УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЕМА КОНЕЧНОСТИ Российский патент 1994 года по МПК A61B5/103 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для проведения антропологических измерений.

Известно устройство для определения объема конечностей человека или животных, содержащее измерительный сосуд в виде ванны и прибор для измерения электрической проводимости.

Известно также устройство для контроля за опуханием конечностей, содержащее конденсатор, между обкладками которого содержится пенопласт, а измерительный элемент выполнен в виде пары электродов.

Недостатком известных устройств является их непригодность в гигиене и физиологии труда в виде длительности измерения, громоздкости и необходимости подключения к электрическому источнику питания, что не всегда осуществимо в цехах, например, текстильных предприятий, на рабочем месте.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранное в качестве прототипа устройство для определения объема конечности, содержащее корпус, выполненный в виде емкости, повторяющей конфигурацию конечности, и измерительный элемент в виде мерной камеры, связанной патрубком с емкостью. Для возможности измерения данным устройством объемов разных по величине ног, предусмотрены три патрубка, определяющие начальный объем жидкости.

Недостатком данного устройства является недостаточная точность измерения объема тела неправильной формы.

Объем ноги равен V_н = V_ж - ΔV, т.е. V_ж= = V_н + ΔV. Пусть V_ж - объем жидкости, первоначально заливаемой в сосуд, ΔV - объем жидкости в мерной камере, V_ж.с. - объем оставшейся жидкости в сосуде после опускания конечности.

V_ж.с. + ΔV = V_ж; ΔV = V_ж - V_т.с. (1)
Формулу V_н = V_ж - ΔV (2) подставим во второе уравнение ΔV из уравнения (1) и получим: V_н = V_ж - V_ж + V_ж.с. или V_н = V_ж.с.
Таким образом получается условие, при котором возможно данным устройством измерить объем ноги. Однако это условие не всегда выполнимо ввиду жесткости конструкции патрубка и различия объема ног у разных людей. Отсюда вытекает погрешность измерения. Расчет относительной ошибки показал, что она составляет от 27 до 50%.

В прототипе начальный объем жидкости определяется выбором одного из трех патрубков в зависимости от объема ноги. Это объясняется тем, что патрубок, соединенный с мерной камерой, жестко связан с сосудом, т.е. при ноге большего объема экспериментатору необходимо налить жидкости до нижнего из 3-х патрубков и пр. Таким образом, массовые исследования рабочих в динамике смены в цехах различных предприятий данным устройством сильно затруднены ввиду длительного времени на исследование. Если же для исследования данным устройством выбрать один патрубок, соотношение V_ж > V_н (только в этом случае данным способом можно производить измерение и с учетом V_н = V_ж.с.) не всегда будет осуществимо (V_ж > V_н вытекает из формулы V_н = V_ж - ΔV → V_ж = V_н + ΔV).

Цель изобретения - повышение точности измерения, упрощение конструкции и сокращение времени измерения.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для определения объема конечности, содержащем корпус, выполненный в виде емкости, повторяющей конфигурацию конечности, с размещенным на его боковой стенке патрубком, и измерительный элемент, часть корпуса выше уровня патрубка имеет постоянное сечение, а измерительный элемент выполнен в виде встроенного на уровне патрубка датчика гидростатического давления.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается тем, что часть корпуса выше уровня патрубка имеет постоянное сечение, а измерительный элемент выполнен в виде встроенного на уровне патрубка датчика гидростатического давления. Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники позволило выявить в них следующие отличительные признаки: применение датчиков гидростатического давления для регистрации изменения объема конечностей с учетом постоянства площади сечения части сосуда. В данных технических решениях принцип измерения давления не является гидростатическим и в заявляемом устройстве применяемые датчики давления не принесут ожидаемого положительного эффекта.

На чертеже изображено устройство в процессе измерения объема конечности.

Корпус 1, выполненный в виде емкости, повторяющей конфигурацию конечности, расположен в кювете 2. На боковой стенке корпуса 1 размещен патрубок 3, определяющий объем жидкости, вливаемой в корпус 1. Высота патрубка 3 относительно основания корпуса 1 (или уровень) определяется с учетом объемов различных конечностей, чтобы при погружении в сосуд из последнего жидкость не выливалась. На боковой стенке корпуса 1 на уровне патрубка 3 встроен датчик гидростатического давления 4. Кювета 2 предназначена для сливания лишней жидкости из патрубка 3. Верхняя часть корпуса 1 выше уровня патрубка имеет постоянное сечение. Необходимость отметки одного и того же начального уровня отсчета показаний диктуется учетом изменения объема конечности у каждой работницы (рабочего) в течение рабочей смены от одной и той же метки.

Устройство работает следующим образом. В корпус 1 заливают жидкость, объем которой V₁ задается патрубком 3. Лишняя жидкость сливается в кювету 2. После окончания ее вытекания патрубок 3 закрывается. Измеряемую конечность помещают в корпус 1, при этом жидкость поднимается до уровня h (высоты поверхности воды относительно патрубка 3). При этом датчик гидростатического давления 4, шкала которого проградуирована в единицах объема, регистрирует объем ноги V_н.

V₂ - объем сосуда до уровня жидкости при опущенной конечности:
V₂ = V₁ + Sh; V_н = V₂ - V₁ = V₁ + Sh - V₁ = Sh;
V_н = Sh.

Из определения гидростатического давления следует, что
Р= ρgh → h = ; S=πr²; V=Sh, где Р - гидростатическое давление; g - ускорение свободного падения; ρ - плотность жидкости; S - площадь сечения сосуда выше патрубка 3. Несмотря на независимость гидростатического давления от формы сосуда, площадь сечения должна быть постоянной, так как по формуле V_н = Sh, если S будет изменяющейся по высоте, то объем ноги будет невозможно измерить при помощи датчика давления. Другими словами V ≈ Р при S = const.

Использование: в медицинской технике, в устройствах для проведения антропологических измерений. Сущность изобретения: устройство для определения объема конечности содержит корпус, выполненный в виде емкости, повторяющей конфигурацию конечности, с размещенным на его боковой стенке патрубком и измерительный элемент. Часть корпуса выше уровня патрубка имеет постоянное сечение, а измерительный элемент выполнен в виде встроенного на уровне патрубка датчика гидростатического давления. 1 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЕМА КОНЕЧНОСТИ, содержащее корпус, выполненный в виде емкости по форме конечности, с размещенным на его боковой стенке патрубком и измерительный элемент, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, сокращения времени измерения и упрощения конструкции, часть корпуса выше уровня патрубка выполнена с постоянным сечением, а измерительный элемент выполнен в виде расположенного на боковой стенке корпуса на уровне патрубка датчика гидростатического давления.