Имитационная модель руки человека для поверки средств измерения артериального давления и частоты сердечных сокращений

Имитационная модель руки человека для поверки средств измерения артериального давления и частоты сердечных сокращений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к контрольно-измерительной аппаратуре и используется в составе поверочной установки для метрологической аттестации измерителей артериального давления и частоты сердечных сокращений.

Известна установка для поверки автоматизированных средств измерений артериального давления и частоты пульса (Патент RU №2210974, А61В 5/02, опубл. 27.08.03, Бюл. №24) - [1]. Установка содержит цилиндр, имитирующий руку пациента, задатчик пульсаций давления, имитирующий частоту пульса и содержащий кварцевый генератор частоты и электромагнит, рабочий эталон давления и частоты. Цилиндр, имитирующий руку пациента, на который надевается компрессионная манжета поверяемого средства измерения, представляет собой модель руки человека. Стержень электромагнита выполнен с упором в эластичное дно цилиндра для передачи пульсаций давления через масло на манжету с частотой, задаваемой генератором.

В конструкции вышеописанной установки пульсации давления передаются на компрессионную манжету через весь цилиндр, имитирующий руку, тогда как в реальном процессе кровообращения пульсации давления передаются только по артерии. Также необходимо отсоединение компрессионной манжеты от поверяемого средства измерения для подключения компрессионной манжеты и поверяемого средства измерения через элемент подсоединения к пневмосистеме установки, тогда как у ряда типов средств измерений отсоединение манжеты конструктивно не предусмотрено, и, следовательно, провести поверку такого прибора на этой установке невозможно.

Известна установка для комплектной поверки измерителей артериального давления и частоты сердечных сокращений по патенту RU №2223031, А61В 5/02, опубл. 10.02.04, Бюл.№4 - [2]. Установка содержит цилиндр из эластичного материала, имитирующий руку пациента, имитатор артерии пациента в виде эластичной трубки, задатчик пульсаций артериального давления, дополнительный цилиндр из эластичного материала, компрессионную манжету поверяемого средства измерения, рабочий эталон давления и блок управления. 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. Цилиндр из эластичного материала, имитирующий руку пациента, а также имитатор артерии пациента в виде эластичной трубки, жестко связанной с цилиндром, представляют собой модель руки человека.

Электромагнит колеблет стержень, который, толкая эластичное дно цилиндра, передает пульсации через масло в эластичной трубке основного цилиндра на компрессионную манжету, имитируя тем самым частоту пульса. 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.

Для сравнительного анализа с заявляемым изобретением принята модель руки человека, входящая в состав устройства для поверки автоматизированных сфигмоманометров по патенту RU №2301020, А61В 5/02 и G01L 27/00, опубл. 20.06.07, Бюл. №17 - [3]. В состав устройства входят: цилиндр, имитирующий руку человека, гибкая эластичная трубка, имитирующая артерию руки человека, блок управления, источник пульсаций давления, который содержит насос и генератор переменного расхода, один вход которого гидравлически связан с насосом, а второй вход электрически соединен с блоком управления, регулятор давления, гидравлически соединенный с насосом, рабочий эталон давления. Гибкая эластичная трубка, находящаяся в полости цилиндра, а также сам цилиндр представляют собой модель руки человека и составляют измерительный модуль. На выходе генератора переменного расхода имеются две жесткие трубки, образующие измерительный и байпасный каналы. Измерительный канал конструктивно представляет собой вышеописанный измерительный модуль (гибкая эластичная трубка и цилиндр). Измерительный модуль через рабочий эталон давления передает сигнал блоку управления и гидравлически соединен с входом регулятора давления. Выходы блока управления электрически соединены с насосом, регулятором давления, генератором переменного расхода, а входами блока управления являются выходы рабочего эталона давления.

Измерение систолического, диастолического давления и частоты сердечных сокращений проводят сфигмоманометром на цилиндре, имитирующем руку человека.

Однако данное устройство можно использовать только для поверки сфигмоманометров с манжетой на плечо.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в расширении номенклатуры поверяемых автоматизированных сфигмоманометров с манжетами как на плечо, так и на запястье на одном и том же устройстве поверки.

Технический результат достигается тем, что в имитационной модели руки человека для поверки средств измерения артериального давления и частоты сердечных сокращений, содержащей цилиндр для присоединения компрессионной манжеты первого типа сфигмоманометра, в котором размещена эластичная трубка, имитирующая плечевую артерию руки человека, новым является то, что она содержит второй цилиндр для присоединения компрессионной манжеты второго типа сфигмоманометра, в котором размещена эластичная трубка с запорно-регулирующим элементом, имитирующая артерию на запястье руки человека, при этом полости цилиндров выполнены с возможностью их гидравлического объединения.

Имитационная модель руки человека для поверки средств измерения артериального давления и частоты сердечных сокращений содержит запорно-регулирующий элемент соединительный, гидравлически объединяющий цилиндры.

В эластичной трубке, имитирующей плечевую артерию руки человека, установлен запорно-регулирующий элемент байпасного канала.

В данном устройстве используются последовательное соединение двух измерительных модулей (участков поверки сфигмоманометров на плечо и на запястье), запорно-регулирующий элемент байпасного канала, а также запорно-регулирующий элемент соединительный. Все это дает возможность проводить поверку двух типов сфигмоманометров на одном и том же устройстве как одновременно, так и по отдельности.

Использование отрегулированных в соответствующем режиме запорно-регулирующего элемента соединительного, гидравлически объединяющего цилиндры, запорно-регулирующего элемента эластичной трубки, имитирующей артерию на запястье руки человека, запорно-регулирующего элемента байпасного канала позволяет с высокой степенью точности передать пульсации рабочей жидкости на компрессионные манжеты поверяемых средств измерений, моделируя артериальное и капиллярное кровообращения. Все это позволяет с достаточной точностью приблизить технические процессы измерения артериального давления и частоты сердечных сокращений, происходящие при поверке, к реальным процессам измерения артериального давления и частоты сердечных сокращений у человека.

Сущность изобретения поясняется фиг.1 и фиг.2, где:

Фиг.1 - Имитационная модель руки человека для поверки средств измерения артериального давления и частоты сердечных сокращений;

Фиг.2 - Схема функционирования контрольно-измерительной системы на базе имитационной модели руки человека для поверки средств измерения артериального давления и частоты сердечных сокращений.

Здесь:

1 - первый цилиндр;

2 - второй цилиндр;

3 - эластичная трубка, имитирующая плечевую артерию руки человека;

4 - эластичная трубка, имитирующая артерию запястья руки человека;

5 - запорно-регулирующий элемент байпасного канала;

6 - запорно-регулирующий элемент второго измерительного модуля;

7 - запорно-регулирующий элемент соединительный;

8 - перегородка непроницаемая;

9 - компрессионная манжета сфигмоманометра с манжетой на плечо;

10 - сфигмоманометр с манжетой на плечо;

11 - компрессионная манжета сфигмоманометра с манжетой на запястье;

12 - сфигмоманометр с манжетой на запястье;

13 - первый рабочий эталон давления и частоты;

14 - второй рабочий эталон давления и частоты;

15 - насос;

16 - генератор переменного расхода;

17 - блок управления.

Имитационная модель руки состоит из двух цилиндров 1 и 2, в которых размещены эластичные трубки 3 и 4, имитирующие соответственно плечевую артерию и артерию на запястье руки человека. Регулирование расхода рабочей жидкости в трубке 4 осуществляется запорно-регулирующим элементом 6. Регулирование расхода рабочей жидкости в трубке 3 осуществляется запорно-регулирующим элементом 5. Цилиндры 1 и 2 разделены перегородкой непроницаемой 8, в которой установлен запорно-регулирующий элемент соединительный 7, который выполняет функцию гидравлического объединения цилиндров 1 и 2, выравнивая соответствующие давления в них для более точной передачи пульсаций рабочей жидкости на компрессионные манжеты поверяемых средств измерений. На цилиндр 1 надевается компрессионная манжета 9 поверяемого сфигмоманометра 10, на второй цилиндр 2 - компрессионная манжета 11 поверяемого сфигмоманометра 12. Для контроля давления и частоты пульса служат рабочие эталоны давления и частоты 13 и 14, которые подключены к цилиндрам 1 и 2 соответственно.

Устройство работает следующим образом.

1. При поверке сфигмоманометров с манжетой на плечо.

С помощью блока управления 17 задаются требуемые значения давления и частоты. Сформированный сигнал поступает на вход насоса 15 и генератора переменного расхода 16, с помощью которых в эластичную трубку 3 первого измерительного модуля нагнетается рабочая жидкость с заданными давлением и частотой пульсаций. Запорно-регулирующий элемент 5 при этом открыт, запорно-регулирующий элемент 6 закрыт.

В процессе движения жидкости через гидросистему первого измерительного модуля измеряемое давление и частоту воспринимает как поверяемый сфигмоманометр 10, так и рабочий эталон давления и частоты 13, результаты измерения которых сопоставляются.

Первый измерительный модуль через рабочий эталон давления и частоты 13 передает сигнал блоку управления 17, который вырабатывает требуемые управляющие сигналы для корректировки параметров гидросистемы (давления и частоты пульсаций).

2. При поверке сфигмоманометров с манжетой на запястье.

В эластичную трубку 4 второго измерительного модуля с помощью насоса 15 и генератора переменного расхода 16 нагнетается рабочая жидкость с заданными давлением и частотой пульсаций. Запорно-регулирующий элемент 6 открыт, запорно-регулирующий элемент 5 закрыт.

В процессе движения жидкости через гидросистему второго измерительного модуля измеряемое давление и частоту воспринимает как поверяемый сфигмоманометр 12, так и рабочий эталон давления и частоты 14.

Второй измерительный модуль через рабочий эталон давления 14 передает сигнал блоку управления 17, который вырабатывает требуемые управляющие сигналы для корректировки параметров гидросистемы (давления и частоты пульсаций).

3. При одновременной поверке сфигмоманометров с манжетами на плечо и на запястье.

С помощью блока управления 17 задаются требуемые значения давления и частоты. Сформированный сигнал поступает на вход насоса 15 и генератора переменного расхода 16, с помощью которых в эластичную трубку первого измерительного модуля нагнетается рабочая жидкость с заданными давлением и частотой пульсаций. Запорно-регулирующие элементы 5 и 6 при этом открыты. Рабочая жидкость протекает как через трубку 3, имитирующую плечевую артерию руки человека, так и через трубку 4, имитирующую артерию на запястье руки человека.

Запорно-регулирующий элемент соединительный 7 обеспечивает гидравлическое объединение цилиндров 1 и 2 для более точной передачи пульсаций рабочей жидкости на компрессионные манжеты поверяемых средств измерений при поверке сфигмоманометров как с манжетой на плечо, так и на запястье, выравнивая давление в них.

Таким образом, предложено устройство, которое может применяться как для поверки автоматизированных сфигмоманометров с манжетой на плечо, так и для поверки автоматизированных сфигмоманометров с манжетой на запястье, причем как вместе, так и по отдельности. При этом решение данного устройства несложно в исполнении, просто и надежно в работе.

1. Имитационная модель руки человека для поверки средств измерения артериального давления и частоты сердечных сокращений, содержащая цилиндр для присоединения компрессионной манжеты первого типа сфигмоманометра, в котором размещена эластичная трубка, имитирующая плечевую артерию руки человека, отличающаяся тем, что она содержит второй цилиндр для присоединения компрессионной манжеты второго типа сфигмоманометра, в котором размещена эластичная трубка с запорно-регулирующим элементом, имитирующая артерию на запястье руки человека, при этом полости цилиндров выполнены с возможностью их гидравлического объединения.

2. Имитационная модель руки человека для поверки средств измерения артериального давления и частоты сердечных сокращений по п.1, отличающаяся тем, что она содержит запорно-регулирующий элемент соединительный, гидравлически объединяющий цилиндры.

3. Имитационная модель руки человека для поверки средств измерения артериального давления и частоты сердечных сокращений по п.1, отличающаяся тем, что в эластичной трубке, имитирующей плечевую артерию руки человека, установлен запорно-регулирующий элемент байпасного канала.