Устройство для измерения жесткости тканей артериальных сосудов in vitro

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЖЕСТКОСТИ ТКАНЕЙ АРТЕРИАЛЬНЫХ СОСУДОВ(71) Заявители Минченя Виталий Владимирович Гончарук Мария Михайловна Мрочек Александр Геннадьевич(72) Авторы Минченя Виталий Владимирович Гончарук Мария Михайловна Мрочек Александр Геннадьевич(73) Патентообладатели Минченя Виталий Владимирович Гончарук Мария Михайловна Мрочек Александр Геннадьевич(57) Устройство для измерения жесткости артериальных сосудов, содержащее платформу с опорной площадкой для размещения сегмента сосуда, силоизмерительный элемент, который установлен на вертикальной штанге с возможностью перемещения по вертикали, при этом сама штанга также установлена на платформе, индентор и систему регистрации сигнала измерения, отличающееся тем, что система регистрации сигнала измерения выполнена в виде бесконтактного индуктивного преобразователя, индентор которого связан с якорем индуктивного датчика и тарированной пружиной с линейной характеристикой сила-перемещение, система плавного перемещения индентора выполнена в виде микрометрической передачи винт-гайка, связанной с шаговым двигателем, и установлена на вертикальной стойке, а система преобразования перемещения контактирующего элемента в сигнал измерительной информации выполнена в виде якоря дифференциального индуктивного датчика, который установлен на цилиндрической направляющей соосно контактирующему элементу с возможностью вертикального перемещения в кронштейне.(56) 1. Патент РФ 2005 105 964, МПК А 61 В 5/00. Способ измерения тургоры кожи и устройство для измерения тургоры кожи. 2. Патент РФ 2005 110 911. Способ и устройство для оценки плотности и неоднородности биологической ткани. Полезная модель относится к испытательной технике, в частности к устройствам для измерения упругости, твердости, податливости и других характеристик биологических тканей. Известно устройство для реализации способа оценки жесткости биологической ткани 1, содержащее индентор механического воздействия, датчик касания кожи, выход которого соединен с входом генератора тактовых импульсов, первый выход которого соединен с излучателем света, оптически соединенного с фотоприемником, выход которого через усилитель соединен с блоками обработки информации и цифровым табло для отражения временного интервала и/или остаточной деформации кожи. Указанное устройство является аналогом по отношению к заявляемому 1. Общими признаками для заявляемого устройства и аналога является наличие силоизмерительного датчика, посредством которого осуществляется механическое воздействие на образец. Недостатком известного устройства является низкая точность измерения жесткости тканей артериальных сосудов, так как информация о жесткости биологической ткани поступает с момента подачи сигнала от датчика касания, в то время как контактирующий элемент может не войти в контакт с основными тканями артериальных сосудов из-за того,что сосуд может быть покрыт тканью, не относящейся к стенке артерии, и поэтому информация о контакте с сосудом передается с искажением через промежуточный слой. Наиболее близким по технической сущности является устройство для оценки жесткости ткани 2, включающее сервопривод, выходной вал которого через кривошипно-шатунную передачу соединен с подвижным концом шарнирно закрепленного на основании рычага, и к этому подвижному концу жестко прикреплены последовательно тензометрический однокомпонентный силоизмерительный датчик и контактирующий элемент, посредством которого осуществляется механическое воздействие на образец,причем контактирующий элемент представляет собой тактильный датчик, содержащий множество герметичных камер, заполненных воспринимающей давление средой, пространство между которыми заполнено эластичным материалом, образующим плоскую контактирующую поверхность, а указанные камеры соединены с датчиками давления, показания которых вместе с показаниями датчика силы регистрируются управляющей вычислительной системой. Указанное устройство является прототипом по отношению к заявляемому. Общими признаками для заявляемого устройства исследования жесткости биологической ткани и прототипа является наличие силоизмерительного элемента и контактирующего элемента, посредством которого осуществляется механическое воздействие на образец. Недостатком известного устройства является низкая точность измерения, обусловленная тем, что контактирующий элемент имеет промежуточные герметичные камеры, соединенные с датчиками давления, и точность передачи информации зависит от промежуточных звеньев в тактильном датчике. Кроме того, поверхность артериального сосуда в зоне контакта может быть покрыта тканью, не относящейся к стенке артерии, и поэтому информация о контакте с сосудом передается с искажением. Задачей настоящей полезной модели является повышение точности измерения при исследовании жесткости тканей артериальных сосудов. 39612007.10.30 Поставленная задача достигается тем, что предложено устройство для измерения жесткости артериальных сосудов, содержащее платформу с опорной площадкой для размещения сегмента сосуда, силоизмерительный элемент, который установлен на вертикальной штанге с возможностью перемещения по вертикали, при этом сама штанга также установлена на платформе, индентор и систему регистрации сигнала измерения, при этом система регистрации сигнала измерения выполнена в виде бесконтактного индуктивного преобразователя, индентор которого связан с якорем индуктивного датчика и тарированной пружиной с линейной характеристикой сила-перемещение, система плавного перемещения индентора выполнена в виде микрометрической передачи винт-гайка, связанной с шаговым двигателем, и установлена на вертикальной стойке, а система преобразования перемещения контактирующего элемента в сигнал измерительной информации выполнена в виде якоря дифференциального индуктивного датчика, который установлен на цилиндрической направляющей соосно контактирующему элементу с возможностью вертикального перемещения в кронштейне. На фигуре представлена схема устройства для исследования жесткости тканей артериальных сосудов, где на платформе 1 установлена вертикальная стойка 2 с микрометрической передачей винт-гайка 3, винт микрометрической передачи связан с шаговым двигателем 4, а гайка с кронштейном 5, на котором закреплен корпус индуктивного преобразователя 6, на котором установлены подшипники скольжения 7, в которых установлена, с возможностью вертикального перемещения, цилиндрическая направляющая 8,связанная с одной стороны с контактирующим элементом - индентором 9, а с другой стороны с тарированной пружиной нагружения 10 и с якорем 11 дифференциального индуктивного датчика 12, связанного электрической цепью с блоком обработки информации 13,на опорной площадке 14 установлен испытуемый сегмент сосуда 15. Устройство работает следующим образом. Сегмент сосуда 15 помещается на опорную площадку 14 под контактирующий элемент - индентор 9, который от шагового двигателя 4 пошагово перемещается при помощи микрометрической передачи винт-гайка 3 к поверхности сосуда 15, и на мониторе блока обработки информации 13 регистрируется кривая сила-перемещение. При достижении уровня, при котором сила действия со стороны тарированной пружины 10 совпадала с силой действия со стороны стенок артериального сегмента 15, происходит обнуление результатов, и этот момент считается моментом начала отсчета информационного сигнала. Все данные в памяти блока обработки информации 13 обнуляются, и такое положение измерительной системы принимается за нулевое. При дальнейшем пошаговом перемещении контактирующего элемента 9 в направлении к поверхности артериального сегмента 15 производится запись кривой сила-перемещение. При достижении максимальной точки упругости процесс пошагового перемещения останавливается. По полученным результатам автоматически производится расчет жесткости тканей сосуда с выдачей информации в цифровой и графической форме. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет получить следующие преимущества повысить точность измерения жесткости биологической ткани исключить влияние тканей, не относящихся к стенке артерии артериального сосуда, на результаты измерения. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3