Способ и устройство калибровки тонометров с помощью имитатора пациента

Изобретение относится к области медицинской диагностики. При калибровке тонометров вместо органа пациента используют механическое устройство - имитатор пациента и предварительно определяют коэффициент калибровки имитатора пациента. Определяют коэффициент калибровки калибруемого тонометра, зависящий от величины давления жидкости в имитаторе пациента, измеренной с помощью калибруемого тонометра с надуваемой манжетой, надетой на имитатор пациента. Устройство состоит из имитатора пациента, выполненного по форме органа пациента, используемого для измерения давления крови и пульса, трубки с жидкостью, объема с жидкостью, датчика статического давления жидкости, давления жидкости в объеме с жидкостью, ресивера с жидкостью. Технический результат состоит в снижении погрешностей калибровки тонометров. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области калибровки тонометров, а именно к способам и устройствам калибровки приборов для измерения давления крови и пульса с помощью имитатора пациента.

Тонометры для измерения давления крови и пульса могут давать ошибки измерений. Одна из причин этого заключается в отсутствии способов и устройств для простой, надежной и дешевой калибровки этих приборов после их изготовления и в процессе эксплуатации.

Способы и устройства калибровка тонометров основаны на сопоставлении результатов измерений на органе пациента кровяного давления и пульса, определенных калибруемым тонометром, с результатами, полученными откалиброванным тонометром или расчетно-экспериментальными методами.

Известны «Способ и устройство для определения необходимости калибровки системы измерения давления крови», патент США №6,852,083 В2, от 8 февраля 2005 г., в котором предложены способ и устройство для определения давления крови путем создания возмущений, распространяющихся вдоль артерии пациента, и расчета зависимости от времени изменений вдоль артерии пациента давления крови, пульса, скорости движения крови и других параметров с учетом свойств кровеносных сосудов. При его реализации на руку пациента надевают 3 манжеты: на плечевую артерию, на радиальную артерию запястья и третью манжету надевают между ними. Последняя манжета служит для создания возмущений, а с помощью крайних манжет проводят запись проходящей непрерывной волны, идущей вдоль артерии пациента.

Недостатками этих способа и устройства являются сложность и высокая стоимость процесса калибровки тонометров, возможная ошибка при использовании приближенного расчетно-экспериментального метода определения параметров потока крови и давления крови в кровеносном сосуде, а также использование для калибровки органа пациента, параметры которого могут быть нестабильными.

Наиболее близким решением, принятым за прототип, является патент США №6.662.130 В1 от 9 декабря 2003 г., «Способ и устройство калибровки искаженного сигнала с помощью откалиброванного сигнала», в котором предложены способ и устройство калибровки тонометров с помощью откалиброванного тонометра. При этом оба тонометра, измеряющие давление крови и пульс, располагают на одной руке пациента, только откалиброванный тонометр находится на плечевой артерии, а калибруемый - на радиальной артерии запястья руки. Определяют изменение физических параметров и давления крови в артерии между измеряемыми сечениями и путем сравнения расчетных и измеренных значений находят коэффициент калибровки калибруемого тонометра.

Недостатком этого способа калибровки тонометров является возможная ошибка расчета изменения физических параметров и давления крови в артерии пациента между сечениями, в которых расположены манжеты. Кроме того, параметры органа пациента, на котором измеряют давление крови и пульс, зависят от состояния здоровья пациента, которое при калибровке тонометров может изменяться, что внесет дополнительную погрешность в калибровку. Еще недостатками этого способа и устройства являются сложность и высокая стоимость калибровки.

Задачей предлагаемого решения является упрощение, сокращение времени и снижение стоимости калибровки тонометров, а также уменьшение ошибки калибровки тонометров за счет применения имитатора пациента вместо применяемого ранее для этой цели органа пациента, характеристики которого могут быть нестабильными. В отличие от органа пациента имитатор пациента является техническим устройством, которое может быть выполнено с характеристиками, стабильными в течение всего времени эксплуатации.

Поэтому при его применении отпадет необходимость сравнения показаний откалиброванного и калибруемого тонометров, которое проводилось раньше, и процесс калибровки тонометра сведется к измерению давления крови и пульса калибруемым тонометром на заранее откалиброванном имитаторе пациента. А высокоточная калибровка имитатора пациента, достижимая при современном уровне развития медицинской техники, выполненная один раз, позволит использовать имитатор пациента для высокоточной калибровки большого числа калибруемых тонометров. Это сократит время и упростит процесс калибровки, а также уменьшит его ошибку и стоимость.

В предлагаемом способе результат достигается за счет того, что при калибровке тонометров вместо органа пациента используют имитатор пациента, выполненный по форме органа пациента, на котором измеряют давление крови и пульс, причем имитатор пациента выполнен с возможностью возбуждения пульсаций давления жидкости, а коэффициент калибровки с имитатором пациента определяют по величине давления жидкости в трубке с жидкостью, соединенной с объемом жидкости имитатора пациента, при этом измерения проводят с помощью манжеты, надетой на имитатор пациента.

Также результат достигается в заявляемом устройстве за счет того, что для калибровки тонометров вместо органа пациента используют имитатор пациента, выполненный по форме органа пациента, на котором измеряют давление крови и пульс, снабженный расположенной на нем трубкой с жидкостью, связанной с объемом с жидкостью, датчик статического давления жидкости, датчик колебаний давления жидкости в объеме с жидкостью и ресивер с жидкостью.

Имитатор пациента является техническим устройством, состоящим из элементов, имеющих постоянные свойства, не зависящие от температуры, давления и влажности атмосферы, а также психологических факторов, и потому его характеристики стабильны в течение всего времени калибровки. Поэтому во время калибровки тонометров давление жидкости и колебания давления жидкости в объеме с жидкостью и в трубке с жидкостью, имитирующие давление крови и пульс пациента, считают постоянными.

В аналоге для этой цели используют орган пациента, в котором, в отличие от имитатора пациента, давление крови и пульс могут изменяться во время калибровки под влиянием изменения температуры, давления и влажности атмосферы, усталости, настроения и состояния здоровья пациента. Кроме того, предложенные в аналоге расчетные методы, уточняющие параметры крови в месте измерения давления крови и пульса на органе пациента, являются менее точными, чем прямые измерения этих характеристик с помощью датчика статического давления и датчика колебаний давления в предлагаемом имитаторе пациента. Провести прямые измерения этих характеристик в кровеносных сосудах органа пациента, естественно, невозможно, так как для этого потребовалось бы операционное вмешательство в кровеносную систему пациента.

Если коэффициент калибровки не постоянен и зависит от изменения давления жидкости и/или колебаний давления жидкости в имитаторе пациента, то вместо него используют функцию калибровки, зависящую от давления жидкости и/или колебаний давления жидкости в имитаторе пациента. Например, используют функцию калибровки давления жидкости, функцию калибровки верхнего или нижнего давления жидкости для имитатора пациента или для калибруемого тонометра. В имитаторе пациента в качестве жидкости могут использовать сплошную среду, у которой, например, плотность и вязкость приближены к плотности и вязкости крови, и/или содержащиеся в ней взвешенные частицы имеют концентрацию, форму и плотность такую же, как у частиц, содержащихся в крови.

Для уменьшения ошибки калибровки, связанной с неодинаковостью свойств и положений на имитаторе пациента надуваемых манжет откалиброванного тонометра и калибруемого тонометра, можно использовать одну надуваемую манжету, надетую на имитатор пациента, к которой при определении коэффициента калибровки имитатора пациента подключают откалиброванный тонометр, показания которого принимают за эталон, а при определении коэффициента калибровки калибруемого тонометра подключают калибруемый тонометр.

Для возбуждения пульсаций давления жидкости в имитаторе пациента вместо механического сжатия объема с жидкостью путем перемещений подвижной части корпуса относительно неподвижной части корпуса посредством электропривода с эксцентриком и рычага можно использовать движители, создающие возвратно-поступательные движения подвижной части корпуса, использующие, например, энергию сжатого газа или магнитные силы.

Вместо предлагаемого замкнутого объема с жидкостью и замкнутой трубки с жидкостью можно применять, например, устройства с клапанами, создающие циркуляцию пульсирующей жидкости в объеме с жидкостью и в трубке с жидкостью.

На чертеже изображена схема устройства калибровки тонометров с помощью имитатора пациента. Устройство на чертеже содержит имитатор пациента 1, который имеет тело 21, выполненное по форме органа пациента, на котором измеряют давление крови и пульс, расположенную на нем трубку с жидкостью 3, связанную с объемом с жидкостью 4 и ресивером с жидкостью 9 с уровнем жидкости 8, имеющим кран 18, датчик статического давления 5 в объеме с жидкостью 4, датчик колебаний давления 6 в объеме с жидкостью 4, а также контактирующих с объемом с жидкостью 4 неподвижную часть корпуса 7 объема с жидкостью 4 и подвижную часть корпуса 16 объема с жидкостью 4, при этом подвижная часть корпуса 16 соединена с рычагом 12, имеющим ось поворота 10 с направлением поворота 11, приводимым в движение через эксцентрик 14 электроприводом 15 с регулятором оборотов 20, имеющим направление вращения 13 эксцентрика 14 и направление перемещения 22 оси поворота 10, а также содержит тонометр 2 с надуваемой манжетой 17 и блок обработки результатов измерений 19.

Работа устройства калибровки тонометров с помощью имитатора пациента на чертеже осуществляется следующим образом. Открывают кран 18 и заполняют жидкостью ресивер с жидкостью 9, объем с жидкостью 4 и трубку с жидкостью 3. Для этого располагают ресивер с жидкостью 9 так, чтобы объем с жидкостью 4 повернулся краном 18 вверх для выхода воздуха. После окончания заполнения жидкостью закрывают кран 18 и все возвращают в исходное положение.

Открывают кран 18 и регулируют нижнее давление жидкости в объеме с жидкостью 4 по датчику статического давления жидкости 5 перемещением ресивера с жидкостью 9 по направлению изменения уровня жидкости 8. После окончания регулировки нижнего давления жидкости кран 18 закрывают. Электропривод 15 с регулятором оборотов 20 вращает эксцентрик 14 в направлении вращения 13, при этом рычаг 12 совершает повороты относительно оси поворота 10 в направлении поворота 11, а подвижная часть корпуса 16 совершает возвратно-поступательные движения относительно неподвижной части корпуса 7 и периодически сжимает объем с жидкостью 4, оболочка которого выполнена из гибкого материала, генерируя в объеме с жидкостью 4 колебания давления жидкости. Величина перемещений подвижной части корпуса 16 определяет уровень верхнего давления жидкости по сравнению с нижним давлением жидкости в имитаторе пациента 1. Верхнее давление жидкости регулируют перемещением оси поворота 10 относительно рычага 12 по стрелке 22 и во время регулировки давление жидкости контролируют датчиком статического давления 5. Частоту колебаний давления в объеме с жидкостью 4 регулируют регулятором оборотов 20 и контролируют датчиком колебаний давления 6 в объеме с жидкостью.

При калибровке имитатора пациента 1 определяют коэффициент калибровки имитатора пациента 1, используя, например, давление жидкости в трубке с жидкостью 3, измеренное с помощью откалиброванного тонометра 2 с его надуваемой манжетой 17, надетой на тело 21 имитатора пациента 1, показания которого принимают за эталон, и давление жидкости в трубке с жидкостью 3, связанной с объемом с жидкостью 4, измеренное датчиком статического давления 5.

При калибровке калибруемого тонометра 2 определяют коэффициент калибровки калибруемого тонометра, используя, например, давление жидкости в трубке с жидкостью 3, измеренное с помощью калибруемого тонометра 2 с его надуваемой манжетой 17, надетой на тело 21 имитатора пациента 1, и давление, измеренное датчиком статического давления 5 в трубке с жидкостью 3, связанной с объемом с жидкостью 4, при этом обработка результатов измерений проводится с помощью блока обработки результатов измерений 19.

В настоящее время при калибровке тонометров для сравнительного анализа результатов измерений откалиброванным тонометром и калибруемым тонометром и для определения коэффициента калибровки калибруемого тонометра используют предплечье, запястье, палец или некоторые другие органы пациента. Вместе с тем способы калибровки тонометров с использованием органа пациента сложны, дороги и неудобны. Кроме того, давление крови и пульс зависят от состояния здоровья пациента, поэтому могут быть нестабильными, что приведет к дополнительной ошибке калибровки тонометров.

Предлагаемый способ калибровки тонометров основан на использовании вместо органа пациента имитатора пациента, который предварительно должен быть откалиброван с помощью откалиброванного тонометра, показания которого принимают за эталон, или более точного расчетно-экспериментального метода измерения давления крови и пульса. Так как имитатор пациента является техническим устройством с более стабильными характеристиками, чем орган пациента, то его применение позволит упростить процесс калибровки, снизить время и стоимость, а также уменьшить ошибку калибровки тонометров.

1. Способ калибровки тонометров, заключающийся в том, что откалиброванным тонометром с надуваемой манжетой, показания которого принимают за эталон, измеряют величины давления крови и пульс откалиброванным и калибруемым тонометрами, определяют коэффициент калибровки калибруемого тонометра и вводят коэффициент калибровки калибруемого тонометра в блок обработки результатов измерений калибруемого тонометра, отличающийся тем, что при калибровке используют имитатор пациента, выполненный по форме органа пациента, на котором измеряют давление крови и пульс, причем имитатор пациента выполнен с возможностью возбуждения пульсаций давления жидкости, а коэффициент калибровки с имитатором пациента определяют по величине давления жидкости в трубке с жидкостью, соединенной с объемом жидкости имитатора пациента, при этом измерения проводят с помощью манжеты, надетой на имитатор пациента.

2. Устройство для калибровки тонометров, включающее откалиброванный тонометр, показания которого принимают за эталон, надуваемую манжету, калибруемый тонометр и блок обработки результатов измерений калибруемого тонометра, отличающееся тем, что в него введен имитатор пациента, выполненный по форме органа пациента, на котором измеряют давление крови и пульс, снабженный расположенной на нем трубкой с жидкостью, связанной с объемом с жидкостью, датчик статического давления жидкости, датчик колебаний давления жидкости в объеме с жидкостью и ресивер с жидкостью.