CS239517B1 - Mechanoelektrický snímač síly a hmotnosti - Google Patents

Abstract

Mechanoelektrický snímač síly a hmotnosti je určen pro měření síly, hmotnosti a kontinuální změny hmotnosti v medicíně. Mechanoelektrický snímač síly a hmotnosti sestává z obdélníkových deformačních nosníků, které jsou po obvodu obruby upevněny do osazení pouzdra pomocí justovacích šroubů. Po obvodu obruby je vytvořena drá- žkav Trn je spojen s vnější membránou speciálním šroubem. Vnější membrána je po obvodu spojena s pouzdrem. Vnější obvod pouzdra a vnější membrány je případně opatřen ochranným pouzdrem s nosnou plochou. Mechanoelektrický snímač síly a hmotnosti lze použít pro měření Síly od 50 N do 3 kN, měření hmotnosti v rozsahu 5 až 100 kg a k měření změn hmotnosti o ± 7 kg během 24 až 100 hodin.

Description

ZAÍURA FRANTIŠEK MUDr., OLOMOUC

Mechanoelektrický snímač síly a hmotnosti

Mechanoelektrický snímač síly a hmotnosti je určen pro měření síly, hmotnosti a kontinuální změny hmotnosti v medicíně. Mechanoelektrický snímač síly a hmotnosti sestává z obdélníkových deformačních nosníků, které jsou po obvodu obruby upevněny do osazení pouzdra pomocí justovacích šroubů. Po obvodu obruby je vytvořena drážka_v Trn je spojen s vnější membránou speciálním šroubem. Vnější membrána je po obvodu spojena s pouzdrem. Vnější obvod pouzdra a vnější membrány je případně opatřen ochranným pouzdrem s nosnou plochou. Mechanoelektrický snímač síly a hmotnosti lze použít pro měření Síly od 50 N do 3 kN, měření hmotnosti v rozsahu 5 až 100 kg a k měření změn hmotnosti o ± 7 kg během 24 až 100 hodin.

239 517 (51) Int Cl.’

G Ol L 1/22

- 1 239 517

Vynález se týká mechanoelektrického snímače síly a hmotnosti s polovodičovými tenzometry, určeného pro měření a indikaci hmotnosti pacientů, případně pokusných zvířat, kontinuální sledování změny hmotnosti nepohyblivých, ležících pacientů, indikaci rovnovážné polohy, pro laboratorní měření, popřípadě i pro měření hmotnosti tuhých předmětů·

Dosuď známá řeěení snímačů hmotnosti nebo síly využívají klasická provedení mechanických indikátorů, tvořených pákovými a ozubenými převody, které jsou nejčastěji spřaženy s ručkovým indikátorem, popřípadě jezdcem odporového reostatu·

Velmi často jsou používány kapacitní nebo induktivní převodníky. Řeěení založené na využití odporových tenzometrů, využívá drátkových, fóliových i polovodičových tenzometrů, zpravidla tmelených na jednoduché obdélníkové nosníky, méně často na membránový deformační nosník, popřípadě torzní tyč nebo hranol, nebo je snímač tvořen válcovým deformačním členem· Některé snímače jsou řešeny jako vaky z plastické hmoty*nebo pryže a jsou vyplněny kapalinou, například vodou nebo olejem· Působící síla je pak měřena jako změna tlaku ve vaku a to pomocí tlakového snímače libovolného principu<>

Výše uvedená řešení mechanického provedení, jsou nevýhodná z hlediska vyloučení možnosti elektrického zpracování signálu, při současném omezení možnosti kontinuélného sledování a záznamu signálu· Je omezena rozlišovací schopnost, přesnost a metoda je málo operativní· Provedení s reostatem má omezenou životnost a je velmi citlivé na prašné a vlhké prostředí· Induktivní a kapacitní převodníky snadno podléhají rušení, velmi obtížně se linearizují a jsou teplotně nestabilní· Dosud známá provedení, která využívají drátkových, fóliových nebo

- 2 239 517 i polovodičových tenzometry jaou nevýhodná pro svou citlivost na centrální umístnění měřené hmotnosti nebo působící síly. Snímače jen obtížně odolávají náročným podmínkám klinické aplikace, jsou málo přetížitelné, nejsou rovněž dostatečně odolné proti rázům, nárazům a pádům. Vysoká je rovněž citlivost na parazitní mechanické pnutí. Většina provedení navíc vyžaduje přenášení nebo pohyb pacientů, kteří jsou ve velmi, vážném stavi^ a tím je tento úkon vyloučen nebD značně znesnadněn a přináší sebou riziko pro pacienta. Provedení s vaky vyplněnými kapalinou je nevýhodné z hlediska malé korelace mezi působící silou a tlakem uvnitř vaku, což má za následek obtížné a velmi málo přesné cejchování, rovněž přesnost měření je velmi malá. Snímače jsou citlivé na artefakty. Značnou nevýhodou je i malá mechanická odolnost vaků.

Podstata mechanoelektrického snímače síly a hmotnosti^ sestávajícího z pouzdra, fixačních kolíků a měrného členu tvořeného dvěma obdélníkovými deformačními nosníky s obrubou a trnem, opatřenými křemíkovými tenzometry, propojených pomocí tištěného spoje do Wheatstoneova odporového můstku, spočívá v tom, že obdélníkové deformační nosníky jsou po obvodu obruby upevněny do osazení pouzdra pomocí justovacíoh šroubů a drážky, vytvořené v obvodu obruby. Trn je spojen s vnější membránou specielním šroubem a vnější membrána je po obvodu spojena s pouzdrem.

Vnější obvod pouzdra a vnější membrány je případně opatřen ochranným pouzdrem s nosnou plochou.

Předností mechanoelektrického snímače síly a hmotnosti podle vynálezu, je kompaktní konstrukce, malé rozměry a možnost začlenění a upevnění do dalších zařízení nebo umístnění pod měřené objekty i v několika kusech, například pod každou nohu postele s ležícím, nepohyblivým pacientem. Snímač je odolný proti působení destrukčních činitelů, charakteristických pro klinické aplikace, tedy vniknutí kapalin, prachu, dobře odolává nárazům a vysokému přetížení, částečně je omezena i citlivost na působení parazitních tlaků. Snímač lze velmi snadno uzpůsobit pro měření malých i vysokých hmotností, nebo realizovat řadu snímačů prD hmotnosti v řadě Dd

239 517 kg až do 500 kg. Umožňuje velmi přesná sledování kontinuelnich směn hmotnosti jak u stojících a pohyblivých pacientů, tak i u ležících a nepohyblivých pacientů. Linearita v širokém rozsahu zaručuje přesná měření, a to i ve spolupráci se znač* nou přídavnou hmotností, například deskou pro stojícího pacienta nebo postelí. Konstrukčně je snímač velmi jednoduchý a je tvořen velmi malým počtem dílů·

Na připojených výkresech je znázorněno příkladné provedení mechanoeiektrického snímače síly a hmotnosti podle vynálezu.

Na obr.l je v řezu znázorněn mechanoelektrický snímač síly a hmotnosti s ochranným pouzdrem.

Na obr.2 je znázorněn půdorys měrného členu upevněného do pouzdra.

Na přiloženém výkresu, obr. 1, je v řezu znázorněn mechanoelektrický snímač síly a hmotnosti, sestávající z pouzdra 1, do kterého je upevněn měrný člen 2, pomocí juatovacích Šroubů ji a drážky J-, vytvořené ve vnějším obvodu obruby 2 ^a pomocí fixačních kolíků 6 a osazení 8. Němý člen 2 je tvořen dvěma obdélníkovými deformačními nosníky 2» obrubou 2 ^a trnem 9· Obdélníkový deformační nosník 2 J® opatřen křemíkovými tenzometry 15» Tm 2 4® spojen pomocí speciálního šroubu 10 s vnější membránou 11. která je po obvodu spojena s pouzdrem 1.

Do pc^sdra 1 je upevněn tištěný spoj 13 pomocí šroubu 14. Mechanoelektrický snímač síly a hmotnosti je po obvodu pouzdra 1 a vnější membrány 11 opatřen ochranným pouzdrem 12 a nosnou plochou 16.

Na přiloženém výkresu, obr.2, je znázorněn půdorys měrného členu 2, sestávajícího z obruby £, dvou obdélníkových deformačních nosníků 7 a trou 9, přičemž obdélníkový deformační nosník 2 je opatřen křemíkovými tenzometry 15. Měrný člen 2 je pomocí obruby 2 upevněn do osazení 8 pouzdra 1 fixačními kolíky 6.

Mechanoelektrický snímač síly a hmotnosti sestává z pouzdra 1, do kterého je upevněn měrný člen 2. Upevnění pomocí šroubů 2 ^a drážky vytvořené pomocí zapíchnutí nožem po

239 517 vnějším obvodu obruby £, umožňují společně s fixačními kolíky 6 definovaně uložení měrného členu 2 do oeazaní 8 pouzdra 1, při současném omezení přenosu parazitního působení vnějších tlaků a sil· Současně je omezen teplotně dilatační vliv pouzdra 1. Navíc je dosaženo velmi snadné montáže i demontáže· Měrný člen 2 je tvořen dvěma obdélníkovými deformačními nosníky 2» obrubou 2 ^a trnem 2· což umožňuje umístnění až desítky křemíkových tenzometrů 15 a jejich propojení pomocí tištěného spoje 13 do Wheatstoneova odporového můstku· Měrný dlen 2 je spojen pomocí trnu 2 ⁸ vnější membránou 11 speciálním šroubem 10. Měřená síla působí společně na speciální šroub 10, vnější membránu 11 a současně elasticky deformuje obdélníkové deformační nosníky 7· Tato deformace je snímána křemíkovými tenzometry 15 a transformována na proporcionální elektrický signál· Spojením obdélníkových deformačních nosníků 2» vnější membrány 11 a speciálního šroubu 10, při jejich současné elastické deformaci, je docíleno potřebné tuhosti snímače, odolnosti proti plížení· Současně je docíleno možnosti upevnění rozsáhlého příslušenství, nebo zabudování snímače do dalšího spolupracujícího přístroje nebo zařízenío Vnější membrána 11 je po obvodu připevněna k pouzdru 1. Tím je dosaženo na-prosté vodotěsnosti a rovněž prachtěenosti, které může být výrazně zlepšena ochraným pouzdrem 12, které zlepšuje rovněž ne chanickou odolnost snímače· Upevňovací závity 17 umožňují případné upevnění snímače k dalším konstrukčním dílům·

Claims (2)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU 239 517

   1· Mechanoolektrický snímač síly a hmotnosti, sestávající z pouzdra, fixačních kolíků a měrného členu tvořeného dvěma obdélníkovými deformačními nosníky s obrubou a trnem, opatřenými křemíkovými tenzometry, propojených pomocí tištěného spoje do Wheatstoneova odporového můstku, vyznačený tím, že obdélníkové deformační nosníky (7) jsou po obvodu obruby (5) upevněny do osazení (8) pouzdra (1) pomocí justovacích šroubů (3) a drážky (4), vytvořené v obvodu obruby (5), přičemž trn (9) je spojen s vnější membránou (11) šroubem (10) a vnější membrána (11) je po obvodu spojena s pouzdrem (1).
2. 2. Mechanoelektrický snímač síly a hmotnosti podle bodu 1, vyznačený tím, že vnější obvod pouzdra (1) a vnější membrána (11) jřcu opatřeny ochranným pouzdrem (12) s nosnou plochou (16).