Аппарат для пневмоэнцефалографии Советский патент 1980 года по МПК A61M1/00 

(54) АППАРАТ ДЛЯ ПНЕВМОЭНЦЕФАЛОГРАФИИ

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для измерения ликворного давления и введения газов в rioлость черепа при пневмоэнцефалографии.

Известен аппарат для пневмоэнцефалографии, содержащий соединенные трубопроводом иглу для спинальной пункции, приемник для ликвора, насос и регулирующий компенсатор 1.

Однако этот аппарат имеет следующие недостатки:

-использование аппарата приводит к потери ликвора, что увеличивает опасность проведения диагностических исследований;

-конструкция насоса не позволяет длительное время сохранять в замкнутом объеме постоянное давление, так как существует утечка воздуха между стенками порщня, клапанным устройством;

-нет раздельной регулировки хода порщня в обе стороны (так как невозможно раздельно устанавливать верхний и нижний пределы давления, создаваемые насосом), что необходимо при апропорциональном введении воздуха;

-невозможно точно предусмотреть, на какую величину изменится давление при

движении порщня к одному из крайних положений (так как объем системы не постоянен при различных измерениях);

-невозможно производить точную регистрацию колебаний ликворного давления, так как система манометра, связанного с записывающим механизмом несоверщенна и имеет низкую разрешающую способность. Относительная ощибка возрастает при измерении малых давлений, так как трение пищущей стрелки о бумагу вносит погрещность в измерение, величина которой не ме10нее 40 мм вод. ст.;

-всасывающий и нагнетательный клапаны с течением времени залипают, засоряются и для открывания их необходим относительно значительный перепад давле15ний, что при срабатывании клапана приводит к ликворному гидравлическому удару в мозг.

Целью изобретения является уменьщение 20 опасности проведения диагностических исследований путем исключения потерь ликвора в первоначальный момент уравновещивания и исключения гидравлического удара ликвора о мозг, а также повыщения точНОСТИ измерения и регулирования величины давления.

Поставленная цель достигается тем, что в аппарат введены три контактных датчика, дйтчик давления, усилитель, схема сигнализации; схема коммутации, схема управления, генератор прямоугольных импульсов, устройство сигнализации и устройство записи и регистрации, а насос выполнен в виде сильфона с реечной подачей механически соединенной с валом электродвЙ1гйтеля, входы которого подключены к схеме коммутации, причем выходы первого и третьего датчиков подключены к схеме сигнализации, первый выход которой подключен к схеме коммутации, а второй выход к устройству сигнализации, выход второго датчика подключен к входу генератора прямоугольных рмпульсов, к второму выходу которого подключен вход усилителя, а к первому выходу - управляющий вход датчика Давления, выход которого через усилитель подключен к устройству записи и регистрации и схеме управления, выход которой подключен к схеме коммутации.

На фиг. изображена структурная схема аппарата для пневмоэнцефалографии; на фиг. 2, 3 и 4 - штуцер с приемником давления при работе аппарата. ...;-....- Аппарат содержит соединенные трубопроводом иглу 1 для спинальной пункции, приемник 2 для ликвора, насос, выполненный В виде сильфона 3 с реечной подачей 4, механически соединенной с валом электродвигателя 5, и регулирующий компенсатор с приемником 6 давления. Кроме того, аппарат содержит контактные датчики 7, 8 и 9, являющиеся частью соединительного штуцера, схему 10 сигнализации, имеющей выходы на устройство 11 сигнализации и схему 12 коммута ций, усилитель ГЗ сигналов Датчика, генератор 14 прямоугольных импульсов, схему 15 управления электродвигателем 5 и устройство записи и регистрации с самопишущим вольтметром 16 и цифровым вольтметром 17.

Диэлектрические прокладки 18 и 19 штуцера выполнены из полистирола или фторопласта, обладающих гидрофобной поверхностью и, следовательно, имеющих большое поверхностное сопротивление.

Приемник б давления с измерительной стороны закрыт мембраной 20, прижимаемой к приемнику шайбой 21 с ограничительной решеткой 22. Расстояние между мембраной 20 и решеткой 22 выбрано так, чтобы при давлении не более 20 мм вод. ст. мембрана прогнулась и уперлась в решетку,, в результате чего объем приемника давления увеличится на величину объема ликвора в канале штуцера на участке, необходимом для замыкания цепи датчиков 7 и 8 и датчиков 8 и 9 (максимальное расстояние, на кото745526

рое проникает ликвор в канале, 20 мм, а минимальное - 10 мм). Дальнейшее продвижение ликвора по каналу тормозится воздухом в приемнике давления, так как его объем остается постоянным, в результате чего давление ликвора и воздуха уравновешивается. Ликвор с момента упора мембраны 20 в решетку 22 продвигается на расстояние не более 15 мм при давлении 1200 мм вод. ст. Это достигается выбором начального объема приемника.

Выбор размеров определяют следующим образом.

При диаметре канала штуцера 2 мм объем V ликвора в канале длиной АВ 20 мм (максимальный объем, при котором мембрана упирается в решетку, фиг. 2) равен

V E б2ммЗ.

(1)

где V -объем ликвора;

d-диаметр канала штуцера, равный

2 мм;

Е-длина заполнения канала ликвором, равная 20 мм.

Максимальное расстояние ВГ, на которое продвинется ликвор по каналу после упора мембраны в решетку, выбираем 15 мм, т. е. объем ликвора на JTOM промежутке равен 47 мм (фиг. 3). Исходя из закона Бойля-Мариотта

PV const при Т° const,(2)

где Р - давление газа; V -объем газа; Т° - абсолютная температура газа.

V1 ДУ -- 452 мм

(3)

где Vt - объем приемника давления плюс объем канала штуцера, длиной 17 мм;

- нормальное атмосферное давление, равное 760 мм рт. ст. др(или 10336 мм вод. ст.);

- максимальное изменение давления, равное 1200 мм вод. ст; - величина, на которую увеличивается объем ликвора при давлении 1200 мм вод. ст. после упора мембраны в решетку, равная 47 мм (см. выше). Объем приемника давления V равен

.-V.

(4)

где У . - объем приемника плюс объем .. штуцера длиной 17 мм; - объем канала штуцера длиной 17 мм, равный 53 мм. Тогда Vn 399 мм. Выбирая длину t приемника давления равную 4 мм, находим его диаметр г/Ж Vgre где X.- объем приемника давления; I-длина приемника; 7t 3,14. Определяем из (1) и (5) расстояние U между мембраной и ограничительной решетf ,9 мм, 3rd -величина, на которую изменягется объем приемника при упоре мембраны в решетку; CL-диаметр приемника давления. Максимальный обратный прогиб мембраны ЕЬ необходимый для того, чтобы уровень ликвора в канале штуцера сместился в сторону спинномозгового канала, исходя из того, чтобы ликвор оказался на участке А Б. канала (фиг. 4), определяется следующим образом V, V4 где Vj -объем ликвора, который необходимо вытеснить из канала штуцера на расстояние 25 мм, равный 78,5 ч-изменение объема приемникаб давлениЯу необходимое для вытеснения ликвора в канале на расстояние 25 мм. Отсюда V4 78,5 мм, а обратный прогиб мембраны tz 1.1 мм. Приемник 6 давления находится в корпусе 23, герметично закрываемом крышкой 24 со штуцером с резиновой прокладкой 25. Внутренний объем корпуса 23 сообщается с приемником 2 для ликвора через воздухопровод 26, проходящий через пробку 27. К штуцеру крышки 24 подсоединяется через тройник сильфон 3 и датчик 28 давления. В датчике 28 давления преобразователем давления в электрический сигнал явл.яется тензорезисторный мост, в диагональ которого подается переменное напряжение генератора 14. Мост запитывается переменным напряжением импульсной формы для исключения погрешностей усиления за счет дрейфа нуля. Импульсная форма сигнала генератора выбрана из соображений температурной стабильности амплитуды генерируемого напряжения, так как активные элементь.1 схемы работают в ключевых режимах. Аппарат работает следующим образом. Перед началом работы канал соединительного штуцера соединяется с приемником 6 давления трехходовым краном 29, который одновременно отсекает приемник 2 для ликвора. После прокола спинномозгового канала иглой 1 открывается краник 30 и ликвор поступает в канал штуцера. Под давлением сжимаемого воздуха в приемнике 6 давления мембрана 20 упирается в ограничительную решетку 22. Уровень ликвора останавливается на участке между прокладкой 19 и приемником 6 при уравновешивании его давления с давлением сжатого воздуха в оставшемся, объеме канала штуцера и приёмника давления. Ликвор, поступивший в канал штуцера, замыкает электрическую цепь между датчиками 7 и 8 и датчиками 8 и 9. Сигнал с генератора 14 через образовавшуюся замкнутую цепь поступает на схему 10 сигнализации и далее на устройство 11 сигнализации и схему 12 коммутации. Схема коммутации включает электродвигатель 5, который через реечную подачу 4 начинает сжимать сильфон 3. Давление воздуха в замкнутой схеме повышается, мембрана 20 отходит от ограничительной решетки 22, давление воздуха в канале штуцера и приемника 6 давления повышается и ликвор смещается в сторону спинномозгового кайала. В момент, когда ликвор разомкнет цепь датчиков 8 и 9, но останется замкнутой цепь датчиков 7, 8, схема 1Q сигнализации через схему 12 коммутации выключает электродвигатель 5, а устройство 11 сигнализации выдает световой и звуковой сигналы о том, что ликвор находится в канале штуцера на участке между датчиком 7 и прокладкой 19. После этого трехходовой кран 29 поворачивается и соединяет канал штуцера с приемником 2 для ликвора, а приемник 6 давления отсекается, так как давление в приемнике 2 равно давлению ликвора, то уровень ликвора в канале штуцера остается в промежутке/между датчиками 7 и 9. В случае . незначительного разбаланса давлений ликвора и воздуха в приемнике 2 возможно смещение уровня ликвора влево или вправо от установившегося положения. При смещении ликвора в сторону спинномозгового канала размыкается цепь между датчиками 7 и 8 и схема сигнализации вклю4aieT устройство сигнализации, выдающее информацию о разбалансе, а через схему 12 коммутации включается электродвигатель 5, который растягивает сильфон 3, давление в системе снйжаётся7лйк 6р дЖжСТся1вТ рону приемника 2 для ликвора, замыкает цепь между датчиками 7 и 8, электродвигатель 5 выключается, устройство сигнализации информирует об уравновешивании давлений ликвора и воздуха в системе. В случае смещения ликвора в сторону 2 замыкается цепь между датчиками 8 и 9, схема сигнализации через схему 12 коммутации включает электродвигатель 5, сильфон 3 сжимается, давление воздуха в системе повыщается, ликвор движется в сторону спинномозг)вого канала, размыкает цепь между датчиками 8 и 9, электродвигатель 5 выключается, устройство 11 сигнализирует о балансе. Давление воздуха в системе преобразуется датчиком 28 в электрический сигнал. который усиливается усилителем 13 и подается на вольтметр 16, цифровой вольтметр 17 и на схему 15 управления. При снятии пневмоэнцефалограммы на схеме 15 управления устанавливаются верхНИИ и нижний пределы изменения давлений. Включается электродвигатель 5, при этом отключается схема 10 сигнализации от схемы 12 коммутации. Электродвигатель 5 с помощью сильфона 3 начинает нагнетать воздух в полость черепа через спинномозговой канал, давление в системе повышается. По достижении установленного верхнего порога давления схема 15 управления через схему 12 коммутации меняет направление вращения вала электродвигателя на обратное, сильфон 3 растягивается, давление в системе понижается и ликвор поступает в приемник 2. По достижении установленного нижнего порога давления схема 15 управления через схему 12 коммутации снова меняет направление вращения вала электродвигателя, сильфон сжимается, давление увеличивается, воздух поступает в полость черепа. Устройство 11 сигнализации черезсхему 10 сигнализации выдает информацию о движении ликвора по каналу штуцера. Использование предлагаемого аппарата исключает потери ликвора в первоначальный момент уравновешивания давления, повышает точность измерения и регистрации давления, исключает гидравлический удар о мозг, позволяет раздельно регулировать верхний и нижний уровень давления при введении воздуха. Формула изобретения Аппарат ДЛЯ пневмоэнцефалографии, содержащий соединенные трубопроводом иглу для спинальной пункции, приемник для ликвора, насос и регулирующий компенсатор, отличающийся тем, что, с целью уменьшения опасности проведения диагностических исследований путем исключения потерь ликвора в первоначальный момент уравновешивания и исключения гидравлического удара ликвора о мозг, а также повышения точности измерения и регулирования величины давления, в него введены три контактных датчика, датчик давления, усилитель, схема сигнализации, схема коммутации, схема управления, генератор прямоугольных импульсов, устройство сигнализации и устройство записи и регистрации, а насос выполнен в виде сильфона с реечной подачей, механически соединенной с валом электродвигателя, входы которого подключены к схеме коммутации, причем выходы первого и третьего датчиков подключены к схеме сигнализации, первый выход которой подключен к схеме коммутации, а второй выход к устройству сигнализации, выход второго датчика подключен к входу генератора прямоугольных импульсов, к второму выходу крторого подключен вход усилителя, а к первому выходу - управляющий вход датчика давления, выход которого через усилитель подключен к устройству записи и регистрации и схеме управления, выход которой подключен к схеме коммутации. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 133167, кл. А 61 М 1/00, 1960 (прототип).

Б В Г

1

фиг. 2

Фи.1

Б В г

. 3

Б 8 Г

Фиу