5, имитирующего руку человека, на который надевается компрессионная манжета 12 поверяемого сфигмоманометра 13, кроме того, цилиндр 5 соединен с блоком стабилизации давления 10. С блоком управления 9 связан рабочий эталон давления 4, представляющий собой цифровой комплекс для измерения давления, передающий сигнал с измерительного канала 7.

Устройство работает следующим образом.

В блок управления 9 задают эталонные значения давления, сигнал с которого поступает в насос 3, и частоты, сигнал с которого поступает в генератор переменного расхода 2. Поток несжимаемой жидкости от насоса 3 через трубку постоянного сечения попадает в генератор переменного расхода 2, представляющий собой скошенный цилиндр, который, вращаясь с задаваемой от блока управления 9 частотой, равной частоте сердечных сокращений, пропускает его по двум жестким трубкам, образующим измерительный 7 и байпасный 8 каналы, по которым проходят потоки жидкости, отличающиеся противофазными синусоидальными формами. Синусоидальные пульсации давления от генератора переменного расхода 2 воспринимаются гибкой эластичной трубкой 6, имитирующей артерию руки человека и находящейся внутри полости цилиндра 5, которые через техническое масло в цилиндре 5, имитирующем руку человека, воспринимаются компрессионной манжетой поверяемого сфигмоманометра. К цилиндру 5 подсоединен блок стабилизации давления 10 для стабильного поддержания давления в цилиндре 5. Кроме поверяемого сфигмоманометра измеряемое давление и частоту воспринимает рабочий эталон давления 4 (Комплекс для измерения давления цифровой ИПДЦ модели 89018-01, Техническое описание и инструкция по эксплуатации, 3.9026.288-01 ТО) – [6], представляющий собой цифровой комплекс для измерения давления с пределом допускаемой приведенной погрешности 0,06%, который обрабатывает поступающую измерительную информацию и выдает управляющие импульсы блоку управления 9. Стабильное давление во всей системе поддерживается регулятором давления 11, воспринимающим сигналы от блока управления 9.

Измерение систолического, диастолического давления и частоты сердечных сокращений проводят сфигмоманометром на цилиндре 5, имитирующим руку человека. Полученные значения сфигмоманометра 13 сравнивают с систолическим, диастолическим давлением и частотой сердечного сокращения, задаваемыми с блока управления 9, сигналы к которому поступают от рабочего эталона давления 4. Аналогично поверяют средство измерения еще в нескольких точках и принимают решение о его пригодности или непригодности к применению.

Решаемая задача достигается, с одной стороны, созданием периодических (синусоидальных) пульсаций давления генератором переменного расхода, а с другой стороны, трубка, имитирующая артерию руки человека, находится в полости цилиндра, имитирующего руку человека, как это происходит в реальности. У прототипа оба эти признака отсутствуют.

Таким образом, предложено устройство, в котором комплектно проводится поверка автоматизированных средств измерений артериального давления и частоты сердечных сокращений, при этом решение данного устройства несложно в исполнении, просто и надежно в работе.

Формула изобретения

1. Устройство для поверки автоматизированных сфигмоманометров, содержащее цилиндр, имитирующий руку человека, с надетой на него компрессионной манжетой поверяемого сфигмоманометра, трубку, имитирующую артерию руки человека, рабочий эталон давления, источник пульсаций давления, блок стабилизации давления, блок управления, входы которого соединены с выходами рабочего эталона давления, а выходы – с входами источника пульсаций давления, отличающееся тем, что трубка, имитирующая артерию руки человека, размещена в полости цилиндра, имитирующего руку человека, и соединена одним концом с первым гидравлическим выходом источника пульсаций давления, а другим через рабочий эталон давления – с входом регулятора давления, при этом второй гидравлический выход источника пульсаций давления является байпасным каналом и соединен с входом регулятора давления, электрически соединенного с блоком управления.

2. Устройство для поверки автоматизированных сфигмоманометров по п.1, отличающееся тем, что источник пульсаций давления содержит насос и генератор переменного расхода, первый гидравлический выход которого является входом трубки, имитирующей артерию руки человека, а второй гидравлический выход является байпасным каналом, причем вход генератора гидравлически соединен с выходом насоса, гидравлический вход которого является выходом регулятора давления.

РИСУНКИ