Технические науки/3. Отраслевое машиностроение

Д.т.н., Р.Н. Каратаев, к.т.н., А.И. Сойко, асп. А.И. Хрунина

Казанский национальный исследовательский технический университет

им. А.Н. Туполева (КНИТУ-КАИ)

Анализ установок пульсирующих потоков жидкости для поверки измерителей артериального давления и частоты пульса

Измерители артериального давления и частоты пульса (ИАД) широко используются в повседневной практике, при этом комплексная оценка их свойств приобретает особое значение, поскольку по показаниям таких приборов судят о фактическом состоянии организма.

В настоящее время эталонная база в данной области измерений достаточно широко представлена эталонными устройствами, использующими поэлементный подход к поверке ИАД, отдельно по каналу давления и частоты. Комплектный подход дает более детальный подход к изучению метрологических свойств ИАД. Авторы работы используют метод генераций пульсирующих потоков жидкости при проектировании установок такого типа [1].

Целью работы является анализ, оценка и классификация устройств для комплектной автоматизированной поверки ИАД, использующих метод генераций пульсирующих потоков.

На рис. 1 приведена классификация установок, реализующих данный метод, который заключается в создании в замкнутом колебательном контуре периодических колебаний потока жидкости различных форм и амплитуд. Это достигается за счет конструктивных особенностей устройства генерации колебаний (генератора переменного расхода или пульсатора расхода), установленного в точке разветвления основной и байпасной линий колебательного контура [2]. Задаваемые параметры потока жидкости с блока управления генерируются насосом, при этом поток жидкости делится пульсатором расхода на два потока, расходы которых находятся в установленном соотношении.

Рис. 1 Классификация установок пульсирующих потоков для поверки ИАД

По возможности регулирования расхода жидкости авторами разработаны поверочные установки с регулируемыми и нерегулируемыми потоками. Первые из них могут достигаться введением дополнительного устройства генерации колебаний [3] или дополнительным регулятором проходного сечения потока, осуществляющим коррекцию выходных характеристик потока жидкости в основной и байпасной линиях [4], вторые – наличием только одного устройства генерации колебаний.

В зависимости от области применения разработаны установки с одним измерительным модулем [5], с двумя обособленными измерительными модулями, включенные в основную и байпасную линии [6], и с двумя совместными измерительными модулями (гидравлический имитатор давления и частоты пульса) [7].

Измерительный модуль представляет собой цилиндр из эластичного материала, в котором размещена эластичная трубка, моделирующая сосуды верхней конечности. В зависимости от конструктивных особенностей и геометрических размеров различают измерительные модули для поверки ИАД на плечо и на запястье. Гидравлический имитатор давления и частоты пульса позволяет совместно использовать эти измерительные модули при совместной поверке ИАД с манжетами на плечо и на запястье.

Анализ погрешностей измерительного канала давления поверочных установок показал, что при параллельном расположении измерительных модулей (на основной и байпасной линиях колебательного контура) их погрешность определяется отдельно при поверке ИАД с манжетами на плечо и на запястье и не превышает . При последовательном расположении измерительных модулей (на основной линии колебательного контура) или при использовании гидравлического имитатора давления суммарная погрешность оказывается выше и складывается из отдельных составляющих погрешностей измерительных модулей [8]. Погрешность измерения давления и частоты пульса () рассматриваемыми поверочными установками соответствует требованиям национальных и международных стандартов.

Работа поддержана грантом Президента РФ для молодых ученых № МК-6303.2010.8.

Литература:

1. Сойко А.И., Каратаев Р.Н. Поверочные установки измерителей артериального давления с использованием генераций пульсирующих потоков. – Казань: Отечество, 2009. 132 с.

2. Пат. № 2327119 Российская Федерация, МПК G01F 25/00, F15B 21/12. Пульсатор расхода / Каратаев Р.Н., Сойко А.И., Синицын И.Н. и др. – № 2006119763; заявл. 05.06.06; опубл. 20.06.08, Бюл. № 17.

3. Решение от 06.09.2011 о выдаче патента по заявке № 2011130767 Генератор пульсирующих потоков / О.Р. Каратаев, Р.Н. Каратаев, А.И. Сойко, А.И. Хрунина и др.; заявл. 22.07.11

4. Решение от 12.10.2011 о выдаче патента по заявке № 2011130460 Установка пульсирующих потоков жидкости для комплектной поверки автоматизированных сфигмоманометров / Р.Н. Каратаев, А.И. Сойко, А.И. Хрунина и др.; заяв. 21.07.11

5. Пат. № 2301020 Российская Федерация, МПК А61В 5/02. Устройство для поверки автоматизированных сфигмоманометров / Каратаев Р.Н., Гогин В.А., Сойко А.И. и др. – № 2005125025; заявл. 05.08.05; опубл. 20.06.07, Бюл. № 17

6. Пат. № 2393758 МПК А61В 5/00 Устройство для поверки автоматизированных сфигмоманометров / Р.Н. Каратаев, А.И. Сойко, И.Н. Синицын и др. – № 2008144585, заявл. 11.11.2008; опубл. 10.07.2010, Бюл.№ 19

7. Пат. № 2405423 Российская Федерация, МПК А61В5/022, G09B 23/28, G01L 27/00. Имитационная модель руки человека для поверки средств измерения артериального давления и частоты сердечных сокращений / Р.Н. Каратаев, А.И. Сойко, И.Н. Синицын и др. – № 2009123052/14; заявл. 16.06.09; опубл. 10.12.10, Бюл. № 34

8. Сойко А.И. Анализ точности измерений установок для поверки измерителей артериального давления и частоты пульса // Медицинская техника, № 3, 2011, с. 27-33