способ измерения давления внутри органов через их кожный покров и измерительный тонометр для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ измерения давления внутри органов через их кожный покров, включающий установку опоры измерительного тонометра на кожный покров исследуемой поверхности внутреннего органа, динамическую деформацию указанной поверхности через кожный покров свободно падающим относительно опоры телом с последующим определением величины упругой деформации поверхности внутреннего органа, отличающийся тем, что перед динамической деформацией поверхности с помощью датчика углового отклонения определяют отклонение оси падения тела от вертикали, при отклонении оси на 2-6° индуцируют неправильное положение измерительного тонометра и формируют сигнал-напоминание, производят коррекцию положения измерительного тонометра до рабочего состояния путем углового смещения его корпуса при неподвижно установленной опоре, после чего отключают сигнал-напоминание.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сигнал-напоминание представляет собой звуковой или световой сигналы.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что свободно падающее тело представляет собой шток с плоским основанием площадью от 1 до 7 мм ².

4. Измерительный тонометр для определения давления внутри органов через их кожный покров, содержащий установленную в корпусе подвижную втулку с направляющими и опорой, контактная поверхность которой расположена на расстоянии от 7 до 10 мм от оси свободного падения тела, выполненного с возможностью упругой деформации органа через его кожный покров, измерительный преобразователь линейного перемещения тела, соединенный с микропроцессором, отличающийся тем, что введен датчик углового отклонения оси свободного падения тела от вертикали, причем указанный датчик установлен горизонтально на плате, расположенной перпендикулярно к оси падения тела, и соединен через микропроцессор со средствами формирования звукового или светового сигнала-напоминания о положении оси падения тела при измерении.

5. Измерительный тонометр по п.1, отличающийся тем, что свободно падающее тело представляет собой шток с плоским основанием площадью от 1 до 7 мм².

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине и может быть использовано в офтальмологии, хирургии, нейрохирургии, нейротравматологии, неврологии и других медицинских областях для неинвазивного определения давления во внутренних органах через кожный покров, преимущественно для измерения внутриглазного давления через веко экспресс-методом при массовых обследованиях населения на глаукому, контроля правильности ее лечения, индивидуального контроля за внутриглазным давлением (ВГД) без обезболивания глаза, а также для измерения внутричерепного давления (ВЧД) грудных детей.

Известен способ измерения внутриглазного давления, заключающийся в статической деформации глаза весом опоры с кольцевой опорной частью и динамической деформации роговицы глаза через веко свободно падающим с высоты 120-150 мм шариком весом 0,3-0,7 г с последующим определением величины давления по высоте первого отскока шарика (см. патент РФ 2007951, кл. А61В 3/16, опубл. 1990 г.).

Применение кольцевой опоры не обеспечивает стабильной надежной связи устройства с глазом в процессе измерения. В связи с этим в известном способе точность измерения не достаточна и находится в большой зависимости от правильности установки прибора в вертикальном положении для обеспечения свободного падения шарика.

Известен способ измерения внутриглазного давления через веко, основанный на статической деформации века нагрузкой опоры области его хряща с одновременной динамической деформацией глазного яблока через веко свободно падающим относительно опоры телом с последующим определением величины упругой деформации поверхности глазного яблока, причем статическую деформацию века нагрузкой опоры в области его хряща осуществляют двумя выступами опоры, равноудаленными на расстояние 7-10 мм от оси перемещения свободно падающего тела, динамическую деформацию глазного яблока через веко осуществляют плоским основанием площадью 1-7 мм ² свободно падающего тела, выполненного в виде штока, а величину упругой деформации поверхности глазного яблока, закрытого веком, определяют по параметрам функции перемещения свободно падающего тела по времени (см. патент РФ 2123798, кл. А61В 3/16, опубл. 1998 г. - прототип).

Для обеспечения возможности свободного падения элемента деформации ориентацию корпуса вдоль нормали осуществляют непосредственно перед измерением вручную по субъективным визуальным критериям. Недостатком известного способа является недостаточная точность, длительность измерения и неудобство работы из-за необходимости применения субъективных критериев оценки правильности установки измерительного тонометра, например, для измерения ВГД. Для выработки умений правильной эксплуатации прибора медицинский персонал проходит подготовку или специальное обучение, что требует затрат времени и средств. Это усложняет применение устройства при массовых обследованиях в учреждениях, удлиняет процедуру и уменьшает точность измерения. Кроме того, некоторые люди плохо переносят длительный контакт опоры устройства с поверхностью кожи века, а при измерении ВЧД грудных детей такой контакт должен быть минимальным по времени.

Известно устройство для измерения внутриглазного давления, содержащее корпус с размещенной в нем с возможностью ограниченного возвратно-поступательного перемещения втулкой, снабженной направляющими и опорной частью для создания постоянной заданной нагрузки, элемент деформации глазного яблока через веко в виде свободно падающего тела, установленный в полости втулки с возможностью свободного его падения в направляющих под действием собственного веса для создания ударной нагрузки, держатель элемента деформации в исходном верхнем положении, расположенный в верхней части полости втулки, измерительный преобразователь линейного перемещения элемента деформации, причем опорная часть втулки выполнена с двумя выступами со скругленными опорными концами, равноудаленными на расстояние 7-10 мм от оси перемещения свободно падающего тела, элемент упругой деформации выполнен в виде штока с конечной частью для соприкосновения в веком длиной не менее 3 мм с плоским основанием площадью 1-7 мм², нижняя направляющая является ограничителем нижнего положения элемента деформации в полости втулки в нерабочем положении (см. патент РФ 2123798, кл. А61В 3/16, опубл. 1998 г. - прототип).

Точность измерения давления во внутреннем органе известным устройством связана с умением вертикального его расположения в процессе измерения. Правильное положение корпуса устройства важно как с точки зрения точности измерения, так и с позиций нормальной работоспособности устройства, исключающей недостоверные измерения: нормальное функционирование устройства возможно только при отсутствии отклонений корпуса устройства от вертикали более чем на 6 градусов. Неправильное положение корпуса в процессе измерения является одной из главных причин низкой точности измерений, так как не исключена возможность получения недостоверных результатов измерения давления.

Общими недостатками известных способов и устройств со свободно падающим телом являются:

- низкая точность измерения из-за отсутствия средств сигнализации правильности рабочего состояния устройства;

- длительность измерения.

Отсутствие в них сигнализации правильного рабочего положения корпуса измерительного тонометра требует постоянного привлечения внимания к оценке ориентации указанного тела или устройства, иначе не обеспечить достоверность результата измерения, а это может быть истолковано потребителем как неисправность. В таком случае не исключен дискомфорт пользователя и необходимость выполнения нескольких измерений.

Предлагаемое изобретение решает задачу измерения давления во внутреннем органе через кожный покров с контролем правильности положения устройства при измерении путем предварительной сигнализации неправильного или правильного его состояния перед измерением и соответственно отключения или включения указанной сигнализации при достижении требуемого (заданного) положения устройства при измерении.

Цель изобретения - расширение области применения тонометра (для измерения ВГД, ВЧД), повышение быстроты и точности измерения путем упрощения ориентации устройства в рабочем положении в процессе измерения, например, на закрытом веке пациента, простота настройки прибора, звуковое и/или световое оповещение оператора о нарушении правильного положения устройства при измерении.

Технический результат способа заключается в повышении эффективности измерения давления путем увеличения точности и сокращения длительности подготовительной процедуры измерения, что обусловлено простотой быстрого реагирования на отклонение оси падения тела от рабочего положения.

Технический результат измерительного тонометра в универсальности его применения, повышении точности измерения, упрощении эксплуатации, в улучшении его потребительских свойств (комфортность и удобство пользования, стабильность параметров) путем исключения влияния погрешности неточности установки его корпуса при измерении.

Технический результат изобретения способа достигается тем, что в способе измерения давления внутри органов через их кожный покров, включающем установку опоры измерительного тонометра на кожный покров исследуемой поверхности внутреннего органа, динамическую деформацию указанной поверхности через кожный покров свободно падающим относительно опоры телом с последующим определением величины упругой деформации поверхности внутреннего органа, перед динамической деформацией определяют отклонение оси падения тела от вертикали, при отклонении указанной оси от вертикали на 2-6 градусов индицируют неправильное положение измерительного тонометра с помощью включения или отключения сигнала-напоминания и производят коррекцию его положения до рабочего состояния угловым смещением при неподвижно установленной опоре, при достижении которого соответственно отключают или включают указанный сигнал-напоминание.

Предпочтительно сигнал-напоминание сформировать с помощью микропроцессора в виде звукового или светового воздействия.

Целесообразно тело выполнить в виде штока с плоским основанием площадью 1-7 мм².

Сущность изобретения - при отклонении оси падения тела от вертикали более допустимого значения отклонения производят коррекцию ее положения угловым смещением измерительного тонометра при неподвижно установленной его опоре.

Технический результат изобретения устройства достигается тем, что в измерительный тонометр для определения давления внутри органов через их кожный покров, содержащий установленную в корпусе подвижную втулку с направляющими и опорой, контактная поверхность которой расположена на расстоянии 7-10 миллиметров от оси свободного падения тела, выполненного с возможностью упругой деформации органа через его кожный покров, измерительный преобразователь линейного перемещения тела, соединенный с микропроцессором, введен датчик углового отклонения оси свободного падения тела от вертикали, причем указанный датчик установлен горизонтально на плате, расположенной перпендикулярно к оси падения тела, и соединен через микропроцессор со средствами формирования звукового или светового сигнала-напоминания о положении оси падения тела при измерении.

Целесообразно тело выполнить в виде штока с плоским основанием площадью 1-7 мм².

Проведенный анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, позволяет установить, что заявителем не обнаружены технические решения, характеризующиеся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа позволило выявить совокупность существенных (по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату) отличительных признаков в заявляемом объекте, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству. Сведений об известности отличительных признаков в совокупностях признаков известных технических решений с достижением такого же, как у заявляемого устройства, положительного эффекта не имеется. На основании этого сделан вывод, что предлагаемое техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень".

На фиг.1 представлено устройство, реализующее способ, в разрезе; на фиг.2 показан измерительный тонометр с боковой стороны (без лицевой части защитного кожуха); фиг.3 изображает измерительный тонометр с лицевой стороны (без лицевой части защитного кожуха).

Измерительный тонометр для определения давления внутри органов через их кожный покров представляет собой модернизацию выпускаемого тонометра ТГДц-01 «ПРА» и включает установленную в корпусе 1 подвижную втулку 2 (выполненную с возможностью ограниченного вертикального возвратно-поступательного перемещения) с первой направляющей 3, второй направляющей 4, выполненной заодно с подвижной втулкой 2, и опорой 5, контактная поверхность 6 которой расположена на расстоянии (L) от оси 7 свободного падения тела, представляющего собой шток 8. Расстояние L для универсальности применения тонометра целесообразно выбрать в диапазоне 7-10 мм, как в прототипе, при этом обеспечивается возможность измерения ВГД или ВЧД с необходимой точностью. Шток 8 имеет средство 9 ограничения его перемещения и плоское основание 10 площадью 1-7 мм² для упругой деформации органа через его кожный покров, диапазон которой исключает болезненность процедуры измерения. Держатель 11 штока 8 в исходном положении выполнен в виде подпружиненной пластины-защелки. Измерительный тонометр содержит также датчик 12 углового отклонения оси 7 свободного падения штока 8 от вертикали, установленный горизонтально на плате 13, расположенной перпендикулярно к оси 7 падения тела, и соединенный через микропроцессор со средствами формирования звукового или светового сигнала-напоминания (на фиг. не показаны) о положении оси 7 падения тела при измерении. Измерительный преобразователь линейного перемещения тела (на фиг. не показан) соединен с микропроцессором и размещен на печатной плате 14 измерительного тонометра. Указанный измерительный преобразователь имеет генератор, блок обработки данных (на фиг. не показаны) и связанную с генератором электромагнитную катушку 15, закрепленную во втулке 2 между первой и второй направляющими 3, 4.

Шток 8 установлен в отверстиях направляющих 3, 4 с зазором в 0,05-0,1 мм для возможности падения штока под действием собственного веса в полости втулки 2 при ориентации устройства по вертикальной оси в одном направлении (рабочее положение, когда опора 5 втулки 2 внизу, а шток 8 зафиксирован в держателе 11 в исходном положении) и в другом направлении (при возврате штока 8 после измерения в исходное положение). При этом средство 9 ограничения перемещения штока 8 выполнено, например, из ферритового материала или латуни, расположено в полости втулки 2 в исходном положении выше катушки 15 и является ее сердечником.

Держателем 11 штока 8 в исходном положении является пластина-защелка с коническим отверстием для захвата верхнего конца штока 8 и со скосом 16 на боковой поверхности. Штифт 17, закрепленный в стенке корпуса 1, является приводом горизонтального перемещения подпружиненной пластины-защелки при его вертикальном перемещении вниз по поверхности скоса 16 при движении вниз корпуса 1. Пластина-защелка подпружинена с помощью проволочного элемента 18, встроенного в стенки втулки 2 и расположенного в соответствующем отверстии пластины-защелки. Верхний конец штока 8 выполнен с упором 19 для надежной его фиксации в отверстии пластины-защелки.

В корпусе 1 выполнена вертикальная прорезь 20, в которую установлен штифт 21, закрепленный на втулке 2 для ограничения вертикального возвратно-поступательного и исключения вращательного перемещения втулки 2 относительно корпуса 1.

Опора 5 закреплена в нижней части первой направляющей 3 втулки 2, например, с помощью пружинно-клипсового соединения и выполнена с двумя клинообразными выступами 22 со скругленными опорными концами, равноудаленными на расстояние L, равное 7-10 мм от оси 7 перемещения штока 8.

Корпус 1 может быть помещен (в съемный) защитный кожух 23, жестко соединенный с корпусом 1 посредством декоративной втулки 24. При этом защитный кожух 23 и корпус 1 установлены с возможностью вертикального их совместного возвратно-поступательного перемещения относительно установленной на исследуемый орган втулки 2 в пределах перемещения штифта 21 в прорези 20.

Измерительный тонометр снабжен фиксатором (прижимным средством) исходного положения втулки 2 в корпусе 1. Фиксатор может быть выполнен, например, в виде подпружиненной с помощью пластины кнопки 25, тормозящая часть 26 которой установлена в отверстии в стенке корпуса 1 с возможностью взаимодействия с внешней поверхностью втулки 2. Нажатием подпружиненной кнопки 25 фиксатора обеспечивают удержание в нижнем положении втулки 2 при установке штока 8 в исходное положение путем опрокидывания защитного кожуха (и корпуса 1) опорой 8 вверх и при установке устройства на веко пациента.

Предложенный способ измерения давления внутри органов через их кожный покров состоит в следующем. При измерении, например, внутриглазного давления голову пациента располагают лицом вверх. Устанавливается направление его взгляда для деформации глаза в области склеры примерно под углом 45° к горизонту (или 90° при деформации штоком 8 области центра роговицы через веко) с помощью использования в качестве ориентира, например, руки пациента. Удерживая измерительный тонометр за его кожух 23, при нажатой кнопке 25 фиксатора для исключения возможности преждевременного выхода штока 8 из исходного положения, опора 5 подвижной втулки 2 устанавливается на участок верхнего века выступами 22 в области его хряща симметрично центра глазного яблока. Так как ось 7 падения штока 8 должна быть расположена вертикально и проходить через центр глазного яблока предварительно определяют отклонение оси падения тела от вертикали с помощью датчика 12 углового отклонения оси 7. При отклонении указанной оси 7 от вертикали на 2-6 градусов индицируют неправильное положение измерительного тонометра с помощью включения сигнала-напоминания, так как указанный датчик 12 соединен через микропроцессор со средствами формирования звукового или светового сигнала-напоминания. Измерительный тонометр со световым сигналом-напоминанием дополнительно имеет соответствующий светодиод (на фиг. не показан) на внешней стороне кожуха 23. Неправильное положение корректируют до рабочего (правильного) состояния угловым смещением корпуса 1 (соответственно кожуха 23) измерительного тонометра при неподвижно установленной опоре 5. При достижении рабочего положения соответственно отключают указанный сигнал-напоминание. Таким образом, неправильное положение измерительного тонометра сопровождается включением сигнала-напоминания, а правильное - его отключением. Возможен другой вариант, когда, наоборот, правильное положение измерительного тонометра сопровождается включением сигнала-напоминания, а неправильное - его отключением.

Звуковой сигнал-напоминание, обеспечивающий реализацию способа, формируется, например, с помощью миниатюрного индикатора-датчика звукового сигнала, возникающего при достижении заданного значения сигнала с датчика 12 углового отклонения оси 7, укрепленного на плате 13 в горизонтальном положении.

Затем, освободив кнопку 25 фиксатора, совершают поступательное движение вниз защитного кожуха 23. При этом пластина-защелка держателя 11 штока 8 смещается горизонтально в полости подвижной втулки 2, освобождает упор 19 и шток 8 свободно падает в направляющих 4 и 3 на веко исследуемого глаза пациента. При движении кожуха 23 вниз освобождение штока происходит при размещении штифта 21 в середине прорези 20, что обеспечивает постоянство статистической нагрузки на глаз через веко со стороны устройства. Смещение пластины-защелки происходит за счет изменения положения штифта 17 при движении вниз защитного кожуха 23. При падении шток 8 своим основанием деформирует веко и глаз, а затем отскакивает в обратном направлении. При этом средство 9 ограничения перемещения, расположенное на штоке 8, проходя вниз (при падении штока 8) и вверх (при отскоке штока 8) создает изменение индуктивности электромагнитной катушки 15, приводящей к изменению частоты генератора. Эти частотные изменения фиксируются во времени блоком обработки и преобразовываются в величину перемещения штока 8 относительно подвижной втулки 2. По параметрам функции перемещения во времени свободно падающего штока 8 судят о величине внутриглазного давления (ВГД), например по амплитуде первого отскока, или другим известным методом обработки функций.

Подготовка измерительного тонометра для следующего измерения осуществляется следующим образом. Удерживая кожух 23 опорой 5 вниз, нажимают кнопку 25 фиксатора и затем опрокидывают кожух 23 опорой 5 вверх. Шток 8, перемещаясь под собственным весом, входит в зацепление своим упором 19 с пластиной-защелкой и фиксируется. Затем возвращают тонометр в исходное положение (опорой 5 вниз).

Для измерения внутричерепного давления (ВЧД) устанавливают опору 5 измерительного тонометра на кожный покров центральной части родничка грудного ребенка. Далее аналогично определяют отклонение оси 7 падения тела от вертикали, при отклонении указанной оси 7 от вертикали на 2-6 градусов индицируют неправильное положение измерительного тонометра с помощью, например, включения сигнала-напоминания. Неправильное положение корректируют до рабочего (правильного) состояния угловым смещением корпуса измерительного тонометра при неподвижно установленной опоре 5. При достижении рабочего положения соответственно отключают указанный сигнал-напоминание. Датчик 12 углового отклонения оси 7 от заданного положения связан с микропроцессором, который в свою очередь связан со световым или звуковым сигнализаторами.

Существенное отличие предлагаемого тонометра заключается в простоте его применения. Измерительный тонометр ВГД или ВЧД с контролем правильности его ориентации при измерении удобен благодаря объединению всех элементов в один корпус с габаритными размерами не более 174×26×20 мм и весом не более 90 г. Предлагаемый вид сигнализации о неправильной ориентации устройства при измерении имеет достаточную информативность и носит активный характер.

Предлагаемый способ и измерительный тонометр отличаются информативной точностью положения оси падения штока в процессе измерения ВГД или ВЧД, что повышает точность и быстродействие измерения. Процедура измерения ВГД или ВЧД безболезненна и не требует обезболивания. Обеспечивается измерение внутриглазного давления в мм рт.ст. с точностью +/-0,4 мм рт.ст. Время измерения не более 3 с.

Проведение на одном пациенте многократных измерения ВГД или ВЧД в течение суток при минимальных затратах времени очень важно для контроля правильности выбранного метода лечения и позволяет существенно повысить его эффективность. При этом исключен риск занесения инфекции при измерении за счет отсутствия прямого контакта с органом, например, слизистой оболочкой глаза.

Простота конструкции заявленного тонометра позволяет изготавливать его по доступным ценам, а простота пользования позволяет применять его не только в клинических условиях, но и в домашних. Предлагаемое техническое решение позволяет повысить точность измерения ВГД или ВЧД и обеспечивает возможность слежения за изменениями давления в процессе лечения. Преимуществами устройства являются:

- снижение времени ориентации устройства в рабочее положение и следовательно времени принудительного физического воздействия на глазное яблоко или родничок грудного ребенка в процессе измерения;

- применение в любых условиях без специального обучения персонала, то есть повышение комфортности использования;

- улучшение потребительских свойств устройства (комфортности, удобства пользования, стабильности параметров) за счет активной формы сигнализации в виде звуковых или световых сигналов, сохраняющихся во время неправильной установки устройства перед измерением ВГД или ВЧД;

- упрощение эксплуатации устройства.