Установка для поверки неинвазивных сфигмоманометров
APPARATUS FOR VERIFICATION OF NON-INVASIVE SPHYGMOMANOMETERS

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для поверки неинвазивных сфигмоманометров (измерителей артериального давления и частоты сердечных сокращений).
Известна установка для поверки каналов измерения давления и частоты пульса УПКД-2 (Государственный реестр №44539-10, свидетельство о регистрации типа СИ №40026), в которой имитатор пульсаций давления формирует импульсы давления воздуха, которые возникают при работе с реальным пациентом. Микроконтроллер, в соответствии с заданными параметрами, формирует огибающую пульсовых сигналов, которая позволяет имитировать значения систолического и диастолического давлений. После подключения прибора и манжеты к установке последовательно проводится поверка канала измерения частоты пульса и скорости снижения давления, затем поверяемый тонометр переводится в сервисный режим, проводится поверка канала измерения давления, а затем - герметичности его пневмосистемы.
К недостаткам установки можно отнести:
1) отсутствие компенсации задаваемых параметров давления и его пульсаций от внешних влияющих факторов (например, температуры, атмосферного давления и т.д.);
2) отсутствие одновременного и взаимосвязанного контроля каналов измерения давления и частоты пульса.
Известно изобретение «Способ и устройство калибровки тонометров с помощью имитатора пациента» по патенту RU №2328210, А61В 5/022, G09B 23/28, опубликованное 20.07.08 Бюл. №19, содержащее имитатор пациента, выполненный по форме органа пациента, используемый для измерения давления крови и пульса, трубку с жидкостью, связанную с объемом и ресивером с жидкостью, датчик статического давления жидкости и датчик колебаний давления жидкости в объеме с жидкостью, а также контактирующих с объемом с жидкостью неподвижную часть корпуса объема с жидкостью и подвижную часть корпуса объема с жидкостью, при этом подвижная часть корпуса соединена с рычагом, имеющим ось поворота с направлением поворота, приводимым в движение через эксцентрик электроприводом с регулятором оборотов, имеющим направление вращения эксцентрика и направление перемещения оси поворота, кроме этого содержит сфигмоманометр с надуваемой манжетой и блок обработки результатов измерений.
К недостаткам изобретения следует отнести следующее:
1) большая трудоемкость проведения калибровки, поскольку необходимо сначала определить коэффициент калибровки имитатора пациента с использованием заранее откалиброванного тонометра, внося погрешность последнего в результаты калибровки, а затем рассчитать коэффициент калибровки калибруемого тонометра;
2) при поверке (калибровке) не учитывают влияние внешних факторов (например, температуры, атмосферного давления и т.д.) на показания датчика статического давления и датчика колебаний при измерении давления в устройстве.
3) высокая трудоемкость создания контролируемого давления в объеме с жидкостью эксцентриком электропривода;
4) использование компрессионной манжеты только одного заданного размера.
Наиболее близким к заявленному изобретению является изобретение «Установка для поверки автоматизированных средств измерений артериального давления и частоты пульса» по патенту RU №2210974, А61В 5/02, опубликованное 27.08.2003 Бюл. №24, содержащее имитатор пульсаций артериального давления пациента в виде цилиндра из эластичного материала, компрессионную манжету поверяемого средства измерения, рабочий эталон давления, задатчик пульсаций давления, устройство нагнетания воздуха, подключенное к компрессионной манжете поверяемого средства через элемент соединения пневмосистемы, блок управления, первые вход и выход которого соединены соответственно с выходом и входом рабочего эталона давления, а вторые вход и выход блока управления соединены с выходом и входом задатчика пульсаций давления, выполненного с возможностью задания частоты пульса на цилиндр, при этом через элемент соединения пневмосистемы устройство нагнетания воздуха подключено к рабочему эталону давления, а цилиндр выполнен из эластичного материала и заполнен жидкой средой. Задатчик пульсаций давления содержит кварцевый генератор частоты и электромагнит, стержень которого выполнен с упором в цилиндр для передачи пульсаций давления на компрессионную манжету с частотой, задаваемой кварцевым генератором.
К недостаткам изобретения можно отнести:
- необходимость отсоединения 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;
- применение только для поверки сфигмоманометров с плечевыми манжетами;
- отсутствие компенсации задаваемых параметров давления и его пульсаций в имитаторе пульсаций артериального давления от внешних влияющих факторов (например, температуры, атмосферного давления и т.д.);
- отсутствуют механизмы точного поддержания давления в цилиндре с жидкостью.
Проблемой является низкая эффективность: подверженность влиянию внешних факторов; ограниченный диапазон типов поверяемых приборов; трудоемкость создания контролируемого давления и его пульсаций в объеме с жидкостью с заданной точностью.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в расширении возможности поверки сфигмоманометров различных типов с обеспечением заданной точности измерений давления и частотой пульсаций.
Технический результат достигается тем, что в установке для поверки неинвазивных сфигмоманометров, содержащей цилиндрический сосуд с жидкостью для присоединения компрессионной манжеты поверяемого сфигмоманометра, задатчик пульсаций давления, служащий для передачи пульсаций давления на компрессионную манжету с заданной частотой и связанный с блоком управления, датчик давления и его пульсаций, выход которого связан с блоком управления, новым является то, что цилиндрический сосуд соединен одним торцевым концом с деформируемой насадкой, а другим - с элементом создания давления и его пульсаций, внутри которого размещен датчик давления и его пульсаций, выход которого связан с входом блока измерения и сглаживания пульсаций давления, выход которого подключен ко входу устройства сравнения, первый выход которого соединен со входом регистратора перепада давления и его пульсаций, а второй - со входом блока сравнения и управления, а вход - с выходом датчика и измерителя внешнего статического давления, кроме этого в нее введены задатчик пульсаций давления, выполненный в виде последовательно соединенных генератора давления и его пульсаций и привода, выход которого связан с элементом создания давления и его пульсаций регулируемым штоком. Задатчик пульсаций давления выполнен с возможностью одновременно генерировать во внутренней полости цилиндрического сосуда эталонное значение давления и его пульсации. Корпус выполнен с возможностью крепления компрессионных манжет с различными деформируемыми насадками для соответствующих размеров поверяемых сфигмоманометров. Элемент создания давления и его пульсаций в объеме с жидкостью выполнен в виде сильфона. Регулируемый шток реализован на основе винтового сочленения.
Сущность изобретения поясняется на фиг. 1, где приведена структурно-функциональная схема установки для поверки неинвазивных сфигмоманометров:
1 - деформируемая насадка;
2 - компрессионная манжета;
3 - цилиндрический корпус;
4 - элемент создания давления и его пульсаций;
5 - датчик давления и его пульсаций;
6 - шток;
7 - привод;
8 - генератор давления и его пульсаций;
9 - блок сравнения и управления;
10 - датчик и измеритель внешнего статического давления;
11 - блок измерения и сглаживания пульсаций давления;
12 - устройство сравнения;
13 - регистратор перепада давления и его пульсаций;
14 - неинвазивный сфигмоманометр.
Установка для поверки неинвазивных сфигмоманометров состоит из сосуда цилиндрической формы с жидкостью, выполненного в виде цилиндрического корпуса 3, жестко соединенного с деформируемой насадкой 1, на которую надевается компрессионная манжета 2 поверяемого сфигмоманометра 14. Для создания номинального давления и его пульсаций с одного конца корпуса 3 установлен элемент создания давления и его пульсаций 4, на который воздействует шток 6 привода 7, связанный с блоком сравнения и управления 9 через генератор давления и его пульсаций 8. Во внутренней полости цилиндра установлен датчик давления и его пульсаций 5, который обрабатывает поступающую измерительную информацию и передает сигналы блоку сравнения и управления 9. Одновременно через блок измерения и сглаживания пульсаций давления 11 с датчика давления и его пульсаций 5 поступает сигнал устройству сравнения 12, который формирует разность параметров давления с датчика давления и его пульсаций 5 и датчика и измерителя внешнего статического давления 10 и передает регистратору перепада давления и его пульсаций 13.
0
Имитация частоты сердечных сокращений на установке осуществляется управляемым приводом в диапазоне 0,5-4 Гц (30-240 ударов в минуту), который по команде от блока сравнения и управления 9 задает частоту колебаний штока 6. Шток 6 воздействует на находящийся в корпусе 3 элемент создания давления и его пульсаций 4, выполненный, например, в виде сильфона, и создающий переменное усилие F, пропорциональное величине создаваемого давления и его пульсаций в цилиндрическом сосуде. При этом шток 6 одновременно создает во внутренней полости цилиндрического сосуда задаваемое эталонное давление и его пульсации, которые воспринимаются манжетой 2. Для контроля частоты пульсаций f используется генератор давления и его пульсаций 8, который выполнен, например, на основе кварцевого генератора. Таким образом происходит имитация и контроль резонансного пульсирования давления в цилиндрическом сосуде при измерениях давления.
Цилиндрический корпус 3 выполнен с возможностью крепления компрессионных манжет 2 с различными деформируемыми насадками 1 для соответствующих размеров поверяемых сфигмоманометров, тем самым установка может быть ориентирована на сфигмоманометры с различными размерами компрессионных манжет. Создаваемые давления и их пульсации внутри корпуса 3 воспринимаются датчиком давления и его пульсаций 5, усредненные значения которого через блок измерения и сглаживания пульсаций давления 11 сравниваются с показанием датчика и измерителя внешнего статического давления 10. При этом устройство сравнения 12, определяющее данный перепад давления, формирует сигнал на регистратор перепада давления и его пульсаций 13 и блок сравнения и управления 9, с которыми сравниваются показания поверяемого сфигмоманометра 14.
Работа установки для поверки неинвазивных сфигмоманометров на фиг. 1 осуществляется следующим образом.
Штоком 6 сводят значения показаний регистратора 13 перепада давления и его пульсаций до нулевого по сравнению опорным сигналом от датчика 10 внешнего статического давления, тем самым компенсируя влияние атмосферного давления на результаты поверки.
ном
0
Затем блоком сравнения и управления 9 создают номинальное значение Р и его пульсации с установленной частотой f за счет воздействия штоком 6 на элемент создания давления и его пульсаций 4 в цилиндрическом сосуде. При этом шток 6 совершает возвратно-поступательное движение и его управление осуществляется приводом 7 как по степени усилия на элемент создания давления 4, так и по частоте воздействия. Эти воздействия преобразуются датчиком давления и его пульсаций 5 в изменение его параметров пропорционально их значениям. Значение параметра пульсаций поступает на первый вход блока сравнения и управления 9, где приводится этим каналом регулирования к заданному значению.
ном
0
ном
Номинальное давление Р через блок 11 измерения и сглаживания пульсаций давления и устройство сравнения 12 подается на второй вход блока сравнения и управления 9, где приводится этим каналом регулирования к заданному значению. Частоту пульсаций ƒ в объеме с жидкостью контролируют генератором давления и его пульсаций 7. Регистратор перепада давления и его пульсаций 13 фиксирует усредненное значение давления Р, задаваемое блоком сравнения и управления 9, перепад давления жидкости датчиком статического давления 10 и датчиком пульсаций давления 5, а также значения параметров пульсаций.
Компрессионную манжету 2 поверяемого сфигмоманометра 14 закрепляют на деформируемой насадке 1. Затем включают поверяемый сфигмоманометр 14, который воздействует манжетой 2 на насадку 1 по запрограммированному алгоритму его работы, повышая давление в корпусе 3 выше заданного системой регулирования, и начинает после этого ее стравливание, при этом регистратор перепада давления и его пульсаций 13 фиксирует процесс нагнетания и стравливания давления в деформируемой насадке 1. Эти изменения также регистрируются датчиком давления и его пульсаций 5 и передаются на блок сравнения и управления 9.
max
max
В процессе стравливания датчиком давления 5 и его пульсаций определяется значение верхнего давления Р и его пульсации. При достижении установленного блоком сравнения и управления 9 верхнего давления и его пульсаций регистратор перепада давления и его пульсаций 13 записывает в память полученное значение верхнего давления Р и его пульсации.
min
min
В процессе дальнейшего стравливания в манжете 2 аналогичным образом определяется значение нижнего давления P и его пульсации, а регистратор перепада давления и его пульсаций 13 записывает соответствующее значение нижнего давления P и его пульсации.
max
min
0
Полученные показания неинвазивного сфигмоманометра 14 (верхнее Р и нижнее Р давления, частоту пульсаций ƒ) сравниваются с показаниями регистратора перепада давления и его пульсаций 13. Идентично поверяют давление и частоту его пульсаций в других точках, регламентированных методикой поверки, путем установки этих значений в блоке сравнения и управления 9.
Технический результат достигается ориентацией на поверку сфигмоманометров с различными размерами компрессионных манжет без нарушения их целостности, а также точного поддержания давления в цилиндрическом сосуде с компенсацией погрешностей задаваемых параметров давления и их пульсаций, обусловленных внешними влияющими факторами, что не достигается в прототипе. Заявленное техническое решение позволяет расширить диапазон типов поверяемых приборов с обеспечением заданной точности измерений давления и частотой пульсаций.
Таким образом, предложено устройство, в котором одновременно и взаимосвязано проводится поверка автоматизированных сфигмоманометров, как по каналам давления, так и по частоте пульсаций, при этом решение данного устройства несложно в исполнении, просто и надежно в работе.