Урофлоуметр
UROFLOWMETER

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам диагностики урологических заболеваний.
Известен автономный флоуметр гравитационного типа, содержащий корпус с подвижной крышкой, опирающейся на динамометрические датчики, соединенные с размещенным внутри корпуса устройством обработки информации и запоминающим устройством, причем последнее имеет возможность подключения к внешнему считывающему устройству, а также включает мочеприемный конус с отсекателем струи, емкость для сбора мочи, устанавливаемую на крышку и блок питания (см. Рекламный проспект фирмы DANTEC (Дания) «Домашний флоуметр DA САРО», 1995).
Пациент через определенный промежуток времени, в зависимости от объема памяти запоминающего устройства, должен доставлять флоуметр в лабораторию, где происходит считывание информации и ее обработка на внешнем устройстве. Это ухудшает эксплуатационные характеристики устройства, кроме того, отсутствие полностью автоматизированного режима работы устройства, требующее перед проведением замеров включать прибор нажатием педали, приводит к искажению результатов измерений, поскольку многие, особенно пожилые люди, часто забывают это делать.
Известен также урофлоуметр, содержащий датчик веса, смонтированный с возможностью восприятия веса мерной кружки, средства предварительной обработки сигнала датчика веса, микроконтроллер, выполненный с возможностью обработки результатов измерения, сообщенный с таймером, со средством запоминания обработанных результатов измерения потока мочи и со средством обмена данными с внешним персональным компьютером (RU № 117129, А61В5/20, 2001).
Недостаток этого устройства – снижение достоверности результатов измерений из-за динамических нагрузок, возникающих при перемещениях пациента и/или транспортировке урофлоуметра до места измерения и обратно в лабораторию. Это объясняется наличием в конструкции урофлоуметра датчика веса, который не «различает» динамические нагрузки, возникающие в процессе шагания пациента из-за колебаний прибора, и нагрузки, подлежащие измерению, возникающие при приеме мочи в мерную кружку.
Задачей, для решения которой предлагается изобретение, является повышение достоверности результатов измерений за счет исключения влияния на них динамических нагрузок, возникающих при перемещениях пациента и/или транспортировке урофлоуметра до места измерения и обратно в лабораторию.
Технический результат, проявляющийся при решении поставленной задачи, выражается в выявлении факта перемещения пациента и блокировании работы урофлоуметра при выявленных перемещениях пациента и/или транспортировке урофлоуметра до места измерения и обратно в лабораторию, что исключает влияние динамических нагрузок на достоверность результатов измерений во время транспортировки или перемещении в пределах помещения, где будет проводиться измерение.
Для решения поставленной задачи урофлоуметр, содержащий автономный источник электропитания, датчик веса, смонтированный с возможностью восприятия веса мерной кружки, средства предварительной обработки сигнала датчика веса, микроконтроллер, выполненный с возможностью обработки результатов измерения, сообщенный с таймером, со средством запоминания обработанных результатов измерения потока мочи и со средством обмена данными с внешним персональным компьютером, отличается тем, что урофлоуметр дополнительно снабжен электронным датчиком, выполненным с возможностью сигнализации об изменении положения прибора в пространстве, подключенным к микроконтроллеру, с возможностью прекращения процедуры обработки результатов измерения во время транспортировки или перемещения пациента с урофлоуметром. При этом в качестве датчика использован электронный прибор, например акселерометр, или компас, или гироскоп.
Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию "новизна".
При этом признаки отличительной части формулы изобретения обеспечивают решение комплекса функциональных задач.
Признаки «...урофлоуметр дополнительно снабжен электронным датчиком, выполненным с возможностью сигнализации об изменении положения прибора в пространстве» обеспечивают возможность фиксации ускорений, начинающих действовать на урофлоуметр при ходьбе пациента с ним, или перемещении прибора до места измерения и обратно в лабораторию, или изменении пространственного расположения прибора. Тем самым выявляется начало периода, когда прибор должен быть выключен из работы, во избежание получения недостоверных результатов.
Признаки, указывающие, что датчик подключен «к микроконтроллеру, с возможностью прекращения процедуры обработки результатов измерения во время транспортировки или перемещения пациента с урофлоуметром», обеспечивают отключение урофлоуметра при ходьбе пациента с ним или перемещении прибора до места измерения и обратно в лабораторию, что исключает фиксацию урофлоуметром всех артефактов, связанных с помехой, генерируемой датчиком веса при перемещении прибора. Соответственно, исключаются помехи при транспортировке урофлоуметра до места измерения и обратно в лабораторию.
Указание на то, что использован электронные компас, или гироскоп, или акселерометр, обеспечивает сопряжение датчиков с микроконтроллером, управляющим работой устройства, с выработкой управляющего сигнала для измерительной схемы.
На фиг.1 дана электронная схема устройства; на фиг.2 схематически показан разрез устройства.
На чертежах показаны 1 – датчик веса, 2 – усилитель, 3 – аналого-цифровой преобразователь, 4 – микроконтроллер (устройство управления), 5 – средство запоминания обработанных результатов измерения потока мочи, 6 – таймер, 7 – средство обмена с внешним устройством (компьютером), 8 – электронный датчик, 9 - мерная кружка, 10 - стаканообразный корпус, с подвижной крышкой 11, опирающейся на шарнир 12 и датчик веса 1, который, через цепочку, включающую усилитель 2 и аналого-цифровой преобразователь 3, соединен с микроконтроллером 4. Микроконтроллер 4 соединен со средством 5 запоминания обработанных результатов измерения потока мочи, таймером 6, средством 7 обмена с внешним устройством (компьютером – на чертежах не показан) и электронным датчиком 8 (электронным компасом, или гироскопом, или акселерометром).
Кроме того, на чертежах показаны смонтированные на штанге 13 приемный конус 14 с отсекателем струи 15, а также мерная кружка 9, снабженная делениями для сбора мочи, устанавливаемая на выступ 16 крышки 11, выполненный по выемке 17 в дне кружки 9, и аккумулятор 18, емкость которого должна обеспечить требуемое количество измерений. Микроконтроллер 4, средство запоминания 5 и аккумулятор 18 смонтированы на плате 19. Электронный акселерометр 8 смонтирован в стаканообразном корпусе 10.
В качестве микроконтроллера 4 может быть использован микроконтроллер ARM CortexM4F с возможностью реализации функций память ОЗУ и ПЗУ.
В качестве датчика веса 1 использован динамометрический датчик известной конструкции, выполненный на базе тензометрических датчиков, рабочие параметры которого соответствуют рабочим характеристикам устройства.
В качестве средства предварительной обработки сигнала датчика веса 1 использована цепочка, включающая усилитель 2 и аналого-цифровой преобразователь 3 известной конструкции, рабочие параметры которых соответствуют рабочим характеристикам устройства.
В качестве средства 7 обмена с внешним устройством использован, например,USB-порт.
В качестве электронного акселерометра 8 может быть использована микросхема kxps5-2050, являющаяся экономичным 3-осевым интегральным цифровым акселерометром, содержащим в одном низкопрофильном корпусе (габаритами 3х5х0,9 мм) сенсорные элементы чувствительностью от ±1.5g до ±6g. Полоса пропускания датчика задается пользователем. Как альтернатива этому может быть использована микросхема фирмы STM (LSM330DLC или LIS3DH).
Средство 5 запоминания обработанных результатов измерения потока мочи включает разъем для подключения флеш-карты памяти Micro SD и встроенную Flash-память.
Энергопотребление узлов урофлоуметра мало, поэтому при использовании (в процессе измерений) он постоянно включен и находится в постоянном ждущем режиме. Струя мочи через конус 14 стекает без напора по стенкам отсекателя струи 15 в мерную кружку 9. Динамика мочеиспускания регистрируется датчиком веса 1, сигнал с которого после усиления и аналого-цифрового преобразования обрабатывается микроконтроллером 4, а полученная информация запоминается средством 5 запоминания обработанных результатов измерения потока мочи. После проведения необходимого числа измерений, информация со средства 5 через средство 7 обмена (разъем) считывается внешним считывающим устройством (например, персональным компьютером). При неавтономной работе, например в составе урологического диагностического комплекса, сигнал с датчика 4 непосредственно снимается через средство 7 обмена внешним устройством (компьютером – на чертежах не показан), входящим в состав урофлоуметра.
В процессе мочеиспускания перемещение пациента запрещается. После завершения мочеиспускания, при ходьбе пациента с прибором или при перемещении прибора до места измерения и обратно в лабораторию, акселерометр 8 выявляет начало процесса движения, т.е. определяет период, когда прибор должен быть выключен из работы, во избежание получения недостоверных результатов, при этом на один из управляющих входов микроконтроллера подается соответствующих сигнал, обеспечивающий остановку процесса фиксации результатов измерений с датчика веса 4. Таким образом, исключается искажение результатов измерений.