CC BY
61
Краткое сообщение
ниями. Оригинальное программное обеспечение разработано в среде Microsoft Visual Basic б.З под ОС Microsoft Windows XP.
В наглядной форме динамика результатов исследований выводится в виде протокола. Образец документа см. на рис.
Рис. Заключение по результатам индивидуального мониторингового наблюдения. Период повторного обследования - 2 года.
Примечание: □ -положение результата в центильной таблице при первом обследовании, □ - положение результата в центильной таблице при
повторном обследовании, □ - результат, сохранивший свое положение в динамике наблюдения
Таким образом, на основе выделения из множества первоначально полученной информации признаков изменений в состоянии организма, создана система, обеспечивающая возможность коррекции оздоровительных и образовательных мероприятий, укрепления здоровья учащейся молодежи с применением принципов обратной связи. Доказана достаточно высокая эффективность применения центильного анализа для представления первичной информации о физическом развитии и функциональном состоянии организма при индивидуальных и групповых обследованиях, и последующего построения прогностических заключений о динамике состояния здоровья индивида. Предложенная технология базируется на системном анализе глубинных взаимосвязей между физиологическими показателями, обладает высокой функциональной надежностью получаемых результатов и широко используется в практике нашей работы по определению закономерностей жизнедеятельности человека с учетом сомато-типов. Нами получены сведения о том, что от 17 до 22 лет у лиц астенического телосложения отмечаются более выраженные процессы физического и функционального развития по сравнению с нормо- и гиперстениками, причем изменения более значимы у юношей, что представляет практический интерес. Использование автоматизированной системы позволяет вести оперативный и объективный контроль физического и функционального состояния студентов, индивидуализировать физическое воспитание, автоматизировать операции анализа получаемых результатов.
Технология автоматизированной оценки динамики физического и функционального состояния организма человека соответствует «золотому правилу» информатики, предотвращая избыточность информации. Она представляет открытую систему и обеспечивает стандартизацию, систематизацию, оптимизацию, унификацию первичной информации, сочетает в себе высокую эффективность методов экспресс-диагностики и длительного мо-ниторирования, что важно для практической деятельности.
Литература
1. Воронков Д.В. и др. Современные методы автоматизированного мониторинга здоровья детей. Сб. науч. тр. Современные диагностические и восстановительные технологии / Под ред. А.В.Соколов - Рязань, 2000.- 251с.
2. Федоров Л.И. и др. // Физиология человека.- 2002.- Т.28, №6.- С.64-68.
3. Поляев Б.А.1/ Матер. всерос.науч.-практ.конф.- СПб, 2003.- С.40^3.
4. Сухарев А.Г. // Гигиена и санитария.-2002.- №4.- С.64-67.
5. Умнов В.П.// Матер. III междунар.науч.-практ.конф.- Ставрополь, 2006.- С.227-228.
6. Веневцева Ю.Л. Компьютерная диагностика уровня адаптации студентов// Межд. конгр. «Медтехника на рубеже веков», 1998.- С. 121.
7. Орлов В.А., Григорьев А.И. Паспорт физического здоровья.- М.: иМбП РАН, 2006.
УДК 616.24
ПИКФЛОУМЕТР С ПЛОСКОЙ ПРУЖИНОЙ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ФОРСИРОВАННОГО ДЫХАНИЯ
И. С. ЖАРОВ*
В России патологии легочной системы занимают второе место по распространенности после заболеваний сердечно-сосудистой системы. Для обследований массовых заболеваний важно применение диагностических средств, обеспечивающих минимум временных, финансовых и трудовых затрат при их высокой эффективности.
Методы оценки функционального состояния лёгких включают методики, с помощью которых можно определить наличие симптомов астмы. К ним относятся: методика форсированного выдоха (определение параметров кривой «поток - объём»), тест с бронхолитическими препаратами, тесты, вызывающие бронхо-контрикцию. Выполнять эти методики может только специально обученный медперсонал в условиях больниц и поликлиник, что исключает возможность организации динамического наблюдения за симптомами астмы. В связи с этим на первое место выходит метод пикфлоуметрии. Он заключается в измерении только одного параметра пиковой скорости выдоха (ПСВ), значение которого хорошо коррелирует со степенью бронхиальной обструкции.
Пикфлоуметр является простым портативным прибором, которым больной может самостоятельно пользоваться. Это даёт ему важное преимущество - возможность организовать измерение ПСВ несколько раз в день. Это в свою очередь значительно расширяет возможность измерения одного параметра ПСВ. Мо-ниторирование астмы с помощью пикфлоуметра даёт следующие возможности, которые позволяют оптимизировать лечение больных бронхиальной астмой: определение обратимости бронхиальной обструкции; оценка тяжести заболевания; оценка гиперреактивности бронхов; прогнозирование обострения астмы; идентификация механизмов, провоцирующих бронхоспазм; определение профессиональной астмы; оценка эффективности лечения; планирование лечения. Таким образом, пикфлоуметр имеет важное значение в медицине для функциональной диагностики лёгких.
По данным литературы, от 5 до 10 % людей в России (в зависимости от региона) заболевают астмой. И каждому астматику для контроля самочувствия нужен личный пикфлоуметр. Потенциальными потребителями пикфлоуметров являются лечебнопрофилактические учреждения и индивидуальные потребители.
Однако в настоящее время в России отсутствует производство пикфлоуметров. Поставщиками подобных приборов различного типа являются Германия, Италия, Великобритания, США. Поэтому весьма необходимым является производство в нашей стране универсального прибора для оценки функциональной диагностики легких человека с расширенными возможностями, а именно с измерением параметров объемного расхода воздуха, как при вдохе, так и выдохе пользователей.
Принцип действия пикфлоуметров заключается в деформации чувствительного упругого элемента под действием выдыхае-
* Владимирский государственный университет, г. Владимир
И.С. Жаров
мых человеком газов. Чувствительный элемент, деформируясь, передвигает находящийся с ним в контакте указатель. Чувствительный элемент пикфлоуметра выполняется в виде: спиральной, винтовой или плоской пружины [1].
Анализ показал, что наиболее перспективной конструкцией являются пикфлоуметры с плоской пружиной. Эта пружина надежна в эксплуатации, обладает малыми габаритными размерами, обеспечивает меньшие потери на внутреннее трение, на гистерезис, при этом исключаются подвижные кинематические пары (т.е. нет люфтов и износа).
Плоскую пружину можно изготовить штамповкой из ленты практически из любого пружинного материала [2]. В результате анализа характеристик материалов для возможного изготовление упругого элемента была выбрана сталь 12Х18Н9, которая имеет достаточно высокий модуль упругости, малый гистерезис, и не подвергается коррозии при контакте с насыщенным водяными парами воздухом. Такая пружина обладает двухсторонним действием. Важное достоинство предлагаемой конструкции - возможность получения электрического сигнала для дальнейшей компьютерной обработки непосредственно с упругого элемента.
С этой целью на каждой из сторон пружины размещены по два тензорезистора, включенных в мостовую схему. Мост содержит источник опорного напряжения. После усиления электрический сигнал поступает через АЦП на ЭВМ. Подключение к ЭВМ для снятия накопленной информации позволяет организовать базу данных обследования, а также провести линеаризацию, калибровку, температурную компенсацию [3].
Цель изобретения - расширение функциональных возможностей прибора и повышение точности и надёжности его работы. Разработанная в ВлГУ конструкция пикфлоуметра имеет преимущества по сравнению с аналогичными приборами: корпус прибора имеет размеры и форму, позволяющие удобно располагаться в руке пациента, возможность измерения параметров в режиме вдоха и выдоха, сопряжение с компьютером [1, 4]. Подобная конструкция проста при сборке и эксплуатации.
Основные технические характеристики разработанного прибора: габариты в рабочем состоянии - 117x30x86 мм; габариты в сложенном состоянии - 95x30x86 мм; масса - 0,06 кг; средний срок службы - 5 лет; максимальное значение расхода, соответствующее пиковой скорости выдоха - 700 л/мин; максимальное значение расхода, соответствующее пиковой скорости вдоха - 300 л/мин
Рис. Конструкция пикфлоуметра с плоской пружиной: 1 - радиальный корпус, 2 - крышка, 3 - плоская пружина, 4 -прорезь, 5 - штуцер выдоха, 6, 7 - отверстия, 8-загубник, 9 - штуцер вдоха, 10- указатель
Прибор содержит радиальный корпус 1 с крышкой 2 (рис.). Корпус 1 имеет продольную прорезь 4 и сквозное отверстие 6. На крышке 2 расположены штуцер вдоха 9 и отверстие 7. К штуцеру выдоха 5 и вдоха 9 подсоединяется загубник 8. Внутри корпуса 1 размещён чувствительный элемент 3 в виде плоской пружины. В прорези 4 расположен указатель 10, взаимодействующий с чувствительным элементом 3. Для измерения пиковой объемной скорости воздуха при форсированном выдохе загубник 8 устанавливается в штуцер 5 корпуса 1. Под действием выдоха чувствительный элемент 3 деформируется, перемещая указатель 10. Величина пиковой скорости определяется по соответствующей шкале выдоха. Для повторных замеров указатель 10 возвращается в исходное положение. Для измерения пиковой объемной
скорости воздуха при форсированном вдохе загубник 8 устанавливается в штуцер 9 крышки 2, охватывается губами и производится форсированный вдох. При этом деформируется чувствительный элемент 3, перемещая указатель 10. Величина расхода определяется по соответствующей шкале вдоха. В разработанной конструкции используется упругий элемент с габаритными размерами 70x20x0,12 мм, материал - сталь 12Х18Н9Т.
В результате теоретических и экспериментальных исследований разработана методика градуировки пикфлоуметров. Для определения градуировочных характеристик пикфлоуметра с плоской пружиной разработана установка [5].
Возможны два режима работы: при статическом режиме градуировки воздух из компрессора поступает через термоане-мометрический расходомер в испытуемый прибор; при динамическом режиме градуировки воздух из компрессора поступает в испытуемый прибор через механический клапан. Профиль клапана дает возможность получить ступенчатый импульс расхода, который соответствует реальному дыханию, открываясь в течение заданного промежутка времени (0,1-0,5 с). Плоская пружина деформируется под действием потока воздуха.
С этой целью проводилась съемка цифровой видеокамерой чувствительного элемента пикфлоуметра, корпус которого был прозрачен (изготовлен из оргстекла). Описанная методика позволяет при движении пружины зафиксировать последовательный ряд положений пружины через равные промежутки времени, определяемые частотой следования кадров. Также в корпусе пик-флоуметра были размещены миниатюрные датчики давления. Это позволило измерить распределенную нагрузку, действующую на чувствительный элемент на семи участках. По этим значениям было рассчитано угловое перемещение плоской пружины и сравнено с экспериментальным, зафиксированным видеокамерой. Расхождение составило 1,5% при статическом и 19,7% при динамическом режиме.
На основе предлагаемой конструкции возможны два варианта выпуска изделий:
1. Пикфлоуметр для измерения пиковых скоростей вдоха и выдоха. Он удобен в бытовых условиях и является индивидуальным прибором, позволяющим больному самостоятельно проводить мониторинг.
2. Компьютерная система, которая позволяет получить отображение в реальном масштабе времени зависимость «поток -объем» и «скорость потока - время», а также значения всех измеренных и вычисленных параметров при спокойном и форсированном дыхании. Этот вариант предпочтителен для клинических исследований.
Работа выполнена в рамках госбюджетной НИР по научнотехнической программе «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники», организованной Министерством образования РФ «Разработка
компьютеризированных пикфлоуметров и средств их
градуировки для больных с поражением дыхательных путей и в чрезвычайных ситуациях» (№ гос. рег. 01.2.00305796).
Литература
1. Жаров И.С. // Сб. тез. док. VI Междунар. науч.-техн. конф. «Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии».-Владимир, 2004 - С. 122-123.
2. Самсонов ЛМ., Жаров И.С. // Сб. тез. док. V Междунар. науч.-техн. конф. «Медико-технические технологии на страже здоровья».- Египет, Шарм Эль Шейх, 2003.- с. 71
3. Самсонов Л.М., Жаров И.С. // Сб. тез. док. I Всеросс. на-уч.-техн. конф. с межд. участ. «Мехатроника, автоматизация, управление -2004».- Владимир, 2004.- С. 140.
4. Самсонов Л.М., Жаров И.С. // Сб. докл. V Междунар. на-уч.-техн. конф. «Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии».- Владимир, 2002.- С. 44 - 47.
5. Самсонов Л.М. и др. // Сб. тез. док. VI Междунар. науч.-техн. конф. «Медико-технические технологии на страже здоровья».- Греция, о. Крит, Ираклион-Аммудара, 2004 - С. 246 -247.
