УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВЕРКИ КАНАЛА ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ В МАНЖЕТЕ НЕИНВАЗИВНОГО СФИГМОМАНОМЕТРА Российский патент 2004 года по МПК A61B5/02 

Изобретение относится к медицинской технике в части создания устройств для поверки приборов косвенного измерения артериального давления и может быть использовано для поверки канала измерения давления в манжете неинвазивного сфигмоманометра.

Измерители артериального давления (сфигмоманометры) являются наиболее применяемыми в системе здравоохранения приборами при постановке диагноза состояния больных с артериальной гипертонией, а в силу своей неинвазивности и простоты используются также и в домашних условиях для предврачебной оценки состояния больного. В соответствии с Перечнем медицинских изделий, относящихся к средствам измерения медицинского назначения, утвержденным Госстандартом России и Министерством здравоохранения РФ в 2001 году, измерители артериального давления подлежат государственному метрологическому надзору и контролю, к которым относится, в частности, первичная и периодическая поверка канала измерения давления в манжете неинвазивного сфигмоманометра.

Известно устройство для поверки канала измерения давления в манжете неинвазивного сфигмоманометра, содержащее эталонный грузопоршневой измеритель, компрессионную камеру заданного объема и пневмонагнетатель, пневматически связанные между собой [1].

Недостатком известного устройства являются его большие габариты, низкая производительность из-за длительного периода наладки рабочего режима процедуры измерения, что снижает эксплуатационные качества устройства.

Также известно устройство для поверки канала измерения давления в манжете неинвазивного сфигмоманометра, являющееся наиболее близким к описываемому, содержащее эталонный электронный измеритель, компрессионную камеру заданного объема и пневмонагнетатель, пневматически связанный патрубками и тройником с камерой. Эталонный измеритель имеет форму параллелепипеда, на одной из сторон которого размещены элементы управления и подключения к питанию измерителя, а также дисплей для отображения величины давления в компрессионной камере, которая с помощью патрубков и тройника пневматически связана с эталонным измерителем. Камера выполнена в форме цилиндра из недеформирующегося материала и имеет выход в виде патрубков и тройника для пневматической связи с вышеуказанным поверяемым каналом сфигмоманометра [2].

Данное устройство по сравнению с устройством [1] обладает лучшими эксплуатационными характеристиками за счет использования электронного эталонного измерителя, обладающего большим быстродействием и существенно меньшими габаритами, чем грузопоршневой измеритель в устройстве [1].

Однако недостатком устройства [2] являются значительные его габариты за счет пространственной разнесенности его геометрически разноплановых элементов: эталонного измерителя и компрессионной камеры, что требует длинных патрубковых соединений, тройников, увеличения площади рабочего места поверителя, что снижает удобство эксплуатации устройства, неизбежно приводит к утечке воздуха в пневмосистеме и увеличению минимальной скорости декомпрессии, что увеличивает погрешность поверки и снижает эксплуатационные качества устройства, при этом устройство обладает малой производительностью, так как обслуживает только один канал измерения одного типа сфигмоманометра.

Целью изобретения является снижение погрешности поверки с одновременным улучшением эксплуатационных качеств устройства за счет повышения удобства эксплуатации, увеличения производительности труда и расширения диапазона применимости устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для поверки канала измерения давления в манжете неинвазивного сфигманометра, содержащем эталонный электронный измеритель, компрессионную камеру заданного объема и пневмонагнетатель, пневматически связанный патрубком с камерой, эталонный измеритель имеет форму параллелепипеда, на одной из сторон которого размещены элементы управления и подключения питания измерителя, а также дисплей для отображения величины давления в компрессионной камере, которая с помощью патрубка пневматически связана с эталонным измерителем, выполнена из недеформирующегося материала и имеет выход для пневматической связи с вышеуказанным поверяемым каналом сфигмоманометра, согласно изобретению компрессионная камера выполнена в форме параллелепипеда, конфигурация одной из пар сторон которого повторяет конфигурацию одной из сторон эталонного измерителя, свободной от дисплея, при этом камера и эталонный измеритель жестко сочленены друг с другом одинаковыми по конфигурации сторонами, и, по крайней мере одна, свободная от сочленения сторона камеры снабжена группой дополнительно введенных управляемых запорных кранов, выход каждого из которых образует упомянутый выход камеры для пневматической связи с соответствующим поверяемым каналом измерения давления в манжете соответствующего сфигмоманометра, устройство может быть снабжено корпусом, в котором размещены камера и эталонный измеритель и предусмотрены отверстия для размещения указанных дисплея, элементов управления и подключения к питанию измерителя, а также патрубков и запорных кранов.

Сущность изобретения состоит в том, что в устройстве компрессионная камера и эталонный измеритель выполнены в виде геометрически одноплановых элементов в форме параллелепипедов, которые сочленены друг с другом одинаковыми по конфигурации сторонами и могут быть помещены в общий корпус, что позволило значительно сократить длину пневматической связи между элементами, исключить тройники, утечки и стравливание воздуха, что уменьшило погрешность поверки, увеличило свободную площадь рабочего места поверителя, на которую стало возможным поместить дополнительные сфигмоманометры, для поверки которых в устройстве обеспечены дополнительные выходы в виде управляемых запорных кранов, при этом, помимо увеличения производительности труда, расширился диапазон применимости устройства за счет увеличения количества типов поверяемых сфигмоманометров: помимо плечевых сфигмоманометров стало возможно поверять и сфигмоманометры, устанавливаемые на запястье, которые требуют минимум два пневматических ввода. Наличие корпуса дополнительно сделало устройство более удобным для переноски, что важно, учитывая массовость поверяемых приборов.

На чертеже показан вариант выполнения устройства для поверки канала измерения давления в манжете неинвазивного сфигмоманометра.

Устройство содержит эталонный электронный измеритель 1, компрессионную камеру 2 заданного объема и пневмонагнетатель 3, пневматически связанный патрубком 4 с камерой 2. Эталонный измеритель 1 имеет форму параллелепипеда, на одной из сторон которого размещены элементы 5 управления и подключения к питанию измерителя 1, а также дисплей 6 для отображения величины давления в компрессионной камере 2. Камера 2 с помощью патрубка 7 пневматически связана с эталонным измерителем 1, выполнена из недеформирующегося материала и имеет выход для пневматической связи с вышеуказанным поверяемым каналом сфигмоманометра. Компрессионная камера 2 выполнена в форме параллелепипеда, конфигурация одной из пар сторон которого повторяет конфигурацию одной из сторон эталонного измерителя 1, свободной от дисплея 6 (на чертеже в качестве примера выполнения устройства такой стороной “А” измерителя 1 является сторона, параллельная стороне с дисплеем 6.) Камера 2 и эталонный измеритель 1 жестко сочленены друг с другом одинаковыми по конфигурации сторонами. По крайней мере одна, свободная от сочленения сторона камеры 2 (на чертеже - сторона “В”) снабжена группой дополнительно введенных управляемых запорных кранов 8, выход каждого из которых образует упомянутый выход камеры для пневматической связи с соответствующим поверяемым каналом 9, 10, 11 измерения давления в манжете соответствующего сфигмоманометра.

Устройство может быть снабжено корпусом 12, в котором размещены камера 2 и эталонный измеритель 1 и предусмотрены отверстия: 13 - для ввода патрубка 4; 14 - для элементов 5 управления и подключения к питанию измерителя 1; 15 - для дисплея; 16 - для патрубка 7; 17 - для запорных кранов 8.

В качестве эталонного электронного измерителя 1 может быть использована одна из известных разработок цифрового манометра, которая по своим метрологическим характеристикам удовлетворяет заданным значениям погрешности измерений во всем диапазоне задаваемых давлений и признана Госстандартом России допущенной к использованию в устройстве для поверки канала измерения давления в манжете неинвазивного сфигмоманометра. Например, в настоящее время такой разработкой является разработка цифрового манометра Ростовского ОАО ЮВМА “Измеритель давления цифровой ИДЦ-1М”. Манометр внесен Госстандартом России в Государственный реестр средств измерений под №14481-95. (см. Руководство по эксплуатации на Измеритель давления цифровой ИДЦ-1М, г. Ростов на Дону, 2002 г.).

Этот измеритель имеет форму параллелепипеда, на одной из сторон которого размещены элементы управления и подключения к питанию измерителя в виде тумблера включения питания; регуляторов “Нуль, грубо, точно” нулевых показаний; кнопок, соответствующих количеству диапазонов измерений. На этой же поверхности расположен цифровой дисплей для отображения значения давления в компрессионной камере. В измерителе предусмотрено пневматическое его соединение патрубком с компрессионной камерой. Этот используемый в России эталонный электронный измеритель полностью соответствует устройству, описанному в Международной рекомендации [2].

В качестве пневмонагнетателя 3 при поверке механических и некоторых типов полуавтоматических сфигмоманометров целесообразно использование пневмонагнетателей типа “Груша”, снабженных клапаном 18 декомпрессии, регулирующимся поворотом лимба клапана 18 (см., например, нагнетатель используемый в отечественном приборе МТ-20 для измерения артериального давления, фирмы “MediTech” или нагнетатель в Professional Sphygmomanometer Model UA-100/200 A&D Company, Limited).

При поверке автоматических и некоторых типов полуавтоматических сфигмоманометров, имеющих режим автокалибровки, клапан декомпрессии должен быть отключен.

Компрессионная камера 2 имеет заданный объем, величина которого в настоящее время равна 500 мл±5% и определена в 2001 г. рекомендациями Международной организации законодательной метрологии (МОЗМ) и принята всеми странами-участниками соглашения МОЗМ, в том числе и Россией.

В качестве материала компрессионной камеры 2 может быть использована нержавеющая сталь, например, типа 12Х18Н10Т или пластик, керамика и другие материалы, например прессматериал АГ-4 или пластмасса типа капролон и др., не подверженные коррозии и обеспечивающие отсутствие деформации за счет выбора толщины стенок камеры.

На чертеже показан вариант выполнения устройства, когда имеет место вертикальное сочленение измерителя 1 и камеры 2 по стороне “А” параллелепипеда, имеющей наибольшую длину, которое является наиболее предпочтительным из-за лучшей устойчивости соединенных элементов устройства. Но сочленение может быть выполнено, например, и по горизонтали (например, по стороне “С”), в случае специальных требований к расположению аппаратуры на столе поверителя.

В качестве примера выполнения устройства на чертеже показана одна, свободная от сочленения, сторона “В” камеры 2, снабженная запорными кранами 8. Но такие краны могут быть в случае необходимости размещены и на других боковых сторонах камеры, свободных от дисплея.

В качестве сочленяющего камеру и измеритель элемента может быть использован собственно корпус 12, как в варианте на чертеже. Вариантом сочленения может служить независимое крепление друг к другу камеры 2 и измерителя 1 любыми известными путями (стяжка болтами, ленточная стяжка и пр.), а также прикрепление сочлененных элементов 1 и 2 к корпусу 12, который в любом случае обеспечивает дополнительную жесткость конструкции, необходимую при транспортировке, и соответствующий дизайн устройству в целом.

Устройство работает следующим образом. Принцип действия устройства основан на обеспечении возможности сравнения результатов одновременного измерения давления в компрессионной камере 2 с помощью эталонного электронного измерителя 1 и манометров поверяемых каналов 9, 10, 11 измерения давления в манжете соответствующего неинвазивного сфигмоманометра.

В настоящее время при заданном объеме камеры 2 (500 мл±5%) оптимальным является одновременная поверка от одного до трех каналов 9, 10, 11 сфигмоманометров. При поверке одного сфигмоманометра его канал может быть подключен к любому из трех управляемых запорных кранов 8. При этом свободные краны 8 должны быть закрыты.

Устройство готово к поверке, когда оно установлено на горизонтальной поверхности (на столе поверителя), пневмонагнетатель 3 патрубком 4 подсоединен к камере 2, которая патрубком 7 соединена с измерителем 1, поверяемые каналы 9, 10, 11 подсоединены к соответствующим запорным кранам 8, которые открыты, при этом питание на измеритель 1 подано, что видно по показанию дисплея 6.

Затем осуществляется последовательный процесс поверки каналов сфигмоманометров путем сличения результатов одновременного измерения давления в камере 2 с помощью измерителя 1 и соответствующего манометра поверяемого канала 9, 10, 11 на всех заданных методикой поверки диапазонах давления в камере 2 с заданным методикой интервалом изменения давления. Изменение давления осуществляется, например, клапаном 18 декомпрессии на пневмонагнетателе 3.

Например, на верхнем значении давления устройство работает так. При закрытом клапане 18 декомпрессии и подключенных манометрах поверяемых каналов 9, 10, 11 при работе “грушей” - пневмонагнетателем 3 давление в камере 2 повышается и доводится до значения 40±0,1 кПа (300±1 мм рт.ст.), определяемого по показанию дисплея 6. При этом показания P_дJ (кПа) дисплея записываются в протокол. Записываются в протокол также показания манометров каналов 9, 10, 11 соответственно: Р_кан1J; Р_кан2J; Р_кан3J (мм рт.ст.).

Затем устанавливается скорость снижения давления в камере 2 1-5 мм рт.ст. поворотом лимба клапана 18 декомпрессии. При снижении давления в камере 2 до 32 кПа (240 мм рт.ст.) клапан 18 декомпрессии закрывается (отслеживается по показанию дисплея 6) и снимаются показания с манометров каналов 9, 10, 11 и с дисплея 6, которые заносятся в протокол.

Затем обе операции повторяются для значений давлений в камере 2: 24,0±0,1; 14,6±0,1; 8,0±0,1; 2,67±0,1 кПа, соответствующих значениям давления 180±1,0; 120±1,0; 60±1,0; 20±1,0 мм рт.ст. После чего вычисляется погрешность измерений давления манометрами каналов 9, 10, 11 ΔP_J мм рт.ст. для различных значений давлений, например, по формуле

где n - номер канала (соответственно чертежу: 1-поз. 9, 2 - поз. 10, 3-поз.11);

К=7,5 - коэффициент пересчета кПа в мм рт.ст.;

P_Дj - показание измерителя 1, считываемое с дисплея 6 для текущего значения давления, кПа;

Р_{кан nJ} - показание манометра канала “n” (соответственно 9, 10, 11) поверяемого сфигмоманометра.

Поверяемый канал сфигмоманометра считается годным для эксплуатации, если погрешность измерения давления ΔP_J не превышает ±3 мм рт.ст..

Таким образом, за счет обеспечения возможности сравнения результатов одновременного измерения давления в компрессионной камере двумя приборами: эталонным измерителем и манометром поверяемого канала сфигмоманометра устройство обеспечивает поверку каждого канала группы сфигмоманометров одновременно.

За счет того, что в устройстве компрессионная камера 2 выполнена в форме параллелепипеда, в то время как в прототипе камера имеет форму цилиндра (что являлось до сих пор технологически сложившейся формой) заданного объема; в устройстве два наиболее объемных элемента (измеритель 1 и камера 2) выполнены геометрически одноплановыми, что при выполнении в камере конфигурации одной из пар сторон, повторяющей конфигурацию одной из сторон измерителя 1, свободной от дисплея, позволило наиболее оптимально жестко сочленить измеритель с камерой одинаковыми по конфигурации сторонами. Преимуществом такой геометрии устройства по сравнению с прототипом является сведение к минимуму гибких трубопроводов между камерой и измерителем, исключение в пневмосистеме тройников для соединения элементов, уменьшение длины пневмотрубопроводов и, как следствие, уменьшение утечки воздуха, уменьшение скорости стравливания давления воздуха, повышение герметичности пневмосистемы, что снижает погрешность поверки, одновременно улучшая эксплуатационные качества устройства за счет повышения удобства эксплуатации: габариты устройства стали меньше, практически исчезли многочисленные гибкие трубопроводы, мешающие и при транспортировке устройства (здесь можно отметить также, что сложившаяся ранее технология выполнения камеры в виде цилиндра путем сгибания стальной ленты и крепления к ней двух круговых элементов, как в прототипе, в связи с развитием техники прессования и штамповки не имеет технологических преимуществ перед выполнением камеры в форме параллелепипеда).

За счет того, что устройство уменьшено в габаритах, высвободилась рабочая площадь поверителя, что позволяет разместить на ней дополнительные манометры поверяемых каналов, для чего, по крайней мере, одна свободная от сочленения поверхность камеры снабжена группой дополнительно введенных управляемых запорных кранов, выход каждого из которых является выходом камеры для пневматической связи с соответствующим поверяемым каналом измерения давления в манжете соответствующего сфигмоманометра. При этом данный признак устройства, вытекающий из его новой геометрии, одновременно со сниженим погрешности поверки за счет максимальной возможности приближения манометров каналов к камере 2 и, как следствие, максимального сокращения длины гибких пневмотрубопроводов улучшает эксплуатационные качества устройства как за счет повышения удобства эксплуатации (короткие гибкие пневмопроводы), так и за счет увеличения производительности труда (одновременно обеспечена поверка нескольких каналов сфигмоманометров) и расширяет диапазон применимости устройства (обеспечена возможность поверки не только плечевых тонометров, но и тонометров устанавливаемых на запястье, которые требуют два пневмовывода от камеры).

Введение в устройство корпуса, в котором размещены камера и измеритель и предусмотрены отверстия для размещения элементов управления и питания камеры и измерителя, а также дисплея и запорных кранов, повышает удобство эксплуатации за счет увеличения жесткости конструкции, улучшения условий перемещения устройства, что существенно, учитывая массовость поверяемых приборов, а возможность использовать корпус как элемент сочленения камеры и измерителя дополнительно упрощает устройство.

Проведенная поверка устройства показала, что устройство, выполненное описанным образом, обладает основной абсолютной погрешностью задания значений давления в каждой точке измерения, не превышающей 0,1 кПа, в то время как в прототипе эта погрешность не превышает 0,13 кПа.

При этом в описанном устройстве за счет уменьшения утечки воздуха минимальная скорость декомпрессии составляет 1 мм рт.ст., в то время как в прототипе эта скорость равна 2 мм рт.ст., что позволяет более точно устанавливать требуемые значения давлений при поверке и является существенным преимуществом описанного устройства перед прототипом.

Таким образом, описанное устройство по сравнению с прототипом имеет меньшую погрешность поверки и лучшие эксплуатационные качества.

Пример реализации устройства

Заявителем было разработано, изготовлено и метрологически исследовано устройство для поверки канала измерения давления в манжете неинвазивного сфигмоманометра. Устройство содержит:

- эталонный электронный измеритель ИДЦ-1М - комплектующее изделие, изготовитель Ростовское ОАО “ЮВМА”;

- компрессионную камеру - разработка заявителя, выполнена холодной штамповкой из нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т с управляемыми запорными кранами типа “Кран шаровой, модель 2930 1/8” и пневмонагнетателем типа “Груша”.

Основные параметры и характеристики устройства:

- диапазон задания значений давления воздуха, мм рт. ст - 20-370;

- пределы допускаемой основной погрешности задания значений давления воздуха в диапазоне 20-300 мм рт.ст., мм рт.ст - ±1,0;

- диапазон задания значений скорости декомпрессии, мм рт.ст. - 1-5;

- время установления рабочего режима после включения, мин, - не более 30;

- время непрерывной работы в течение суток, ч, - не менее 8;

- напряжение питания установки от сети переменного тока частотой 50 Гц, В, - 220±22;

- потребляемая из электрической сети мощность, ВА, - не более 5,0;

- габаритные размеры, мм, - 230×155×200;

- масса, кг, - 3,5

Поверка устройства проведена ВНИИ метрологической службы Госстандарта России (ВНИИМС) по методике УПКД-1.00.000РЭ, 2002 г., разработанной ФГУП ВНИИ оптико-физических измерений Госстандарта России (ФГУП ВНИИОФИ).

Поверка показала, что описанное устройство обладает основной абсолютной погрешностью измерений заданных значений давления 0,1 кПа при заданном Рекомендациями МОЗМ значении не более 0,13 кПа, что позволяет успешно использовать данное устройство для поверки каналов измерения давления в манжетах неинвазивных механических, полуавтоматических и автоматических сфигмоманометров, принцип действия которых основан на косвенном измерении артериального давления.

Таким образом, устройство найдет самое широкое применение при поверке средств измерений медицинского назначения, подлежащих метрологическому надзору и контролю, к которым и относится первичная и периодическая поверка канала измерения давления в манжете неинвазивного сфигмоманометра.

Источники информации

[1] “Сфигмоманометры неинвазивные механические”, ГСИ. Методика поверки. Р50.2.020-2002. Госстандарт России. Москва, стр. 2, таблица 2 - Средства поверки. - аналог.

[2] "Non-invasive mechanical sphygmomanometers". International Recommendation OIML R16-1, Edition 2002(E), p.10, Fig.2 - прототип.

Устройство содержит эталонный электронный измеритель, компрессионную камеру заданного объема и пневмонагнетатель, связанный патрубком с камерой. Эталонный измеритель имеет форму параллелепипеда, на одной стороне которого размещены элементы управления измерителем и дисплей. Камера выполнена из недеформирующегося материала, пневматически связана с измерителем и имеет выход для пневматической связи с поверяемым каналом. Камера выполнена в форме параллелепипеда, конфигурация одной из пар сторон которого повторяет конфигурацию одной из сторон измерителя, свободной от дисплея. Камера и измеритель жестко сочленены друг с другом одинаковыми по конфигурации сторонами. На свободной от сочленения стороне камеры расположена группа управляемых запорных кранов, выход каждого из которых предназначен для пневматической связи с поверяемым каналом соответствующего сфигмоманометра. Камера и измеритель могут быть помещены в корпус, в котором предусмотрены отверстия под дисплей и элементы внешней подводки к камере и измерителю. Устройство позволяет снизить погрешности поверки и улучшить его эксплуатационные качества. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для поверки канала измерения давления в манжете неинвазивного сфигмоманометра, содержащее эталонный электронный измеритель, компрессионную камеру заданного объема и пневмонагнетатель с клапаном декомпрессии, пневматически связанный патрубком с камерой, эталонный измеритель выполнен в форме параллелепипеда, на одной из сторон которого размещены элементы управления в виде регуляторов нулевых показаний и кнопок диапазона измерений и подключения к питанию измерителя, а также дисплей для отображения величины давления в компрессионной камере, которая с помощью патрубка пневматически связана с эталонным измерителем, выполнена из недеформирующегося материала и имеет выход для пневматической связи с поверяемым каналом сфигмоманометра, отличающееся тем, что компрессионная камера выполнена в форме параллелепипеда, одна из пар сторон которого той же конфигурации, что и одна из сторон эталонного измерителя, свободная от дисплея, при этом камера и эталонный измеритель жестко сочленены друг с другом одинаковыми по конфигурации сторонами, и, по крайней мере одна, свободная от сочленения сторона камеры снабжена группой дополнительно введенных управляемых запорных кранов, выход каждого из которых образует упомянутый выход камеры для пневматической связи с соответствующим поверяемым каналом измерения давления в манжете соответствующего сфигмоманометра.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено корпусом, в котором размещены камера и эталонный измеритель и выполнены отверстия для размещения указанных дисплея, элементов управления и подключения к питанию измерителя, а также патрубков и запорных кранов.