RU2019129C1

RU2019129C1 - Device for determination of extremity volume

Info

Publication number: RU2019129C1
Authority: RU
Inventors: Г.А. Кузнецова; Т.А. Николаева
Original assignee: Ивановский государственный медицинский институт им.А.С.Бубнова
Priority date: 1990-02-07
Filing date: 1990-02-07
Publication date: 1994-09-15

Abstract

FIELD: medical engineering. SUBSTANCE: device has a body in the form of a cavity with the configuration of the extremity. A branch pipe and a measuring element are located on the body lateral wall. Part of the body above the branch pipe level has constant section. The measuring element is a hydrostatic pressure transducer mounted at the branch pipe level. EFFECT: high efficacy of measuring the extremity volume. 1 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для проведения антропологических измерений. The invention relates to medical equipment, namely to devices for anthropological measurements.

Известно устройство для определения объема конечностей человека или животных, содержащее измерительный сосуд в виде ванны и прибор для измерения электрической проводимости. A device for determining the volume of the limbs of humans or animals, containing a measuring vessel in the form of a bath and a device for measuring electrical conductivity.

Известно также устройство для контроля за опуханием конечностей, содержащее конденсатор, между обкладками которого содержится пенопласт, а измерительный элемент выполнен в виде пары электродов. There is also known a device for controlling swelling of the extremities, containing a capacitor, between the plates of which foam is contained, and the measuring element is made in the form of a pair of electrodes.

Недостатком известных устройств является их непригодность в гигиене и физиологии труда в виде длительности измерения, громоздкости и необходимости подключения к электрическому источнику питания, что не всегда осуществимо в цехах, например, текстильных предприятий, на рабочем месте. A disadvantage of the known devices is their unsuitability in hygiene and physiology of work in the form of measurement time, bulkyness and the need to connect to an electric power source, which is not always feasible in workshops, for example, textile enterprises, in the workplace.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранное в качестве прототипа устройство для определения объема конечности, содержащее корпус, выполненный в виде емкости, повторяющей конфигурацию конечности, и измерительный элемент в виде мерной камеры, связанной патрубком с емкостью. Для возможности измерения данным устройством объемов разных по величине ног, предусмотрены три патрубка, определяющие начальный объем жидкости. Closest to the technical nature of the claimed device is a device selected for prototype limb volume determination, comprising a body made in the form of a container repeating the configuration of the limb and a measuring element in the form of a measuring chamber connected by a pipe to the tank. To be able to measure volumes of legs of different sizes with this device, three nozzles are provided that determine the initial volume of fluid.

Недостатком данного устройства является недостаточная точность измерения объема тела неправильной формы. The disadvantage of this device is the lack of accuracy in measuring body volume of irregular shape.

Объем ноги равен V_н = V_ж - ΔV, т.е. V_ж= = V_н + ΔV. Пусть V_ж - объем жидкости, первоначально заливаемой в сосуд, ΔV - объем жидкости в мерной камере, V_ж.с. - объем оставшейся жидкости в сосуде после опускания конечности.The volume of the leg is V _n = V _W - ΔV, i.e. V _W = V _N + ΔV. Let V _W be the volume of liquid initially poured into the vessel, ΔV the volume of liquid in the measuring chamber, V _W.s. - the amount of remaining fluid in the vessel after lowering the limb.

V_ж.с. + ΔV = V_ж; ΔV = V_ж - V_т.с. (1)
Формулу V_н = V_ж - ΔV (2) подставим во второе уравнение ΔV из уравнения (1) и получим: V_н = V_ж - V_ж + V_ж.с. или V_н = V_ж.с.
Таким образом получается условие, при котором возможно данным устройством измерить объем ноги. Однако это условие не всегда выполнимо ввиду жесткости конструкции патрубка и различия объема ног у разных людей. Отсюда вытекает погрешность измерения. Расчет относительной ошибки показал, что она составляет от 27 до 50%.V _{railway station} + ΔV = V _w ; ΔV = V _w - V _t.s. (1)
We substitute the formula V _n = V _w - ΔV (2) in the second equation ΔV from equation (1) and obtain: V _n = V _w - V _w + V _w.s. or V _n = V _Zh.S.
Thus, a condition is obtained under which it is possible with this device to measure the volume of the leg. However, this condition is not always feasible due to the stiffness of the pipe structure and the difference in leg volume in different people. Hence the measurement error. Calculation of the relative error showed that it is from 27 to 50%.

В прототипе начальный объем жидкости определяется выбором одного из трех патрубков в зависимости от объема ноги. Это объясняется тем, что патрубок, соединенный с мерной камерой, жестко связан с сосудом, т.е. при ноге большего объема экспериментатору необходимо налить жидкости до нижнего из 3-х патрубков и пр. Таким образом, массовые исследования рабочих в динамике смены в цехах различных предприятий данным устройством сильно затруднены ввиду длительного времени на исследование. Если же для исследования данным устройством выбрать один патрубок, соотношение V_ж > V_н (только в этом случае данным способом можно производить измерение и с учетом V_н = V_ж.с.) не всегда будет осуществимо (V_ж > V_н вытекает из формулы V_н = V_ж - ΔV → V_ж = V_н + ΔV).In the prototype, the initial volume of fluid is determined by the selection of one of three nozzles depending on the volume of the leg. This is because the pipe connected to the measuring chamber is rigidly connected to the vessel, i.e. with a leg of a larger volume, the experimenter needs to pour liquids to the bottom of the 3 nozzles, etc. Thus, mass studies of workers in the shift dynamics in the shops of various enterprises with this device are very difficult due to the long research time. If, however, to select one branch pipe for research with this device, the ratio V _W > V _n (only in this case it is possible to measure using this method and taking into account V _n = V _w.s. ) will not always be feasible (V _w > V _n follows from formulas V _n = V _W - ΔV → V _W = V _n + ΔV).

Цель изобретения - повышение точности измерения, упрощение конструкции и сокращение времени измерения. The purpose of the invention is to improve the accuracy of measurement, simplifying the design and reducing measurement time.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для определения объема конечности, содержащем корпус, выполненный в виде емкости, повторяющей конфигурацию конечности, с размещенным на его боковой стенке патрубком, и измерительный элемент, часть корпуса выше уровня патрубка имеет постоянное сечение, а измерительный элемент выполнен в виде встроенного на уровне патрубка датчика гидростатического давления. This goal is achieved by the fact that in the device for determining the volume of the limb containing the body, made in the form of a container that repeats the configuration of the limb, with a pipe placed on its side wall, and the measuring element, the part of the body above the level of the pipe has a constant section, and the measuring element is made in the form of a hydrostatic pressure sensor integrated at the nozzle level.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается тем, что часть корпуса выше уровня патрубка имеет постоянное сечение, а измерительный элемент выполнен в виде встроенного на уровне патрубка датчика гидростатического давления. Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники позволило выявить в них следующие отличительные признаки: применение датчиков гидростатического давления для регистрации изменения объема конечностей с учетом постоянства площади сечения части сосуда. В данных технических решениях принцип измерения давления не является гидростатическим и в заявляемом устройстве применяемые датчики давления не принесут ожидаемого положительного эффекта. Comparative analysis with the prototype shows that the claimed device is characterized in that the part of the housing above the level of the pipe has a constant cross-section, and the measuring element is made in the form of a hydrostatic pressure sensor integrated at the pipe level. Comparison of the proposed solution not only with the prototype, but also with other technical solutions in this technical field made it possible to identify the following distinctive features: the use of hydrostatic pressure sensors for recording changes in limb volume, taking into account the constancy of the cross-sectional area of the vessel part. In these technical solutions, the principle of measuring pressure is not hydrostatic and in the inventive device, the applied pressure sensors will not bring the expected positive effect.

На чертеже изображено устройство в процессе измерения объема конечности. The drawing shows a device in the process of measuring the volume of a limb.

Корпус 1, выполненный в виде емкости, повторяющей конфигурацию конечности, расположен в кювете 2. На боковой стенке корпуса 1 размещен патрубок 3, определяющий объем жидкости, вливаемой в корпус 1. Высота патрубка 3 относительно основания корпуса 1 (или уровень) определяется с учетом объемов различных конечностей, чтобы при погружении в сосуд из последнего жидкость не выливалась. На боковой стенке корпуса 1 на уровне патрубка 3 встроен датчик гидростатического давления 4. Кювета 2 предназначена для сливания лишней жидкости из патрубка 3. Верхняя часть корпуса 1 выше уровня патрубка имеет постоянное сечение. Необходимость отметки одного и того же начального уровня отсчета показаний диктуется учетом изменения объема конечности у каждой работницы (рабочего) в течение рабочей смены от одной и той же метки. The housing 1, made in the form of a container repeating the configuration of the limb, is located in the cuvette 2. On the side wall of the housing 1 there is a nozzle 3 that determines the amount of fluid poured into the housing 1. The height of the nozzle 3 relative to the base of the housing 1 (or level) is determined taking into account the volumes various limbs so that when immersed in a vessel from the latter, the liquid does not spill out. A hydrostatic pressure sensor 4 is integrated on the side wall of the housing 1 at the level of the nozzle 3. The cell 2 is designed to drain excess fluid from the nozzle 3. The upper part of the housing 1 above the level of the nozzle has a constant cross-section. The need to mark the same initial level of readings is dictated by the change in the volume of the limbs of each employee (worker) during the shift from the same label.

Устройство работает следующим образом. В корпус 1 заливают жидкость, объем которой V₁ задается патрубком 3. Лишняя жидкость сливается в кювету 2. После окончания ее вытекания патрубок 3 закрывается. Измеряемую конечность помещают в корпус 1, при этом жидкость поднимается до уровня h (высоты поверхности воды относительно патрубка 3). При этом датчик гидростатического давления 4, шкала которого проградуирована в единицах объема, регистрирует объем ноги V_н.The device operates as follows. A liquid is poured into the housing 1, the volume of which V ₁ is set by the nozzle 3. The excess liquid is discharged into the cell 2. After it flows out, the nozzle 3 is closed. The measured limb is placed in the housing 1, while the liquid rises to level h (the height of the water surface relative to the pipe 3). In this case, the hydrostatic pressure sensor 4, the scale of which is calibrated in units of volume, detects the volume of the leg V _n .

V₂ - объем сосуда до уровня жидкости при опущенной конечности:
V₂ = V₁ + Sh; V_н = V₂ - V₁ = V₁ + Sh - V₁ = Sh;
V_н = Sh.V ₂ - the volume of the vessel to the liquid level with the limb lowered:
V ₂ = V ₁ + Sh; V _n = V ₂ - V ₁ = V ₁ + Sh - V ₁ = Sh;
V _n = Sh.

Из определения гидростатического давления следует, что
Р= ρgh → h =

; S=πr²; V=Sh, где Р - гидростатическое давление; g - ускорение свободного падения; ρ - плотность жидкости; S - площадь сечения сосуда выше патрубка 3. Несмотря на независимость гидростатического давления от формы сосуда, площадь сечения должна быть постоянной, так как по формуле V_н = Sh, если S будет изменяющейся по высоте, то объем ноги будет невозможно измерить при помощи датчика давления. Другими словами V ≈ Р при S = const.From the definition of hydrostatic pressure it follows that
P = ρgh → h =

; S = πr ² ; V = Sh, where P is the hydrostatic pressure; g is the acceleration of gravity; ρ is the fluid density; S is the cross-sectional area of the vessel above the nozzle 3. Despite the independence of the hydrostatic pressure from the shape of the vessel, the cross-sectional area should be constant, since according to the formula V _n = Sh, if S is variable in height, then the leg volume will not be possible to measure using a pressure sensor . In other words, V ≈ P at S = const.

Claims

DEVICE FOR DETERMINING VOLUME OF LIMBS, comprising a body made in the form of a vessel in the shape of a limb, with a nozzle located on its side wall and a measuring element, characterized in that, in order to increase accuracy, reduce measurement time and simplify the design, a part of the body is higher than the nozzle made with a constant cross-section, and the measuring element is made in the form located on the side wall of the housing at the level of the nozzle of the hydrostatic pressure sensor.