Переносной эстезиометр
Изобретение относится к медицине, а именно к переносному эстезиометру для определения тактильной чувствительности роговой оболочки глаза, содержащему газовый контейнер, соединенный посредством первого клапанного средства с источником газа и содержащий расширяемую полость, предназначенную для размещения объема газа во время этапа загрузки эстезиометра, а также выходное сопло, соединенное с газовым контейнером посредством второго клапанного средства и выполненное с возможностью направления импульса объема газа, размещенного в газовом контейнере, во время этапа срабатывания эстезиометра, и механизм для обеспечения выпускания импульса объема газа, содержащегося в газовом контейнере, во время вышеуказанного этапа срабатывания эстезиометра в направлении выходного сопла путем регулируемого сжатия расширяемой полости газового контейнера, чтобы обеспечивать по существу постоянное выходное давление. Достигается создание эстезиометра, который является точным, способным генерировать воздушные импульсы с различными давлениями и четко выраженным прямоугольным профилем, означающим, что величина давления остается по существу постоянной во время формирования импульса, а также придание эстезиометру портативной компактной конструкции. 14 з.п. ф-лы, 15 ил., 2 табл.
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к переносному эстезиометру, предназначенному для создания воздушных импульсов (струй) с различными уровнями интенсивности, которые позволяют измерять тактильную чувствительность роговой оболочки глаза пациента.
Уровень техники
Эстезиометрия представляет собой измерение чувствительности, в частности, тактильной чувствительности.
Эстезиометрия роговой оболочки глаза обычно используется в клинической практике для исследования нейротрофического кератита. Нейротрофический кератит, называемый также в сокращенном виде НК, является дегенеративным заболеванием роговой оболочки глаза, вызываемым повреждением тройничного нерва, которое приводит к потере чувствительности роговой оболочки, развитию спонтанных самопроизвольных ран эпителия роговой оболочки и ухудшению способности заживления, что может вызывать развитие язв, асептический некроз и перфорацию роговой оболочки. Чувствительность роговой оболочки является состоянием, которое может также поражать пациентов, страдающих диабетом, глазным герпесом и некоторыми типами синдрома сухого глаза, а также пользователей контактных линз.
При исследованиях эстезиометрия используется в различных целях, например, для определения длительности действия обезболивающих средств на роговую оболочку глаза.
Существуют качественные и количественные методы оценки чувствительности роговой оболочки глаза. Наиболее распространенный количественный метод выполняется с использованием переносного эстезиометра Коше-Бонне (англ. Cochet-Bonnet), который содержит нейлоновую мононить, помещаемую на поверхность роговой оболочки глаза таким образом, чтобы вызывать ее изгиб. Чем короче указанная нить, тем большее давление она оказывает. Исследование начинается с развернутой нитью и продолжается с ее укорачиванием до получения реакции пациента.
Известен также бесконтактный способ использования воздушных импульсов. Однако оборудование, известное до настоящего времени для реализации этого способа, не позволяет применять переносные эстезиометры.
Первой ссылкой, из которой известен эстезиометр с воздушными импульсами, является патентный документ WO 9412104, который описывает способ, который включает в себя направление на роговую оболочку или конъюнктиву глаза, чувствительность которой требуется определить, потока газа, который содержит смесь CO2 и воздуха с регулируемыми концентрациями, или изотонического раствора кислоты, и выполнение качественной или количественной эстезиометрии локального раздражения, вызванного нанесением раздражающего продукта на основе определения болевого порога и интенсивности посредством устных ответов или применения логической шкалы.
Компоненты устройства, предлагаемого для осуществления указанного способа, содержат цилиндр для CO2 и цилиндр для воздуха, газовый смеситель, указатель расхода газа, датчик давления, осциллограф; клапан; генератор импульсов и универсальный штатив для установки трубки, выталкивающей газовую смесь.
На практике это устройство создает непрерывный поток газовой смеси, который при помощи трехходового клапана направляется к трубке для выпускания, сфокусированной на глазе пациента. Соответствующий поток создается при помощи регулятора потока, установленного выше по потоку от трехходового клапана, при этом при помощи экспериментальных данных или путем включения датчика давления в состав устройства определяется эквивалентное давление газовой смеси.
Указанное устройство, содержащее регулятор потока и датчик давления, является непригодным для миниатюризации, по меньшей мере до такой степени, чтобы его можно было выполнить в виде переносного автономного устройства, которое врач может держать в руках.
Патентные документы WO 201817594 и WO 9317613 описывают альтернативные варианты осуществления эстезиометра, которые используют воздушные импульсы, однако, также являются непригодными для миниатюризации.
В патентном документе WO 201817594 предлагается устройство, в котором запуск осуществляется при помощи педали, и в котором регулятор давления и несколько других компонентов используются для создания импульсов газа при заданном давлении с длительностью 2 с.
В патентном документе WO 9317613 предлагается для калибровки сопла последовательно подключать воздушный компрессор, который может регулировать поток воздуха. При помощи эмпирического правила поток переводится в заданную величину давления.
Первая задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы обеспечить альтернативу этим известным устройствам, которая может представлять собой переносной компактный эстезиометр, имеющий портативную конструкцию.
Другая задача настоящего изобретения заключается в обеспечении эстезиометра, который является точным, способным генерировать воздушные импульсы с различными давлениями и четко выраженным прямоугольным профилем, означающим, что величина давления остается по существу постоянной во время формирования импульса, и при всем этом с сохранением компактности эстезиометра.
Также необходимо, чтобы эстезиометр был автономным и не требовал подключения кабеля к электрической сети. Кроме того, важно, чтобы механизмы, используемые для получения воздушных импульсов и управления ими, не требовали наличия электрических компрессионных устройств, в частности, электрических двигателей, соленоидов или устройств другого типа, чтобы не нарушать автономность эстезиометра из-за необходимости применения батарей.
Раскрытие сущности изобретения
Задачей настоящего изобретения является переносной эстезиометр, содержащий газовый контейнер, соединенный посредством первого клапанного средства с источником газа, при этом указанный газовый контейнер содержит расширяемую полость, предназначенную для размещения объема газа во время этапа загрузки эстезиометра, выходное сопло, соединенное с газовым контейнером посредством второго клапанного средства, выполненное с возможностью направления импульса объема газа, размещенного в газовом контейнере, во время этапа срабатывания эстезиометра в направлении цели, например, роговой оболочки глаза пациента, и механизм, обеспечивающий во время вышеуказанного этапа срабатывания эстезиометра выпускание импульса объема газа, содержащегося в газовом контейнере, в направлении выходного сопла путем регулируемого сжатия расширяемой полости газового контейнера, чтобы обеспечивать по существу постоянное выходное давление.
Эстезиометр согласно изобретению исключает применение регулятора расхода или давления, подключенного к источнику подачи газа, что позволяет получить компактный эстезиометр. При этом газовый контейнер позволяет прикладывать выходное давление, сжимающее газ до малого объема, достаточное для выпускания импульса газа, что значительно повышает эффективность системы по сравнению с известными устройствами. Выбранное решение создавать импульс с требуемым давлением позволяет также осуществить миниатюризацию, поскольку используются малые объемы газа. Кроме того, применение расширяемой полости, сжатие которой легко регулировать механически, позволяет просто и эффективно получать воздушные импульсы под давлением, которое по существу не изменяется во времени.
В одном варианте осуществления механизм, который обеспечивает управляемое сжатие расширяемой полости во время этапа срабатывания, содержит упругое средство аккумулирования потенциальной энергии, которое аккумулирует потенциальную энергию в процессе расширения расширяемой полости во время этапа загрузки эстезиометра, и которое способно высвобождать указанную потенциальную энергию во время этапа срабатывания эстезиометра. Таким образом, не требуется применение двигателя, в частности, потребляющего электрическую энергию, для сжатия объема газа, из которого выпускается импульс газа, необходимый для срабатывания.
Упругое средство аккумулирования потенциальной энергии предпочтительно содержит по меньшей мере одну пружину постоянного давления, которая растягивается во время этапа загрузки эстезиометра, и которая незамедлительно создает постоянное восстанавливающую силу во время этапа срабатывания. Это простой и в то же время эффективный способ, обеспечивающий получение импульсов с прямоугольным профилем, т.е. по существу при постоянном давлении.
Согласно одному варианту осуществления изобретения расширяемая полость имеет подвижную стенку, а механизм содержит передаточное средство, которое механически соединяет подвижную стенку и упругое средство аккумулирования потенциальной энергии, если оно выполнено в виде пружины постоянного давления. При этом пружина или средство аккумулирования потенциальной энергии не обязательно должны быть установлены в соответствии с направлением перемещения подвижной стенки расширяемой полости, что позволяет размещать компоненты в эстезиометре таким образом, чтобы обеспечить его компактность.
В одном важном варианте осуществления вышеуказанное передаточное средство представляет собой реечно-шестеренчатую передачу, при этом реечная часть соединена с подвижной стенкой расширяемой полости, а шестеренчатая часть - с упругим средством аккумулирования энергии, таким образом, чтобы во время этапа загрузки эстезиометра газом, поступающим в расширяемую полость от источника сжатого газа, расширение указанной расширяемой полости создавалось путем перемещения ее подвижной стенки, которая, в свою очередь, перемещает реечную часть в первом направлении, что вызывает поворот шестеренчатой части вокруг ее оси поворота в направлении, которое нагружает упругое средство аккумулирования потенциальной энергии, а во время этапа срабатывания эстезиометра после соединения расширяемой полости с выходным соплом упругое средство аккумулирования энергии выпускает аккумулированную потенциальную энергию путем приложения момента силы к шестеренчатой части, что обеспечивает перемещение реечной части в направлении, противоположном первому направлению, и вызывает перемещение подвижной стенки расширяемой полости теперь в направлении ее сжатия с выпусканием импульса объема газа, аккумулированного в ней во время этапа загрузки.
Согласно особенно точному варианту осуществления изобретения механизм содержит опорный корпус по меньшей мере для одной пружины постоянного давления, снабженный барабаном для наматывания/разматывания указанной пружины и прямолинейной направляющей для задания направления перемещения приводного конца пружины, соединенного с шестеренчатой частью, при этом соединение между указанным приводным концом пружины и шестеренчатой частью, которое определяет точку приложения восстанавливающей силы, действующей на эту шестеренчатую часть во время этапа срабатывания эстезиометра, представляет собой шарнир, выполненный с возможностью перемещения управляемым образом, чтобы сохранять расстояние относительно неподвижной оси поворота указанной шестеренчатой части, при этом обеспечивается приложение восстанавливающей силой такого момента силы к шестеренчатой части, который имеет по существу постоянное значение.
Согласно изобретению обеспечена установка в эстезиометре по меньшей мере одного опорного корпуса или газового контейнера с возможностью принимать различные устойчивые положения, каждое из которых имеет различное расстояние до точки приложения восстанавливающей силы относительно оси поворота шестеренчатой части в начале этапа срабатывания.
Согласно одному важному варианту осуществления первое клапанное средство может иметь по меньшей мере два рабочих положения, одно из которых является положением запирания, в котором блокируется сообщение между источником газа и газовым контейнером, а другое положение - положением загрузки, в котором разблокируется сообщение между источником сжатого газа и газовым контейнером, при этом эстезиометр содержит также средство для определения величины расширения расширяемой полости газового контейнера, которое может генерировать управляющий сигнал для первого клапанного средства, который вызывает его переход из положения загрузки в положение запирания, когда вышеуказанное расширяемая полость достигает величины расширения, соответствующей заданному объему газа, который связан со срабатыванием эстезиометра и окончанием этапа загрузки.
Этот вариант осуществления является предпочтительным по сравнению с теми, в которых этап загрузки прекращается при помощи чисто механического стопорения, например, подвижной стенки полости при окончании хода или какого-либо компонента механизма при помощи упора, что может приводить к увеличению давления газа в полости, если она не может расширяться, а подача газа из источника сжатого газа продолжается. Этот факт может ухудшать регулирование давления на выходе.
Вышеуказанное средство определения может содержать оптический датчик.
Расширяемая полость может быть предпочтительно выбрана из поршневой группы, мягкого резервуара или осевого сильфона.
Эстезиометр может содержать счетчик срабатываний. Счетчик срабатываний может подсчитывать количество раз, когда средство определения определяет, что расширяемая полость достигла величины расширения, соответствующей заданному объему газа, достаточному для одного импульса или связанному со срабатыванием эстезиометра.
Эстезиометр может быть оснащен визуальным и/или звуковым индикатором, указывающим, что количество срабатываний достигло заданной величины.
Как достаточно подробно описано далее, эстезиометр во время вышеуказанного этапа срабатывания может обеспечивать выпускание импульса газа, содержащегося в газовом контейнере, в направлении выходного сопла длительностью от 0,3 до 0,7 с, предпочтительно - от 0,4 до 0,6 с при выходном давлении, измеренном на расстоянии 4 мм от устья выходного сопла и с учетом прямоугольного импульса, имеющем номинальное значение 0,0003-0,01 бар.
Согласно изобретению предполагается, что источник газа представляет собой сменный картридж со сжатым медицинским газом.
Альтернативно или дополнительно может быть предусмотрено, чтобы эстезиометр был снабжен приводным устройством для управляемого расширения расширяемой полости, которое при помощи первого клапанного средства обеспечивает всасывание газа из окружающей среды в виде воздуха.
Приводное устройство для управляемого расширения расширяемой полости перемещает подвижную стенку указанной расширяемой полости, при этом указанное приводное устройство может быть выполнено легко управляемым или моторизированным.
Согласно одному из вариантов изобретения, оно относится к переносному эстезиометру для определения тактильной чувствительности роговой оболочки глаза, содержащему
- газовый контейнер, соединенный посредством первого клапанного средства с источником газа и содержащий расширяемую полость, предназначенную для размещения объема газа во время этапа загрузки эстезиометра;
- выходное сопло, соединенное с газовым контейнером посредством второго клапанного средства, выполненное с возможностью направления потока газа, размещенного в газовом контейнере, во время этапа срабатывания эстезиометра в направлении цели - роговой оболочки глаза пациента, при этом эстезиометр дополнительно содержит
- механизм, выполненный с возможностью, во время вышеуказанного этапа срабатывания эстезиометра, обеспечения выпускания потока газа, содержащегося в газовом контейнере, в направлении выходного сопла путем регулируемого сжатия расширяемой полости газового контейнера, причем указанный механизм содержит упругое средство аккумулирования потенциальной энергии, выполненное с возможностью аккумулировать потенциальную энергию в результате расширения расширяемой полости во время этапа загрузки эстезиометра, и выполненное с возможностью высвобождать указанную потенциальную энергию во время этапа срабатывания эстезиометра, причем расширяемая полость содержит подвижную стенку, при этом механизм содержит передаточное средство, которое механически соединяет указанную подвижную стенку и упругое средство аккумулирования потенциальной энергии, если оно представляет собой по меньшей мере одну пружину постоянного давления, причем вышеуказанное передаточное средство содержит реечно-шестеренчатую передачу, реечная часть которой соединена с подвижной стенкой расширяемой полости, а шестеренчатая часть соединена с упругим средством аккумулирования энергии, при этом
- предусмотрена возможность, во время этапа загрузки эстезиометра во время входа газа в расширяемую полость, обеспечения расширения указанной расширяемой полости путем перемещения ее подвижной стенки, что, в свою очередь, перемещает реечную часть в первом направлении, что обеспечивает поворот шестеренчатой части вокруг оси поворота в направлении, которое нагружает упругое средство аккумулирования потенциальной энергии; и
- упругое средство аккумулирования энергии выполнено с возможностью, во время этапа срабатывания эстезиометра после соединения расширяемой полости с выходным соплом, высвобождения аккумулированной потенциальной энергии путем приложения момента силы к шестеренчатой части, что обеспечивает перемещение реечной части в направлении, противоположном первому направлению, и вызывает перемещение подвижной стенки расширяемой полости в направлении ее сжатия с выбрасыванием потока газа из объема газа, аккумулированного в ней во время этапа загрузки.
Согласно одному из вариантов изобретения, упругое средство аккумулирования потенциальной энергии содержит по меньшей мере одну пружину постоянного давления, выполненную с возможностью растягиваться во время этапа загрузки эстезиометра, и выполненную с возможностью незамедлительно прикладывать постоянную восстанавливающую силу во время этапа срабатывания.
Согласно одному из вариантов изобретения, механизм содержит
- опорный корпус для пружины постоянного давления, снабженный барабаном для наматывания и разматывания указанной пружины и прямолинейной направляющей для задания направления перемещения приводного конца пружины, которым она соединена с шестеренчатой частью, а также
- шарнир между вышеуказанным приводным концом пружины и шестеренчатой частью, который определяет точку приложения восстанавливающей силы, действующей на эту шестеренчатую часть во время этапа срабатывания эстезиометра, при этом указанный шарнир выполнен с возможностью перемещения управляемым образом, чтобы сохранять расстояние относительно неподвижной оси поворота указанной шестеренчатой части, обеспечивая при этом приложение восстанавливающей силой к шестеренчатой части момента силы, который имеет постоянное значение.
Согласно одному из вариантов изобретения, опорный корпус установлен в эстезиометре с возможностью принимать различные устойчивые положения, каждое из которых обеспечивает
а) различное расстояние от точки приложения восстанавливающей силы до оси поворота шестеренчатой части в начале этапа срабатывания, или
б) различную величину растяжения пружины в начале этапа срабатывания, или
в) различную комбинацию обоих результатов а) и б) для каждого положения.
Согласно одному из вариантов изобретения, первое клапанное средство выполнено с возможностью принимать по меньшей мере два рабочих положения:
- положение запирания, в котором оно блокирует сообщение между источником газа и газовым контейнером, и
- положение загрузки, в котором оно разблокирует сообщение между источником сжатого газа и газовым контейнером,
при этом эстезиометр дополнительно содержит средство для определения величины расширения расширяемой полости газового контейнера, которое выполнено с возможностью генерировать управляющий сигнал для первого клапанного средства, вызывающий его переключение из положения загрузки в положение запирания, когда вышеуказанная расширяемая полость достигает величины расширения, соответствующей заданному объему газа, связанному со срабатыванием эстезиометра и окончанием этапа загрузки.
Согласно одному из вариантов изобретения, средство определения содержит оптический датчик.
Согласно одному из вариантов изобретения, расширяемая полость выбрана из группы, включающей поршневую группу, мягкий резервуар или осевой сильфон.
Согласно одному из вариантов изобретения, эстезиометр содержит счетчик срабатываний.
Согласно одному из вариантов изобретения, счетчик срабатываний выполнен с возможностью подсчитывать количество раз, когда средство определения определяет, что расширяемая полость достигла величины расширения, соответствующей заданному объему газа, достаточному для одного импульса или связанному со срабатыванием эстезиометра.
Согласно одному из вариантов изобретения, эстезиометр снабжен визуальным и/или звуковым индикатором, указывающим, что количество срабатываний достигло заданной величины.
Согласно одному из вариантов изобретения, механизм выполнен с возможностью, во время вышеуказанного этапа срабатывания эстезиометра, обеспечения выпускания потока газа, содержащегося в газовом контейнере, в направлении выходного сопла в течение периода времени, составляющего 0,3–0,7 с, предпочтительно 0,4–0,6 с.
Согласно одному из вариантов изобретения, механизм выполнен с возможностью, во время вышеуказанного этапа срабатывания эстезиометра, обеспечения выходного давления, измеряемого на расстоянии 4 мм от устья выходного сопла в соответствии с прямоугольным импульсом номинального значения, составляющего 0,0003–0,01 бар.
Согласно одному из вариантов изобретения, источник газа представляет собой сменный картридж со сжатым медицинским газом.
Согласно одному из вариантов изобретения, эстезиометр снабжен приводным устройством для управляемого расширения расширяемой полости, которое выполнено с возможностью, при помощи первого клапанного средства, обеспечивать всасывание газа из окружающей среды в виде воздуха.
Согласно одному из вариантов изобретения, приводное устройство для управляемого расширения расширяемой полости выполнено с возможностью перемещать подвижную стенку указанной расширяемой полости, при этом указанное приводное устройство выполнено приводимым в действие вручную или моторизированным.
Краткое описание чертежей
На чертежах показаны:
ФИГ. 1 - общий вид переносного эстезиометра согласно изобретению;
ФИГ. 2 - принципиальная схема основных компонентов, предусмотренных в эстезиометре согласно изобретению;
ФИГ. 3 - традиционное применение эстезиометра согласно изобретению в соответствии сего назначением;
ФИГ. 4 - расположение клапанного средства и внешнего корпуса или головки газового контейнера в одном варианте осуществления эстезиометра согласно изобретению;
ФИГ. 5 - вид в аксонометрии механизма, пригодного для обеспечения выпускания заданного объема газа, размещенного в расширяемой полости газового контейнера эстезиометра, при помощи перемещения его подвижной стенки;
ФИГ. 6а-6с - последовательность операций механизма с ФИГ. 5, при этом на каждом чертеже показана принципиальная схема операции и вид механизма в соответствующем ей состоянии;
ФИГ. 7 - схематический вид механизма с ФИГ. 5;
ФИГ. 8а и 8b - механизм с ФИГ. 5 с упругим средством аккумулирования потенциальной энергии в различных положениях относительно расширяемой полости;
ФИГ. 9 - профиль соответствующих импульсов газа, которые получаются при использовании официально зарегистрированного эстезиометрического оборудования известного уровня техники;
ФИГ. 10 и 11 - профиль соответствующих импульсов газа, получаемых при помощи эстезиометра согласно настоящему изобретению;
ФИГ. 12 и 13 - соответствующие принципиальные схемы основных компонентов различных вариантов осуществления эстезиометра согласно настоящему изобретению;
ФИГ. 14 - вид в продольном разрезе другого варианта осуществления эстезиометра согласно настоящему изобретению, в частности, механизма обеспечения выпускания заданного объема газа, размещенного в расширяемой полости; и
ФИГ. 15а и 15 - механизм с ФИГ. 14 с упругим средством аккумулирования потенциальной энергии в различных положениях относительно расширяемой полости.
Осуществление изобретения
На ФИГ. 1 показан переносной эстезиометр 1, который представляет собой пример осуществления изобретения. Эстезиометр 1 имеет общую конфигурацию в виде пистолета, в котором выделяются рукоятка или захватная часть и основной корпус с установленным в нем выходным соплом 12, предназначенным для направления струй 14 газа в виде импульсов, при этом эстезиометр 1 каждый раз выстреливает один импульс (струю), в направлении роговой оболочки глаза пациента, как показано на ФИГ. 3.
На схеме, показанной на ФИГ. 2, представлены основные компоненты этого варианта осуществления эстезиометра и их взаимосвязь. Эстезиометр 1 содержит газовый контейнер 4, соединенный посредством первого клапанного средства 5 с источником 2 газа, и выходное сопло 12, соединенное с газовым контейнером 4 посредством второго клапанного средства 13.
Отличительной особенностью эстезиометра 1 согласно изобретению является то, что газовый контейнер 4 содержит расширяемую полость 6 (см. ФИГ. 5 и 6а-6с). Эта расширяемая полость 6 предназначена для приема во время этапа загрузки эстезиометра 1 заданного объема V1 газа 3, который подается источником 2 сжатого газа 3, и для выпускания заданного объема V2 газа 3 в направлении выходного сопла 12 во время этапа срабатывания эстезиометра 1, как это более подробно описано ниже. Объемы V1 и V2 могут совпадать, однако, это не обязательно имеет место, поскольку следует учитывать баланс газа, и при этом газ 3 может находиться в расширяемой полости 6 до начала этапа загрузки.
В показанном примере источник 2 газа 3 представляет собой сменный картридж 2а со сжатым медицинским газом, в частности, воздухом для клинического применения, полученным путем сжатия, очищенного и фильтрованного атмосферного воздуха или смеси кислорода и азота в отношении 21% и 79%, соответственно, которые отличаются тем, что не содержат посторонних частиц, являются бактериологически пригодными, а также не содержат масел и воды. Объем хранения картриджа может составлять 400-600 мл, и, чтобы эстезиометр выполнял свою функцию, давление газа 3 может составлять примерно 5-7 бар. При этом, как поясняется ниже, возможны также другие опции для наполнения расширяемой полости 6 газом.
Эстезиометр 1 снабжен механизмом 7, который во время вышеуказанного этапа срабатывания эстезиометра обеспечивает выпускание заданного объема V2 газа 3 при помощи управляемого сжатия расширяемой полости 6 газового контейнера 4, в частности, управляемого таким образом, чтобы обеспечить по существу постоянное выходное давление газа 3 в выходном сопле 12.
Расширяемая полость 6 может быть выполнена, например, в виде поршня, осевого сильфона или мягкого резервуара. В одном варианте осуществления изобретения расширяемая полость 6 имеет тип осевого сильфона и содержит подвижную стенку 6а, связанную с механизмом 7. Расширяемая полость 6 может быть полностью или частично расположена в жесткой наружной рубашке или корпусе 6b, в частности, в представленном на ФИГ. 4, который может выполнять функцию соединительной головки, и в котором могут быть предусмотрены соединения по текучей среде с первым и вторым клапанными средствами 5 и 13 для подачи газа 3 в расширяемую полость 6 и для выпускания газа 3 в направлении выходного сопла 12 во время соответствующих этапов загрузки и срабатывания эстезиометра 1, как показано на ФИГ. 4.
На ФИГ. 5 более подробно показан узел, содержащий расширяемую полость 6 (показана только частично) и вышеуказанный механизм 7 согласно одному важному варианту осуществления изобретения.
В этом варианте осуществления для выполнения управляемого сжатия расширяемой полости 6 механизм 7 содержит упругое средство 8 аккумулирования потенциальной энергии, способное аккумулировать потенциальную энергию во время расширения расширяемой полости во время этапа загрузки эстезиометра, используя для этого давление поступающего газа 3, и высвобождать во время этапа срабатывания эстезиометра указанную потенциальную энергию, которая используется для сжатия расширяемой полости 6 и выпускания заданного объема V2 газа 3, сохраняемого внутри нее.
Этот вариант осуществления позволяет вытеснять газ без применения двигателей или приводных устройств, которым требуется для этого источник электрического тока, и в то же время упрощает конструкцию эстезиометра и способствует поддержанию расходов на изготовление этого прибора на уровне, приемлемом для рынка.
В этом примере упругое средство 8 аккумулирования потенциальной энергии представляет собой пружину 18 постоянного давления, которая деформируется во время этапа загрузки эстезиометра, и которая незамедлительно прикладывает постоянную восстанавливающую силу F (см. ФИГ. 7) во время этапа срабатывания. Это является важным аспектом, поскольку способствует возможности выталкивать импульс газа 3 с прямоугольным профилем, т.е., с постоянной величиной или амплитудой, через выходное сопло 12. Этот аспект является очень важным также потому, что позволяет осуществлять хорошую диагностику и получать надежные результаты при обследовании пациента. Изобретение предусматривает применение более чем одной пружины 18 постоянного давления, что представлено в качестве примера на ФИГ. 14, поясняемой ниже.
Пружины постоянного давления известны в качестве особого варианта пружин растяжения. В данном примере эта пружина 18 выполнена из сильно прокатанной ленты из предварительно закаленной или нержавеющей стали. Другими возможными материалами являются углеродистая сталь или инконель (англ. Inconel).
В показанном примере расширяемая полость 6 имеет подвижную стенку 6а, а механизм 7 содержит передаточное средство 9, которое механически соединяет эту подвижную стенку 6а и пружину 18 постоянного давления.
Указанное передаточное средство 9 содержит реечно-шестеренчатую передачу, при этом реечная часть 10 соединена с подвижной стенкой 6а расширяемой полости 6, а шестеренчатая часть 11 - с пружиной 18, в частности, с ее приводным концом 18а.
Механизм 7 содержит опорный корпус 15 для пружины 18 постоянного давления, снабженный барабаном 15b для наматывания и разматывания указанной пружины и прямолинейной направляющей 15а для задания направления перемещения указанного приводного конца 18а пружины, которым она соединяется с шестеренчатой частью 11 передаточного средства 9.
Шестеренчатая часть 11 в данном примере выполнена в виде рычага, установленного с возможностью поворота вокруг оси 11а поворота или точки опоры, прикрепленной к раме эстезиометра 1. С одной стороны этой оси 11а поворота рычаг снабжен зубьями для зацепления с реечной частью 10 передаточного средства 9; а с другой стороны оси 11а поворота указанный рычаг соединен с приводным концом 18а пружины 8. При этом линейное перемещение этого приводного конца 18а вдоль прямолинейной направляющей 15а в одном или другом направлении будет прикладывать момент силы к рычагу, который будет заставлять его поворачиваться вокруг оси 11а поворота в соответствующем направлении.
Изобретение обеспечивает вариант осуществления эстезиометра 1, отличающийся высокой точностью, который выбирается, чтобы получить по существу постоянную силу, прилагаемую к подвижной стенке 6а в направлении сжатия расширяемой полости 6, приводимой в движение восстанавливающей силой пружины 18, во время всего хода приводного конца 18а пружины 18 во время этапа срабатывания.
Для этой цели, как показано на ФИГ. 7, в данном усовершенствованном варианте осуществления эстезиометра 1 соединение между вышеуказанным приводным концом 18а пружины 18 и шестеренчатой частью 11, которое определяет точку Р приложения восстанавливающей силы F, действующей на эту шестеренчатую часть 11 во время этапа срабатывания эстезиометра, образовано подвижным шарниром, поэтому расстояние р, которое представляет собой расстояние между осью 11а поворота шестеренчатой части 11 и прямолинейной частью, к которой прикладывается восстанавливающая сила F, является всегда одинаковым, в результате чего возникает постоянный момент силы. Для этого рычаг содержит направляющий элемент или часть 11b, вдоль которой может скользить выступ 24b, предусмотренный на соединителе 24, (увеличенное изображение на ФИГ. 5), соединяющий приводной конец 18а пружины 18 с указанным рычагом. В данном примере этот соединитель 24 имеет приемную часть, в которую вставляется приводной конец 18а пружины 18 и прочно соединяется с этой частью соединителя 24.
Принцип работы эстезиометра 1 описан ниже со ссылками на ФИГ. 6а-6с и заключается в следующем:
- В ситуации В ожидания, представленной на ФИГ. 6а, первое клапанное средство 5 занимает положение 5а запирания, в котором оно блокирует сообщение между источником 2 сжатого газа и газовым контейнером 4. При этом второе клапанное средство 13 предпочтительно также занимает положение 13а запирания, в котором оно блокирует выход остаточного газа 3, который может содержаться в расширяемой полости 6.
- Из этой ситуации В ожидания для подготовки к срабатыванию во время этапа А загрузки, показанного на ФИГ. 6b, клапанное средство 5 приводится в действие таким образом, чтобы оно заняло положение 5b загрузки и разблокировало сообщение между источником 2 сжатого газа и газовым контейнером 4. На этом этапе А загрузки эстезиометра 1 вход в расширяемую полость 6 газа 3, поступающего от источника 2 сжатого газа, вызывает расширение указанной расширяемой полости 6 путем перемещения ее подвижной стенки 6а, в свою очередь, перемещающей реечную часть 10 в первом направлении, что вызывает поворот шестеренчатой части 11 вокруг ее оси 11а поворота в направлении, которое растягивает и нагружает пружину 18.
Изобретение предусматривает эстезиометр, снабженный датчиком 19 для определения величины расширения расширяемой полости 6, который может генерировать управляющий сигнал для первого клапанного средства 5, чтобы перевести его из положения 5b загрузки в положение 5а запирания, когда вышеуказанная расширяемая полость 6 достигает величины расширения, соответствующей определенному объему газа, который является достаточным для обеспечения импульса с заданным объемом V2 газа 3, выталкиваемого в связи со срабатыванием эстезиометра и окончанием этапа А загрузки.
- После этого начинается этап С срабатывания эстезиометра, представленный на ФИГ. 6с, предпочтительно - автоматически, хотя предусмотрено, что он может также осуществляться в ответ на определенное действие пользователя.
Для этого второе клапанное средство 13 активируется таким образом, чтобы оно могло переключиться из положения 13а запирания в положение 13b срабатывания в течение предварительно установленного периода времени, например, 0,5 с.
Для этого второе клапанное средство 13, и, естественно, также первое клапанное средство 5 могут быть электронными, а эстезиометр 1 может быть снабжен таймером, калиброванным на заводе-изготовителе для времени открытия второго клапанного средства 13, равного 0,5 с, или в качестве альтернативы снабжен другим средством, которое может быть конфигурировано или выбрано пользователем, в частности, экраном и блоком клавишей которые позволяют пользователю выбирать длительность импульса газа во время этапа С срабатывания в виде независимого значения или значения из списка значений, предварительно запрограммированных на заводе-изготовителе.
После того, как второе клапанное средство 13 займет положение 13b срабатывания, пружина 18 почти мгновенно выпускает аккумулированную упругую потенциальную энергию и прикладывает восстанавливающую силу F к шестеренчатой части 11 передаточного средства 9, которое обеспечивает перемещение реечной части 10, в свою очередь, вызывающее перемещение подвижной стенки 6а расширяемой полости 6 теперь в направлении ее сжатия, при этом выталкивается заданный объем V2 газа 3 из общего объема газа 3 аккумулированного в ней во время этапа А загрузки.
Процесс срабатывания прерывается срабатыванием клапанного средства 13, когда оно снова переходит в положение 13а запирания, что происходит в данном примере по истечении 0,5 с.
Эстезиометр 1 снова переходит в ситуацию В ожидания, показанную на ФИГ. 6а.
Эстезиометр представляет собой устройство, которое используется для определения чувствительности восприятия. Чтобы эстезиометр 1 мог выполнять все свои функции, важно, чтобы он был подготовлен к выпусканию воздушных импульсов при различных давлениях.
В механизме 7 эстезиометра 1 в данном примере величина момента М силы (см. ФИГ. 7)
М=F*p
может изменяться при изменении расстояния р. Пользуясь этим принципом, в соответствии с другим аспектом эстезиометра 1 согласно изобретению, предусмотрено, что по меньшей мере один из компонентов - опорный корпус 15 или газовый контейнер 4 - установлен в эстезиометре с возможностью принимать различные устойчивые положения, каждое из которых имеет различное расстояние р в начале этапа С срабатывания.
В эстезиометре 1 данного примера выбрана первая альтернатива, т.е., опорный корпус 15 установлен в эстезиометре с возможностью принимать различные положения относительно газового контейнера 4, более конкретно - относительно расширяемой полости 6. Эта характеристика показана на ФИГ. 8а и 8b, при этом ФИГ. 8а соответствует положению с максимальным управляющим воздействием, а ФИГ. 8b - положению с минимальным управляющим воздействием.
В представленном варианте осуществления опорный корпус 15 с пружиной 18 постоянного давления установлены и направляются в эстезиометре 1, при этом их взаимное расположение может изменяться относительно расширяемой полости 6 под действием приводного элемента 23, выполненного в данном случае в виде колеса, которое входит в зацепление с соответствующими зубьями 22, которые предусмотрены в опорном корпусе 15. Колесо может быть приведено в действие при помощи мануального давления, т.е., вручную усилием пользователя, при этом эстезиометр 1 может быть снабжен упругим средством для соединения с колесом или с опорным корпусом 15, чтобы обеспечить их различные устойчивые положения, каждое из которых соответствует выпусканию импульса газа 3 при различных выходных давлениях.
Существует несколько параметров, которые могут быть отрегулированы, чтобы получить воздушные импульсы с требуемым давлением. Были проведены различные испытания с изменением, например, объема газа 3, вводимого в расширяемую полость 6 во время этапа А загрузки и/или начальной угловой позиции шестеренчатой части 11 механизма 7 и/или расстояния р и/или объема газа 3, изначально присутствующего в расширяемой полости 6, и/или расстояния р (окончательно выбрано до 5 различных позиций, в которых может быть расположен опорный корпус 15 эстезиометра относительно расширяемой полости 6) и/или характеристик пружины 18 постоянного давления, среди других параметров, которые позволяют регулировать отклик эстезиометра 1, в результате чего получена оптимальная конструкция переносного эстезиометра 1 с характеристиками, представленными ниже в Таблицах 1 и 2.
Кроме гибкости в применении, которую предлагает эстезиометр 1, обладающий способностью срабатывания несколькими воздушными импульсами различной величины, обеспечиваются условия для получения прямоугольного профиля этих импульсов по существу с постоянным номинальным значением, что также усовершенствует этот аспект по сравнению с другими, официально зарегистрированными эстезиометрами известного уровня техники.
На ФИГ. 9, представляющей собой фрагмент из патентного документа WO 9317613, в качестве примера показана зависимость от времени профиля воздушных импульсов, которые могут быть получены при помощи известного эстезиометрического оборудования, при этом верхний профиль соответствует предположительно усовершенствованному эстезиометру известного уровня техники.
В отличие от этих профилей на ФИГ. 10 и 11 показан профиль, соответствующих импульсов газа, полученных при помощи эстезиометра согласно настоящему изобретению для заданного давления, равного 0,0086 бар и 0,00046 бар, соответственно. Следует отметить, что эти импульсы имеют прямоугольный профиль, т.е., получены по существу при постоянном значении давления.
В показанном варианте осуществления эстезиометра 1 согласно изобретению, в котором источник 2 газа выполнен в виде сменного картриджа, указанный картридж может быть размещен в части, сконструированной в виде рукоятки, в то время как основные компоненты, ограниченные на ФИГ. 2 штриховой линией, могут быть размещены в основном корпусе эстезиометра 1.
Повторная зарядка картриджа сжатым газом 3 может быть такой же простой операцией, как обычная замена батареи в электронном устройстве. При этом изобретение обеспечивает эстезиометр со счетчиком срабатываний, задача которого заключается в определении момента, когда картридж близок к опорожнению, и эстезиометр требует профилактического обслуживания.
Используя тот факт, что эстезиометр может быть снабжен средством 19 определения расширения полости, в одном варианте осуществления изобретения счетчик срабатываний подсчитывает количество раз, когда указанное средство 19 определения определяет, что расширяемая полость 6 достигает заданного объема газа 3, связанного со срабатыванием эстезиометра. Иными словами, счетчик подсчитывает, сколько раз завершился этап А загрузки, что позволяет оценить объем газа 3, вышедшего из картриджа.
Зная объем газа 3, который может вмещать картридж, не составляет большой проблемы оснастить эстезиометр визуальным и/или звуковым индикатором 21, который указывает, что количество срабатываний достигло заданной величины и предупреждаете необходимости замены картриджа.
Схемы на ФИГ. 12 и 13 показывают альтернативные варианты осуществления эстезиометра согласно изобретению, и, в частности, это относится к подаче газа 3 в расширяемую полость 6.
В этих вариантах осуществления вместо использования картриджа 2а в качестве источника 2 газа 3 эстезиометр снабжен приводным устройством 25 для управляемого расширения расширяемой полости 6, которое при помощи первого клапанного средства 5 позволяет осуществлять всасывание газа из окружающей среды, в частности, воздуха.
Приводное устройство 25 для управляемого расширения расширяемой полости 6 перемещает подвижную стенку 6а указанной расширяемой полости 6, при этом указанное приводное устройство может быть выполнено легкоуправляемым, т.е. приводимым в действие вручную, как показано на ФИГ. 12, или моторизированным, например, с использованием соленоидного устройства, как показано на ФИГ. 13.
Принцип работы эстезиометра является таким же, как описано выше, с той лишь разницей, что в ситуации В ожидания при подготовке к срабатыванию во время этапа загрузки клапанное средство 5 приводится в действие таким образом, чтобы оно разблокировало сообщение между источником 2 газа и газовым контейнером 4, при этом источником 2 газа в данном случае является воздух из окружающей среды. Во время этапа загрузки эстезиометра вход газа в расширяемую полость 6 осуществляется при помощи всасывания, создаваемого путем перемещения подвижной стенки 6 расширяемой полости под действием приводного устройства 25 для управляемого расширения расширяемой полости 6, описанного выше, в направлении, указанном стрелками на ФИГ. 12 и 13.
Как и в варианте осуществления эстезиометра, снабженного картриджем 2а сжатого газа 3, перемещение подвижной стенки 6а при помощи передаточного средства 9 растягивает и нагружает упругое средство 8 аккумулирования потенциальной энергии.
На ФИГ. 14 показан эстезиометр 1, в котором используется решение, представленное на схеме с ФИГ. 13, снабженный приводным устройством 25 для управляемого расширения моторизированной расширяемой полости 6, выполненным в виде соленоидного устройства. Следует отметить, что в этом варианте осуществления упругое средство 8 аккумулирования потенциальной энергии содержит две пружины 18, 18' постоянного давления, которые параллельно действуют на передаточное средство 9, в остальном же все выполнено аналогично варианту осуществления эстезиометра с одной пружиной постоянного давления.
Этот вариант осуществления с ФИГ. 14 используется также, чтобы показать, что согласно изобретению блок, образованный основными компонентами эстезиометра, при правильной сборке является свободно стоящим. Для этой цели он снабжен своего рода станиной или основанием 26, к которому присоединен опорный корпус 15 упругого средства 8 аккумулирования потенциальной энергии с возможностью направленного перемещения, таким образом, указанный опорный корпус может принимать различные положения относительно передаточного средства 9, что позволяет модулировать силу, передаваемую упругим средством 8 аккумулирования потенциальной энергии подвижной стенке 6а расширяемой полости 6, жестко соединенной с указанной станиной или основанием 26. Эта конструктивная особенность показана на ФИГ. 15а и 15b, при этом ФИГ. 15а соответствует положению с максимальным управляющим воздействием, а ФИГ. 15b - положению с минимальным управляющим воздействием.
Вышеуказанное направленное перемещение в этих примерах осуществляется при помощи комбинации направляющей и штифта, в частности, при помощи штифта в виде прямого стержня 27, соединенного со станиной или основанием 26, ориентированного перпендикулярно к сердцевине пружин 18, 18' и вставленного с подгонкой в отверстие, предусмотренное в опорном корпусе 15, с обеспечением возможности скольжения указанного опорного корпуса вдоль стержня.
1. Переносной эстезиометр для определения тактильной чувствительности роговой оболочки глаза, содержащий:
- газовый контейнер, соединенный посредством первого клапанного средства с источником газа и содержащий расширяемую полость, предназначенную для размещения объема газа во время этапа загрузки эстезиометра;
- выходное сопло, соединенное с газовым контейнером посредством второго клапанного средства, выполненное с возможностью направления потока газа, размещенного в газовом контейнере, во время этапа срабатывания эстезиометра в направлении цели - роговой оболочки глаза пациента, при этом эстезиометр дополнительно содержит
- механизм, выполненный с возможностью, во время вышеуказанного этапа срабатывания эстезиометра, обеспечения выпускания потока газа, содержащегося в газовом контейнере, в направлении выходного сопла путем регулируемого сжатия расширяемой полости газового контейнера, причем указанный механизм содержит упругое средство аккумулирования потенциальной энергии, выполненное с возможностью аккумулировать потенциальную энергию в результате расширения расширяемой полости во время этапа загрузки эстезиометра, и выполненное с возможностью высвобождать указанную потенциальную энергию во время этапа срабатывания эстезиометра, причем расширяемая полость содержит подвижную стенку, при этом механизм содержит передаточное средство, которое механически соединяет указанную подвижную стенку и упругое средство аккумулирования потенциальной энергии, если оно представляет собой по меньшей мере одну пружину постоянного давления, причем вышеуказанное передаточное средство содержит реечно-шестеренчатую передачу, реечная часть которой соединена с подвижной стенкой расширяемой полости, а шестеренчатая часть соединена с упругим средством аккумулирования энергии, при этом
- предусмотрена возможность, во время этапа загрузки эстезиометра во время входа газа в расширяемую полость, обеспечения расширения указанной расширяемой полости путем перемещения ее подвижной стенки, что, в свою очередь, перемещает реечную часть в первом направлении, что обеспечивает поворот шестеренчатой части вокруг оси поворота в направлении, которое нагружает упругое средство аккумулирования потенциальной энергии; и
- упругое средство аккумулирования энергии выполнено с возможностью, во время этапа срабатывания эстезиометра после соединения расширяемой полости с выходным соплом, высвобождения аккумулированной потенциальной энергии путем приложения момента силы к шестеренчатой части, что обеспечивает перемещение реечной части в направлении, противоположном первому направлению, и вызывает перемещение подвижной стенки расширяемой полости в направлении ее сжатия с выбрасыванием потока газа из объема газа, аккумулированного в ней во время этапа загрузки.
2. Эстезиометр по п. 1, отличающийся тем, что упругое средство аккумулирования потенциальной энергии содержит по меньшей мере одну пружину постоянного давления, выполненную с возможностью растягиваться во время этапа загрузки эстезиометра, и выполненную с возможностью незамедлительно прикладывать постоянную восстанавливающую силу во время этапа срабатывания.
3. Эстезиометр по п. 1, отличающийся тем, что механизм содержит
- опорный корпус для пружины постоянного давления, снабженный барабаном для наматывания и разматывания указанной пружины и прямолинейной направляющей для задания направления перемещения приводного конца пружины, которым она соединена с шестеренчатой частью, а также
- шарнир между вышеуказанным приводным концом пружины и шестеренчатой частью, который определяет точку приложения восстанавливающей силы, действующей на эту шестеренчатую часть во время этапа срабатывания эстезиометра, при этом указанный шарнир выполнен с возможностью перемещения управляемым образом, чтобы сохранять расстояние относительно неподвижной оси поворота указанной шестеренчатой части, обеспечивая при этом приложение восстанавливающей силой к шестеренчатой части момента силы, который имеет постоянное значение.
4. Эстезиометр по предшествующему пункту, отличающийся тем, что опорный корпус установлен в эстезиометре с возможностью принимать различные устойчивые положения, каждое из которых обеспечивает
а) различное расстояние от точки приложения восстанавливающей силы до оси поворота шестеренчатой части в начале этапа срабатывания, или
б) различную величину растяжения пружины в начале этапа срабатывания, или
в) различную комбинацию обоих результатов а) и б) для каждого положения.
5. Эстезиометр по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что первое клапанное средство выполнено с возможностью принимать по меньшей мере два рабочих положения:
- положение запирания, в котором оно блокирует сообщение между источником газа и газовым контейнером, и
- положение загрузки, в котором оно разблокирует сообщение между источником сжатого газа и газовым контейнером,
при этом эстезиометр дополнительно содержит средство для определения величины расширения расширяемой полости газового контейнера, которое выполнено с возможностью генерировать управляющий сигнал для первого клапанного средства, вызывающий его переключение из положения загрузки в положение запирания, когда вышеуказанная расширяемая полость достигает величины расширения, соответствующей заданному объему газа, связанному со срабатыванием эстезиометра и окончанием этапа загрузки.
6. Эстезиометр по предшествующему пункту, отличающийся тем, что средство определения содержит оптический датчик.
7. Эстезиометр по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что расширяемая полость выбрана из группы, включающей поршневую группу, мягкий резервуар или осевой сильфон.
8. Эстезиометр по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что он содержит счетчик срабатываний.
9. Эстезиометр по п. 8, отличающийся тем, что счетчик срабатываний выполнен с возможностью подсчитывать количество раз, когда средство определения определяет, что расширяемая полость достигла величины расширения, соответствующей заданному объему газа, достаточному для одного импульса или связанному со срабатыванием эстезиометра.
10. Эстезиометр по п.8 или 9, отличающийся тем, что он снабжен визуальным и/или звуковым индикатором, указывающим, что количество срабатываний достигло заданной величины.
11. Эстезиометр по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что механизм выполнен с возможностью, во время вышеуказанного этапа срабатывания эстезиометра, обеспечения выпускания потока газа, содержащегося в газовом контейнере, в направлении выходного сопла в течение периода времени, составляющего 0,3–0,7 с, предпочтительно 0,4–0,6 с.
12. Эстезиометр по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что механизм выполнен с возможностью, во время вышеуказанного этапа срабатывания эстезиометра, обеспечения выходного давления, измеряемого на расстоянии 4 мм от устья выходного сопла в соответствии с прямоугольным импульсом номинального значения, составляющего 0,0003–0,01 бар.
13. Эстезиометр по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что источник газа представляет собой сменный картридж со сжатым медицинским газом.
14. Эстезиометр по любому из пп. 1–12, отличающийся тем, что он снабжен приводным устройством для управляемого расширения расширяемой полости, которое выполнено с возможностью, при помощи первого клапанного средства, обеспечивать всасывание газа из окружающей среды в виде воздуха.
15. Эстезиометр по предшествующему пункту, отличающийся тем, что приводное устройство для управляемого расширения расширяемой полости выполнено с возможностью перемещать подвижную стенку указанной расширяемой полости, при этом указанное приводное устройство выполнено приводимым в действие вручную или моторизированным.
