АВТОНОМНЫЙ ОПТИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ РАСХОДА ЖИДКОСТИ ДЛЯ МЕДИЦИНСКОЙ КАПЕЛЬНИЦЫ

Заявляемое в качестве полезной модели техническое решение относится к области медицинской техники и предназначено для использования в капельницах, осуществляющих инфузию жидкого лекарственного препарата человеку или животному.
Заявляемое техническое решение применяется при капельном вливании жидкостей, в частности лекарственных средств или препаратов/компонентов крови в венозный сосуд кровеносной системы человека. Задача измерения расхода вливаемой жидкости при капельной инфузии лекарственных препаратов является важной задачей в целях обеспечения безопасности человека и повышения эффективности лечения.
Известна автоматическая детекторная и сигнальная система для медицинской капельницы (аналог) по свидетельству России на полезную модель №36980 от 30.09.2003 г., МПК: А61М 5/14, G08B21/00, опубликованному 10.04.2004 г., которая включает в себя емкость для лекарственной жидкости, прозрачный цилиндр индикации расхода, трубку, контроллер расхода и шприц, а также содержит зажим, расположенное на нем средство детектирования, устройство сигнализации, подключенное к указанному средству детектирования, и средство для обеспечения качаний передатчика капель, причем зажим приспособлен для его крепления на наружной поверхности указанного цилиндра индикации без сдавливания или деформирования этого цилиндра, а на двух противоположных захватах указанного зажима выполнены соответствующие впадины; указанное средство детектирования включает в себя излучатель и приемник, которые порознь расположены во впадинах указанного зажима, чтобы указанный излучатель и указанный приемник были разнесены друг от друга указанным цилиндром индикации, находясь лицом друг к другу, когда указанный зажим закреплен на указанном цилиндре индикации на заданной высоте; указанное устройство сигнализации подключено к указанному средству детектирования посредством проводника для приема сигналов от указанного средства детектирования и снабжено внутренними электронными управляющими схемами для выполнения функций детектирования и настройки; указанное средство для обеспечения качаний передатчика капель расположено внутри указанного цилиндра индикации ниже пипетки, имеющейся у капельницы и пропущенной через центр верхней крышки указанного цилиндра индикации, и содержит балансирную опору и передатчик капель, шарнирно и эксцентрически соединенный с нижним концом указанной балансирной опоры с возможностью качания вокруг этой опоры и наклона вниз участка передатчика с большей радиальной шириной при ударении капли лекарства, падающей из указанной пипетки, об указанный участок передатчика, имеющий большую радиальную ширину, за счет чего указанный захват закрепляют на указанном цилиндре индикации, а указанную медицинскую капельницу настраивают с помощью указанного контроллера расхода на вкапывание лекарственной жидкости при постоянном числе капель в минуту, указанный передатчик капель периодически подвергается ударам падающих капель лекарства, совершая колебания постоянной частоты с периодическим перекрыванием интервала между указанным излучателем и указанным приемником, имеющим большую радиальную ширину указанным участком передатчика капель для отключения указанного средства детектирования на указанном зажиме, указанные электронные схемы указанного устройства сигнализации приспособлены определять указанные периодические отключения средства детектирования и устанавливать стандартные значения числа капель или расхода в минуту для указанной конкретной операции инсталляции лекарства, а указанное устройство сигнализации запускается автоматически, когда в течение заданного периода времени наблюдается ненормальное число капель или расхода в минуту. Средство детектирования в данном аналоге приспособлено испускать и принимать инфракрасный свет, магнитные волны или излучение лазера. Устройство сигнализации аналога снабжено переключателями наружного доступа и дисплеем для работы с указанными электронными управляющими схемами указанного устройства сигнализации.
Таким образом, автоматическая детекторная и сигнальная система для медицинской капельницы по свидетельству на полезную модель №36980 содержит емкость для жидкости, колбу с двумя обжимающими обкладками, в которых располагаются источник и фотоприемник света, соединительные трубки для жидкости, шприц, блок сигнализации и дисплей. Расход количества капель определяется по принципу «затенения» фотоприемника при пролете капли между ним и источником света.
Общие технологические особенности, роднящие данный аналог с заявляемым техническим решением, состоят в наличии зажима, приспособленного для его крепления на наружной поверхности цилиндра индикации, расположенного на зажиме средства детектирования, а также в наличии устройства сигнализации, подключенного к средству детектирования.
Недостатки данного устройства включают низкую точность определения количества капель вследствие использования одного излучателя и конструктивного соединения зажима и корпуса с помощью провода; отсутствие возможности передачи результатов подсчета капель в беспроводную сеть WiFi.
Известен Автоматический емкостный измеритель расхода жидкости для медицинской капельницы (прототип) по патенту России на полезную модель № 93146 от 10.11.2009 г., МПК: G01F 23/00, G08B 21/00, А61М 5/14, опубликованному 20.04.2010 г., который включает последовательно соединенные емкость с жидким лекарственным средством, колбу с двумя облегающими по стенкам обкладками, контроллер расхода и шприц, а также последовательно соединенные блок сигнализации и дисплей, причем он дополнительно содержит генератор высокочастотных сигналов, выходом подключенный к входу первой обкладки, а между выходом второй обкладки и блоком сигнализации дополнительно включены последовательно соединенные амплитудный детектор, фильтр низкой частоты, усилитель и компаратор, при этом емкость с жидким лекарственным средством, колба, контроллер расхода и шприц соединены трубками.
Таким образом, в устройстве-прототипе для решения поставленной задачи предлагается использовать емкостный измеритель расхода жидкости для медицинской капельницы, в котором колба медицинской капельницы содержит две облегающие по стенкам обкладки, контроллер расхода и шприц, а также последовательно соединенные блок сигнализации и дисплей. Как указано в описании прототипа, поскольку корпус колбы выполнен из диэлектрика, а обкладки сделаны из токопроводящего материала, причем эти обкладки электрически между собой не соединены, то такая конструкция (колба с обкладками) представляет собой конденсатор. Авторы полезной модели-прототипа отмечают, что высокая точность работы устройства определяется тем, что независимо от оптической однородности и прозрачности материала колбы принцип работы конденсатора не нарушается, а высокая помехоустойчивость обуславливается тем, что никакие световые эффекты не влияют на электрическую цепь устройства с включенным конденсатором.
Однако, при всех вышеуказанных положительных качествах технического решения прототипа это техническое решение применимо к ограниченному типу капельниц. Поэтому недостатком прототипа является невозможность реализации автономной конструкции устройства без нарушения целостности инфузионной системы и с поддержкой совместимости с распространенными типами капельниц. Следовательно, устройство-прототип недостаточно автономно и универсально.
Цель разработки заявляемого технического решения - создание автономного устройства для оптического измерения расхода жидкости, максимально безопасного для пациента и с возможностью использования для разных типов капельниц.
Техническая задача - разработка устройства с обеспечением регистрации и подсчета капель при проведении внутривенной инфузии в автономном режиме с передачей данных о результатах подсчета в беспроводную сеть клиники без нарушения целостности инфузионной системы и с поддержкой совместимости с распространенными типами капельниц.
Достижение указанного результата обеспечивается особенностями конструкции, предполагающими крепление, совместимое с большинством инфузионных систем, а также использованием системы оптического контроля в инфракрасном диапазоне, позволяющей с достаточной точностью проводить требуемые измерения при многократной установке устройства. Также преимуществом является повышение оперативности и безопасности установки и съема системы оптического контроля внутривенной инфузии за счет использования зажима, являющегося частью конструкции корпуса устройства.
Автономный оптический измеритель расхода жидкости для медицинской капельницы представляет собой устройство, устанавливаемое на прозрачную капельную камеру (колбу цилиндра индикации капель) инфузионной системы снаружи при помощи зажима и обеспечивающее регистрацию капель с помощью системы оптических датчиков, работающих в инфракрасном диапазоне, с последующим подсчетом их количества и передачей этой информации в беспроводную сеть WiFi. Техническая сущность полезной модели заключается в конструктивном исполнении системы оптических датчиков и устройства сбора и обработки данных с последующей их передачей по беспроводной сети WIFI в одном корпусе с прижимным механизмом.
Сущность заявляемого технического решения состоит в том, что автономный оптический измеритель расхода жидкости для медицинской капельницы включает систему оптических датчиков, реализующую регистрацию капель и подсчет скорости и объема вливания, причем два источника и один приемник светового сигнала расположены в одной плоскости в корпусе, выполненном воедино с прижимным механизмом крепления для установки снаружи на цилиндрической колбе капельницы, а также включает блок сбора и обработки данных для их передачи в беспроводную сеть связи WiFi и элемент питания для автономной работы. Заявляемый автономный оптический измеритель расхода жидкости для медицинской капельницы может комплектоваться зарядным устройством с пружинным контактом.
Заявляемое техническое решение проиллюстрировано чертежом, рисунком и фотографиями:
фиг. 1 - схема расположения источников и приемника светового сигнала;
фиг. 2 - фотография установки устройства на колбу капельницы при помощи зажима;
фиг. 3 - фотография устройства в процессе работы;
фиг. 4 - эскиз изображения устройства в процессе работы.
Позиции чертежа следующие:
1 - колба капельницы;
2 - корпус;
3 - оптический датчик (приемник) света;
4 - оптические источники (излучатели) света - два светодиода;
5 - индикатор;
6 - кнопка инициализации.
Автономный оптический измеритель расхода жидкости устанавливается на колбу капельницы 1 с помощью прижимного механизма, выполненного совместно с корпусом устройства конструктивно в виде единого целого. Корпус 2 соединяется с прижимным механизмом с помощью шарнира с пружиной, которая удерживает измеритель на колбе капельницы в процессе использования. Корпус имеет форму «капли» с габаритами 7×4×4 см, включая ручки прижимного механизма (фиг. 4).
Для регистрации капель используется система оптических датчиков, которая включает оптический приемник светового потока 3 и два оптических излучателя (источников света) в инфракрасном диапазоне 4, установленных диаметрально противоположно приемнику 3 в одной плоскости, перпендикулярно центральной (осевой) линии колбы, имеющей цилиндрическую форму.
Излучатели 4 располагаются на расстоянии 5-7 мм относительно друг друга на равном расстоянии относительно прямой, проходящей через приемник 3 и точку, образованную пересечением центральной (осевой) линии колбы капельницы и плоскости оптических датчиков. При установке обеспечивается направленность излучателей 4 на приемник 3.
Таким образом, при внешнем диаметре колбы 15-16 мм углы между лучами, образованными источниками света 4 и прямой, проходящей через приемник 3 и точку, образованную пересечением центральной (осевой) линии колбы капельницы и плоскости оптических датчиков, составляет 17-25°.
Учитывая разницу в габаритах источников и приемников световых сигналов в инфракрасном диапазоне, излучатели 4 устанавливаются со стороны, противоположной креплению прижимного механизма к корпусу устройства 2. Это позволяет обеспечить требуемую точность установки датчиков в условиях незначительных дефектов установочных отверстий в корпусе.
Автономный оптический измеритель расхода жидкости также содержит в своем составе устройство сбора и обработки данных, в состав которого входят блок сбора информации, микроконтроллер типа STM32L100RB и блок передачи информации в беспроводную сеть (WI-FI модуль типа ESP8266).
Устройство работает следующим образом.
Устройство устанавливается с помощью прижимного механизма на колбу капельницы 1 (фиг. 2, 4).
Запуск процедуры подсчета осуществляется нажатием кнопки инициализации 6. После этого устройство начинает регистрацию и подсчет капель (фиг. 3), о чем сигнализирует мигание индикатора 5.
Периодически информация о количестве капель и текущей скорости вливания (отношение количества капель к продолжительности процедуры - времени, прошедшего с ее начала) передается в виде формального сообщения в сеть WiFi, что обеспечивает возможность приема этой информации в программное приложение на мобильном устройстве связи медсестры.
В момент прекращения процедуры (идентифицируется в случае существенной задержки между каплями, от 10 интервалов дискретизации), соответствующее уведомление высылается в беспроводную сеть связи, индикатор зеленый, не мигает.
По сравнению с известными предлагаемое устройство обладает автономностью, следствием которой является удобство установки, оперативность идентификации событий и безопасность.
Возможность многократного воспроизведения заявляемого устройства проистекает из способа его изготовления, этот способ является промышленным и годен для производства большого количества одинаковых изделий.
Подобное сочетание универсальности, достижения возможности изготовления компактного безопасного и удобного в применении прибора с относительной простотой изготовления в прототипе не достигнуто.
Исходя из вышеизложенного можно сделать вывод о том, что заявляемое техническое решение соответствует критериям «новизна» и «промышленная применимость».