Устройство для измерения объемной скорости мочеиспускания и объема выделенной мочи

 

Устройство для измерения объемной скорости мочеиспускания (дебита) и объема выделенной мочи относится к медицинской технике, а именно к приборам для урологических исследований, которые предназначены для определения зависимости от времени объемной скорости мочеиспускания (дебита) и объема выделенной мочи. Решаемая задача - увеличение точности и повышение достоверности измерений. Устройство содержит цилиндрический резервуар для сбора мочи с расположенным внутри него поплавком, механически связанным с преобразователем перемещения поплавка в электрический сигнал, включающим блок электронной обработки сигнала. Преобразователь перемещения содержит диск с отверстиями (модулятор), выполненный с возможностью вращения, источник света и светочувствительный элемент, закрепленные неподвижно с противоположных сторон диска, причем оптическая ось системы источник света - светочувствительный элемент проходит через окружность, на которой расположены центры отверстий. Светочувствительный элемент соединен с осью вращения диска. Диаметр отверстий модулятора и величина промежутков между ними не меньше диаметра входной апертуры светочувствительного элемента. Кроме того, отверстия модулятора могут быть расположены у края на одинаковом расстоянии от его центра и на равном удалении друг от друга, а диаметр отверстий равен промежутку между ними. Поплавок снабжен центрирующими штифтами полусферической формы из материала с малым коэффициентом трения, например фторопласта, и расположенными симметрично по верхней и нижней кромкам. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к приборам для урологических исследований, которые предназначены для определения зависимости от времени объемной скорости мочеиспускания (дебита) и объема выделенной мочи.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения объемной скорости мочеиспускания (Харитонов И. Б. Павлючук В.А. Мед. техника, 1976, N2, c. 42 44 (Прибор для измерения микционного дебита) и В.А.Климов, Н.Г.Коблова, В.А.Павлючук, И.Б.Харитонов. Автоматизированное дифференцирующее устройство к прибору для определения микционного дебита. Мед. техника, 1986, N4, с.51 52), содержащее цилиндрический резервуар для сбора мочи, поплавок, механически связанный с преобразователем перемещения поплавка в электрический сигнал, и дифференцирующее устройство.

Данному устройству присущ тот недостаток, что оно требует сложной юстировки, строго горизонтальной установки и калибровки нуля, так как исходный электрический сигнал пропорционален мгновенному значению объема выделенной мочи, а зависимость объемной скорости мочеиспускания от времени получается путем применения операции дифференцирования, что значительно снижает точность измерений.

Решаемая задача увеличение точности и повышение достоверности измерений.

На фиг. 1 дана общая функциональная схема устройства; на фиг.2 блок механических узлов (вид спереди, разрез); на фиг.3 резервуар для сбора мочи с входным патрубком и разбивателями струи (вид сверху).

Основные блоки устройства выделены пунктирными линиями.

Устройство (фиг.1) включает механический блок 1 с оптическим датчиком 2, к выходу которого подключен блок 3 электронной обработки сигнала, формирующий сигнал "Дебит", и электрически связанный с ним блок 4 выработки сигнала "Объем". В блок 1 входят сосуд 5 для сбора мочи, в котором свободно плавает поплавок 6, снабженный центрирующими штифтами 7, предохраняющими поплавок 6 от залипания и уменьшающими его трение о поверхность сосуда, входной патрубок 8, над которым укреплена воронка 9 для сбора мочи, связанный с рабочим сосудом горизонтальным каналом 10, и два демпфера-гасителя 11 кинетической энергии струи мочи, один из которых установлен в горизонтальном канале, а другой в нижней части сосуда 5 для сбора мочи. В центре верхней поверхности поплавка 6 одним концом закреплена нить 12, проходящая через отверстие 13 крышки 14 сосуда 5, которая, огибая шкив 15 и охватывая ось 16 диска модулятора 17, другим концом закреплена на наружной поверхности цилиндрического барабана 18 с размещенной внутри него спиральной пружиной 19, момент которой меньше веса поплавка 6 в воздухе, но больше веса поплавка 6, и погруженного в жидкость. С двух сторон диска модулятора 17 неподвижно закреплены источник 20 света и светочувствительный элемент 21, образующие оптический датчик 2, расположенный так, что его оптическая ось проходит через окружность, на которой расположены центры равноудаленных друг от друга отверстий модулятора 17, причем их диаметры и величины промежутков между ними выбраны не меньше диаметра апертуры светочувствительного элемента 21.

Источник 20 света подключен к блоку 22 питания, а светочувствительный элемент 21 к входу RS-триггера 23, являющегося первым каскадом блока 2. Выход RS-триггера 23 подключен к входу двойной дифференцирующей цепочки 24, выходы которой, в свою очередь, соединены с входами ждущего мультивибратора 25. Один из выходов мультивибратора 25 соединен с входом преобразователя 26 "частота-амплитуда", выходом подключенного к входу фильтра 27 низкой частоты. К выходу последнего, в свою очередь, подключен вход УПТ 28, являющегося выходным каскадом блока 2, формирующего сигнал "Дебит".

Второй выход ждущего мультивибратора 25 подключен к входу интегратора 29, образующего блок 4, формирующий сигнал "Объем". К выходам "Дебит" и "Объем" подключен регистрирующий прибор 30 (например, двухканальный самописец), включаемый педалью 31, на которую нажимает больной при наличии микции.

Все электронные узлы устройства, включая светодиод, питаются от блока 22 питания.

Сосуд 5 для сбора мочи (фиг.2) представляет собой открытый сверху цилиндр из неокисляющегося материала, например, нержавеющей стали с полированной внутри поверхностью, установленный вертикально и приваренный к основанию 32, в котором имеется горизонтальный канал 10, соединяющий сосуд 5 с выходным патрубком 8. В канале установлен один из гасителей 11 кинетической энергии тока мочи, представляющий собой выступ, перпендикулярный направлению канала. Второй гаситель 11 установлен в нижней части сосуда 5 и представляет собой два диска с отверстиями, расположенными соосно на некотором расстоянии друг от друга, причем отверстия одного диска смещены относительно отверстий второго диска. Над гасителем 11 кинетической энергии, установленным в канале 10, расположен люк 33 с крышкой 34, служащий для прочистки канала в случае его засорения, например, сгустками крови. Крышка крепится к основанию 32 винтами 35. В нижней части основания под цилиндром 8 имеется кран 36, служащий для слива мочи после проведения измерений.

Поплавок 6 выполнен в виде пустотелого цилиндра диаметром, меньшим внутреннего диаметра цилиндра 5. По верхней и нижней кромкам поплавка расположены центрирующие штифты 7. К верхней части поплавка прикреплена тонкая гибкая нить 12, которая проходит через отверстие 13 крышки 14, надетой на цилиндр 5, огибает малый шкив 15, установленный на крышке 14, большой шкив 37, охватывает ось 16 диска модулятора 17 и закрепляется на внешней поверхности цилиндрического барабана 18, внутри которого имеется спиральная пружина 19. Шкив 37, диск модулятора 17 и барабан 18 закреплены с помощью стоек 38, 39, 40 соответственно на специальном опорном стержне 41, который крепится к наружной поверхности цилиндра 5 с помощью скоб 42 и 43. На стойке 39 закреплен держатель 44 оптического датчика.

Все устройство закрывается металлическим кожухом (на рис. не показан) с отверстием для входного патрубка 8. На кожухе крепится кронштейн для воронки 9, на узкий конец которого надета трубка 45, причем для предотвращения возникновения воздушных пробок наружный диаметр трубки 45 значительно меньше внутреннего диаметра патрубка 8.

Устройство работает следующим образом.

До начала исследований в воронку 9 заливают определенное заранее при калибровке прибора количество жидкости (воды или физраствора), обеспечивающее всплытие поплавка 6.

Во время микции моча больного через воронку 9 и трубку 45 поступает во входной патрубок 8, а оттуда по закону сообщающихся сосудов через горизонтальный канал 10 в сосуд 5, причем кинетическая энергия струи гасится двумя демпферами 11. При выполнении сосуда 5 поплавок 6 движется вверх, причем полированная внутренняя поверхность сосуда и фторопластовые штифты поплавка обеспечивают минимальное трение. Спиральная пружина 19, закрепленная внутри пустотелого цилиндрического барабана 18, выбирает нить 12, связанную с поплавком 6, поддерживая ее в натянутом состоянии. Нить 12, огибая направляющие шкивы 15 и 37, приводит через ось 16 во вращение модулятор 17, отверстия которого перекрывают периодически световой поток, попадающий от источника 20 света на светочувствительный элемент 21, причем частота следования импульсов, являющаяся первичной электрической величиной датчика 2, прямо пропорциональна угловой скорости вращения модулятора 17, т.е. объемной скорости мочеиспускания.

Поскольку для качественного преобразования частоты следования импульсов в амплитуду постоянного напряжения необходимо, чтобы длительность и амплитуда подаваемых на преобразователь импульсов были строго постоянны, сигнал со светочувствительного элемента 21 до подачи на преобразователь 26 проходит обработку в блоках 23 25. Со светочувствительного элемента 21 сигнал подается на вход RS-триггера 23, а с прямого и инвертирующего выходов его снимаются два напряжения, эпюры которых представляют собой последовательности прямоугольных импульсов со скважностью 2, сдвинутые друг относительно друга на 180^o. Эти напряжения дифференцируются двойной дифференцирующей цепью 24, в результате чего на вход ждущего мультивибратора 25 подаются короткие импульсы положительной полярности, частота повторения которых вдвое выше частоты повторения исходных импульсов. Удвоение частоты повышает точность работы устройства при малых значениях объемной скорости мочеиспускания.

С одного из выходов мультивибратора 25 снимают прямоугольные импульсы постоянной длительности и амплитуды, которые подаются на вход преобразователя "частота" "амплитуда" 26, с выхода которого сигнал, пропорциональный объемной скорости мочеиспускания, через фильтр 27 низких частот и усилитель постоянного тока 28 подается на выход "Дебит".

Со второго выхода мультивибратора 25 сигнал поступает на вход интегратора 29 с большой постоянной времени, который формирует сигнал, пропорциональный суммарному объему мочи в сосуде 5 (выход "Объем").

Формула изобретения

1. Устройство для измерении объемной скорости мочеиспускания и объема выделенной мочи, содержащее цилиндрический резервуар для сбора мочи с расположенным внутри него поплавком, механически связанным с преобразователем перемещения поплавка в электрический сигнал, включающим блок электронной обработки сигнала, отличающееся тем, что преобразователь содержит диск с отверстиями модулятор, выполненный с возможностью вращения, источник света и светочувствительный элемент, закрепленные неподвижно с противоположных сторон диска, причем оптическая ось системы источник света светочувствительный элемент проходит через окружность, на которой расположены центры отверстий, светочувствительный элемент соединен выходом с блоком электронной обработки сигнала, а поплавок соединен с осью вращения диска.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что диаметр отверстий модулятора и величина промежутков между ними не меньше диаметра входной апертуры светочувствительного элемента.

3. Устройство по п.1 отличающееся тем, что отверстия модулятора расположены у края на одинаковом расстоянии от его центра и на равном удалении друг от друга, а диаметр отверстий равен промежутку между ними.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поплавок снабжен центрирующими штифтами полусферической формы из материала с малым коэффициентом трения, например, фторопласта и расположенными симметрично по верхней и нижней кромкам.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3