WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

изобретение ± 0,1% (по частоте) № 2301020) Для расширения функциональных возможностей поверки цифровых измерителей АД и ЧСС необходима разработка универсальных поверочных установок, рассчитанных на измерители АД и ЧСС как плечевыми, так и с запястными манжетами.

Во второй главе описаны процедуры планирования, постановки эксперимента, обработки результатов измерений, а также показан процесс нахождения эмпирических регрессионных соотношений средних значений АД и ЧСС при измерениях на плече и на запястье.

Для реализации технического моделирования процессов, протекающих при измерении АД и ЧСС, с целью разработки и создания соответствующих поверочных установок, а также оценки возможности объективного измерения артериального давления на запястье, был проведен эксперимент по измерению АД и ЧСС на плече и на запястье.

Измерения проводились поверенными измерителями АД и ЧСС фирмы «A&D» UA-777 и UB-203 в соответствии с рекомендациями Всемирной организации здравоохранения, Международного общества по изучению артериальной гипертензии – ВОЗ/МОАГ (1999 г.) и Всероссийского научного общества кардиологов – ВНОК (2001 г.).

В исследовании приняло участие 418 человек (средний возраст – 38 лет), у которых было проведено 1055 измерений АД и ЧСС (рис. 1). Предварительный анализ результатов измерений АД и ЧСС показал, что разность показаний измерителей АД и ЧСС с плечевой и запястной манжетами носит случайный знакопеременный характер. При помощи математических методов анализа данных была проведена обработка результатов измерения АД и ЧСС.

Подготовка эксперимента, установление и поддержание нормальных условий Проведение Оценка разброса Применение Корреляционноизмерений показаний при результатов регрессионный измерении на плече эксперимента анализ и на запястье Регрессионные соотношения средних значений АД и ЧСС при реализации в гидравлическом имитаторе давления и частоты поверочной установки Рис. 1. Структурная блок-схема построения эксперимента Анализ результатов измерения АД и ЧСС, полученных с доверительной вероятностью p = 0,99, показал, что средние величины систолического АД (САД) и диастолического АД (ДАД) при измерениях на запястье находятся в пределах границ средних величин САД и ДАД на плече (рис. 2). В результате имеем следующие соотношения: САД1 > САД2; ДАД1 < ДАД2 (1 – плечо; 2 – запястье).

Результаты проведенных исследований указывают на необходимость разработки и создания установок для поверки измерителей АД и ЧСС как с плечевыми, так и с запястными манжетами. На основе полученных качественных и количественных данных выявлены регрессионные соотношения средних значений АД и ЧСС при измерениях на плече и на запястье. Уравнение регрессии АД на плече и на запястье имеет вид:

Рср2 0,82 Рср1 18,, где Рср1 – среднее арифметическое давление на плече, мм рт.ст.; Рср2 – среднее арифметическое давление на запястье, мм рт.ст. Уравнение регрессии ЧСС на плече и на запястье имеет вид:

f2 f1 2,, где f1 – частота сердечных сокращений, измеренная на плече, мин-1; f2 – частота сердечных сокращений, измеренная на запястье, мин-1.

Рис. 2. Графическое отображение средних значений САД и ДАД при реализации в гидравлическом имитаторе давления и частоты На рис. 3 представлены зависимости между средними значениями АД (рис. 3а) и ЧСС (рис. 3б) при измерении на плече и на запястье.

а) б) Рис. 3. Зависимость между средними значениями АД (а) и ЧСС (б) при измерении на плече и на запястье Полученные регрессионные соотношения АД и ЧСС позволяют рассчитывать требуемые величины расхода и давления жидкости в первом и втором измерительных модулях гидравлического имитатора давления и частоты.

В третьей главе приведено описание и принцип действия разработанных установок пульсирующих потоков для поверки измерителей АД и ЧСС.

Представлено три разновидности поверочных установок:

1) с параллельным расположением измерительных модулей (рис. 4а);

2) с последовательным расположением измерительных модулей (рис. 4б);

3) с гидравлическим имитатором давления и частоты (рис. 5).

Измеряемые величины давления Р и частоты пульса f подаются с блока управления 10 на источник пульсаций давления 1, представляющий собой насос 3 и устройство генерации колебаний 2, создающий модулированный по амплитуде и частоте сигнал и установленный в точке разветвления трубопровода и байпасной линии. При этом колебания происходят на параллельных участках гидравлического тракта колебательного контура, в которых последовательно или параллельно установлены два измерительных модуля 4 и 5. Установки имеют замкнутую циркуляцию жидкости. Параллельные участки гидравлического тракта образуют измерительный и байпасный каналы.

Измерительные модули 4 и 5 представляют собой сенсорные участки в виде двух эластичных цилиндров 6 и 15, в которых размещены эластичные трубки 7 и 14, имитирующие артерии руки человека. Контроль давления и частоты в измерительных модулях осуществляется рабочими эталонами давления и частоты и 19, представляющими собой датчик избыточного давления МИДА с верхним пределом измерений 40 кПа и погрешностью 0,15% и частотомер VC3165 с погрешностью ±210-5. Поддержание стабильных параметров давления в измерительных модулях 4 и 5 осуществляется регуляторами давления 9 и соответственно, а во всей измерительной системе – регулятором 11.

а) б) Рис. 4. Поверочные установки для измерителей АД и ЧСС (а – с параллельным расположением двух измерительных модулей [3];

б – с последовательным расположением двух измерительных модулей [7]) Измерительный модуль 4 используется для поверки цифровых измерителей артериального давления 13 с плечевой манжетой 12, измерительный модуль 5 – для поверки цифровых измерителей артериального давления 17 с запястной манжетой 16.

Насос 15 (рис. 5а), последовательно соединенный с устройством генерации колебаний 16, электрически связан с блоком управления 17. Установка имеет замкнутую циркуляцию жидкости. В цилиндрах 1 и 2 размещены эластичные трубки 3 и 4, имитирующие соответственно плечевую артерию и артерию на запястье руки человека. Регулирование расхода рабочей жидкости в трубках 3 и 4 осуществляется регуляторами 5 и 6 соответственно. Цилиндры 1 и 2 разделены перегородкой непроницаемой 8, в которой установлен регулятор соединительный 7, выполняющий функцию гидравлического объединения цилиндров 1 и 2.

Контроль давления и частоты обеспечивается рабочими эталонами 13 и 14, представляющими собой датчик избыточного давления МИДА с погрешностью 0,15% и частотомер VC3165 с погрешностью ±210-5. На цилиндр 1 надевается компрессионная манжета 9 поверяемого цифрового измерителя АД и ЧСС 10, на цилиндр 2 – компрессионная манжета 11 поверяемого измерителя АД и ЧСС 12.

Управление установкой осуществляется с помощью блока управления 17, на который поступает измерительная информация из рабочих эталонов давления и частоты. В качестве рабочих эталонов допускается использовать другие средства измерений, имеющие аналогичные метрологические характеристики.

Передача пульсаций рабочей жидкости на компрессионные манжеты поверяемых измерителей АД и ЧСС обеспечивается введением в установку специально разработанного гидравлического имитатора давления и частоты (рис. 5б).

а) б) Рис. 5. Поверочная установка для измерителей АД и ЧСС (а) с гидравлическим имитатором давления и частоты (б) [8] Разработанные установки позволяют за одну операцию поверки сличить в контрольной точке показания поверяемого измерителя АД и ЧСС с плечевой манжетой ( Рв1, Рн1, f1) и/или измерителя АД и ЧСС с запястной манжетой ( Рв2, Рн2, f2) с эталонными значениями, воспроизведенными установками ( Рв0, Рн0, f0 ).

Погрешности измеряемых величин рассчитываются по формулам:

PВ= (PвN – Pв0)/ Pв0 · 100%, PН= (PнN – Pн0)/ Pн0 · 100%, f= (fN – f0)/ f0 · 100%, где N – индекс измерителя АД и ЧСС (1 – плечо; 2 – запястье).

В разработанных установках комплектно проводится поверка цифровых измерителей АД и ЧСС с плечевыми и запястными манжетами, погрешность которых соответствует требованиям Р 50.2.032-2004 и нормативному документу международной организации законодательной метрологии МОЗМ R 16-2 «Noninvasive automated sphygmomanometers».

Для реализации технического моделирования процессов, протекающих при измерении АД и ЧСС, разработан гидравлический имитатор давления и частоты, реализованный в виде гидравлической системы двух измерительных модулей, позволяющий производить поверку измерителей АД и ЧСС с плечевыми и с запястными манжетами.

В четвертой главе представлено техническое описание разработанного и реализованного устройства генерации колебаний с диаграммами изменения импульсов генерируемого расхода жидкости.

Существующие устройства создания пульсаций в потоке жидкости, к которым относятся генератор переменного расхода (авторское свидетельство № 637722), гидромеханический пульсатор (авторское свидетельство № 1013764), а также ряд других, предназначены исключительно для воспроизведения пульсирующего потока жидкости синусоидальной формы. Конструкция подобных устройств характеризуется трудностью получения пульсаций расхода требуемой амплитуды и формы в широком диапазоне частот, так как для этого необходимо управлять движением большой массы жидкости, а это, в свою очередь, требует создания значительного давления контролируемой среды, что в ряде случаев практически неосуществимо.

С целью создания пульсирующего с модуляцией по амплитуде и частоте потока жидкости в гидравлических каналах поверочных установок разработано устройство генерации колебаний, представленное на рис. 6.

Рис. 6. Устройство генерации колебаний а) б) в) г) д) е) а) пятиугольный профиль; б) треугольный профиль; в) круглый профиль; г) шестиугольный профиль; д) восьмиугольный профиль;

е) трапециевидный профиль; ж) квадратный профиль.

Рис. 7. Формы импульсов генерируемого расхода жидкости в измерительном и байпасном каналах при соответствующем профиле планки Формирование измерительных сигналов различных форм и амплитуд разработанным устройством генерации колебаний позволяет обеспечить стабильность улавливания измерительных сигналов поверяемыми приборами при проведении поверки.

Создание пульсирующих потоков и выработка измерительных сигналов различных форм и амплитуд осуществляется за счет введения в конструкцию устройства генерации колебаний специальных планок 3 различных профилей (рис. 7), расположенных в диаметрально противоположных точках двух гидравлических выходов статора 1 (рис. 6). Создание потока жидкости с пульсационными составляющими в измерительном и байпасном каналах обеспечивается равномерным вращением ротора 2 внутри цилиндрического статора 1. Ротор 2 выполнен полым с прямоугольной прорезью, расположенной перпендикулярно к его оси. Вращение ротора 2 осуществляется с помощью электродвигателя.

Стабильное пульсирующее выталкивание жидкости устройством генерации колебаний обуславливается синфазностью перекрытия гидравлических выходов измерительного и байпасного каналов. Частота пульсаций регулируется дискретно посредством изменения скорости вращения ротора в диапазоне 0,75 – 4 Гц, амплитуда колебаний определяется величиной расхода жидкости.

Величины расхода находятся в прямой зависимости от площади проходного сечения каждой из применяемых планок. Формы импульсов генерируемого расхода жидкости в измерительном и байпасном каналах устройства генерации колебаний при соответствующем профиле планки приведены на рис. 7 (верхний график – для измерительного канала, нижний график – для байпасного канала) при частоте вращения ротора f = 0,75 Гц.

В результате исследования распространения колебаний расхода жидкости, формируемых устройством генерации колебаний, были установлены оптимальные профили планок. Критериями оптимальности при этом являлись устойчивая работа и максимальная амплитуда колебаний.

В заключении приводится перечень основных результатов диссертационной работы.

В приложениях представлены протокол с данными об испытуемых, уровне зафиксированных АД и ЧСС на плече и на запястье, а также диаграммы изменения импульсов генерируемого расхода жидкости в частотном диапазоне, установленном рекомендациями по поверке измерителей АД и ЧСС.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ 1. Усовершенствован метод генерации пульсирующих потоков жидкости с целью расширения функциональных возможностей поверки измерителей АД и ЧСС.

2. Впервые выявлены и экспериментально установлены регрессионные соотношения средних значений АД и ЧСС, адекватно описывающие полученные данные с доверительной вероятностью p=0,99, необходимые для расчета расхода и давления рабочей жидкости в измерительных модулях поверочных установок.

3. Разработаны установки пульсирующих потоков для комплектной поверки измерителей АД и ЧСС с плечевыми и с запястными манжетами.

4. Разработано устройство генерации колебаний, позволяющее создавать пульсирующие потоки жидкости и генерировать измерительные сигналы различных форм и амплитуд в гидравлических каналах поверочных установок. Определены формы и амплитуды импульсов генерируемого расхода жидкости в гидравлическом контуре поверочных установок.

5. Разработан гидравлический имитатор давления и частоты, представляющий собой гидравлическую систему двух измерительных модулей, позволяющий производить поверку измерителей АД и ЧСС с плечевыми и с запястными манжетами.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ В рецензируемом научном журнале, рекомендованном ВАК РФ:

1. Р.Н. Каратаев, А.И. Сойко, И.Н. Синицын. Математические модели гемодинамики, применимые к вопросам проектирования установок для поверки средств измерений артериального давления // Казань: Вестник КГТУ им.

А.Н. Туполева, 2007, № 3 (47). – С. 105-109.

2. Р.Н. Каратаев, А.И. Сойко, И.Н. Синицын, А.В. Овчинников.

Регрессионная модель средних значений артериального давления при измерениях на плече и на запястье // Казань: Вестник КГТУ им. А.Н. Туполева, 2010, № 1 (57). – С. 136-140.

Патенты:

3. Патент на изобретение № 2393758 Российская Федерация, МПК А61В 5/00.

Устройство для поверки автоматизированных сфигмоманометров / Каратаев Р.Н., Сойко А.И., Синицын И.Н. и др.; заявитель и патентообладатель КГТУ им. А.Н. Туполева. - № 2008144585; заявл. 11.11.2008; опубл. 10.07.2010, Бюл. № 19.

Pages:     | 1 || 3 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.