RU2615727C2

RU2615727C2 - Uroflowmeter

Info

Publication number: RU2615727C2
Application number: RU2015141133A
Authority: RU
Inventors: Валерий Вадимович Данилов; Вадим Валерьевич Данилов; Виталий Вадимович Данилов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Уровест"
Priority date: 2015-09-29
Filing date: 2015-09-29
Publication date: 2017-04-07
Also published as: RU2015141133A

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: uroflowmeter comprises an autonomous power supply, a weight sensor (1) mounted to sense the measuring cup weight, means of the weight sensor signal pretreatment (2, 3), a microcontroller (4) adapted to process the measurement results reported by the timer (6), with a means (5) for storing the treated urine flow measurement results and a data exchange means (7) with an external personal computer. The uroflowmeter is further provided with an electronic sensor (8) adapted to signal the device position change in space. The electronic sensor (8) is connected to the microcontroller (4) and is adapted to stop the measurement result processing procedure during transportation or to move the patient with the uroflowmeter. An accelerometer, a compass and a gyroscope are used as an electronic sensor (8).

EFFECT: increasing reliability of the measurement results by eliminating the impact of the dynamic loads thereon, that occur when moving the device or changing its spatial location.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам диагностики урологических заболеваний.The invention relates to medical equipment, namely to devices for the diagnosis of urological diseases.

Известен автономный флоуметр гравитационного типа, содержащий корпус с подвижной крышкой, опирающейся на динамометрические датчики, соединенные с размещенным внутри корпуса устройством обработки информации и запоминающим устройством, причем последнее имеет возможность подключения к внешнему считывающему устройству, а также включает мочеприемный конус с отсекателем струи, емкость для сбора мочи, устанавливаемую на крышку и блок питания (см. Рекламный проспект фирмы DANTEC (Дания) «Домашний флоуметр DA САРО», 1995). A self-contained gravity-type flowmeter is known, comprising a housing with a movable cover resting on dynamometric sensors connected to an information processing device and a storage device located inside the housing, the latter having the ability to connect to an external reading device, and also includes a urine collection cone with a jet cutter, a container for collection of urine mounted on the cover and power supply (see DANTEC (Denmark) Home Flowmeter DA SARO Promotional Leaflet, 1995).

Пациент через определенный промежуток времени, в зависимости от объема памяти запоминающего устройства, должен доставлять флоуметр в лабораторию, где происходит считывание информации и ее обработка на внешнем устройстве. Это ухудшает эксплуатационные характеристики устройства, кроме того, отсутствие полностью автоматизированного режима работы устройства, требующее перед проведением замеров включать прибор нажатием педали, приводит к искажению результатов измерений, поскольку многие, особенно пожилые люди, часто забывают это делать.After a certain period of time, depending on the memory size of the storage device, the patient must deliver the flowmeter to the laboratory, where the information is read and processed on an external device. This worsens the device’s performance, in addition, the lack of a fully automated operation of the device, which requires turning on the device by pressing the pedal before taking measurements, leads to a distortion of the measurement results, since many, especially older people, often forget to do this.

Известен также урофлоуметр, содержащий датчик веса, смонтированный с возможностью восприятия веса мерной кружки, средства предварительной обработки сигнала датчика веса, микроконтроллер, выполненный с возможностью обработки результатов измерения, сообщенный с таймером, со средством запоминания обработанных результатов измерения потока мочи и со средством обмена данными с внешним персональным компьютером (RU № 117129, А61В5/20, 2001).Also known is an uroflowmeter containing a weight sensor mounted with the ability to perceive the weight of the measuring cup, means for preprocessing the signal of the weight sensor, a microcontroller configured to process the measurement results, communicated with a timer, with a means of storing the processed urine flow measurement results and with external personal computer (RU No. 117129, А61В5 / 20, 2001).

Недостаток этого устройства – снижение достоверности результатов измерений из-за динамических нагрузок, возникающих при перемещениях пациента и/или транспортировке урофлоуметра до места измерения и обратно в лабораторию. Это объясняется наличием в конструкции урофлоуметра датчика веса, который не «различает» динамические нагрузки, возникающие в процессе шагания пациента из-за колебаний прибора, и нагрузки, подлежащие измерению, возникающие при приеме мочи в мерную кружку.The disadvantage of this device is the decrease in the reliability of the measurement results due to dynamic loads that occur during patient movements and / or transportation of the uroflowmeter to the measurement site and back to the laboratory. This is due to the presence in the design of the uroflowmeter a weight sensor that does not "distinguish" dynamic loads that occur during the patient’s walking due to device vibrations, and the loads to be measured that arise when urine is taken into the measuring cup.

Задачей, для решения которой предлагается изобретение, является повышение достоверности результатов измерений за счет исключения влияния на них динамических нагрузок, возникающих при перемещениях пациента и/или транспортировке урофлоуметра до места измерения и обратно в лабораторию.The task to which the invention is proposed is to increase the reliability of measurement results by eliminating the influence of dynamic loads on them arising from patient movements and / or transportation of the uroflowmeter to the measurement site and back to the laboratory.

Технический результат, проявляющийся при решении поставленной задачи, выражается в выявлении факта перемещения пациента и блокировании работы урофлоуметра при выявленных перемещениях пациента и/или транспортировке урофлоуметра до места измерения и обратно в лабораторию, что исключает влияние динамических нагрузок на достоверность результатов измерений во время транспортировки или перемещении в пределах помещения, где будет проводиться измерение.The technical result that manifests itself in solving the problem is expressed in identifying the fact of patient movement and blocking the operation of the uroflowmeter when the patient moves and / or transporting the uroflowmeter to the measurement site and back to the laboratory, which eliminates the influence of dynamic loads on the reliability of the measurement results during transportation or movement within the room where the measurement will be carried out.

Для решения поставленной задачи урофлоуметр, содержащий автономный источник электропитания, датчик веса, смонтированный с возможностью восприятия веса мерной кружки, средства предварительной обработки сигнала датчика веса, микроконтроллер, выполненный с возможностью обработки результатов измерения, сообщенный с таймером, со средством запоминания обработанных результатов измерения потока мочи и со средством обмена данными с внешним персональным компьютером, отличается тем, что урофлоуметр дополнительно снабжен электронным датчиком, выполненным с возможностью сигнализации об изменении положения прибора в пространстве, подключенным к микроконтроллеру, с возможностью прекращения процедуры обработки результатов измерения во время транспортировки или перемещения пациента с урофлоуметром. При этом в качестве датчика использован электронный прибор, например акселерометр, или компас, или гироскоп.To solve this problem, an uroflowmeter containing an autonomous power supply, a weight sensor mounted with the ability to perceive the weight of the measuring cup, means for preprocessing the signal of the weight sensor, a microcontroller configured to process the measurement results, communicated with a timer, with a means of storing processed urine flow measurement results and with a means of exchanging data with an external personal computer, it is characterized in that the uroflowmeter is additionally equipped with an electronic sensor m, configured to signal a change in the position of the device in space, connected to the microcontroller, with the possibility of terminating the processing of measurement results during transportation or movement of the patient with an uroflowmeter. In this case, an electronic device, for example an accelerometer, or a compass, or a gyroscope, is used as a sensor.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию "новизна".A comparative analysis of the features of the claimed solution with the features of the prototype and analogues indicates the conformity of the claimed solution to the criterion of "novelty."

При этом признаки отличительной части формулы изобретения обеспечивают решение комплекса функциональных задач.Moreover, the features of the characterizing part of the claims provide a solution to a set of functional tasks.

Признаки «...урофлоуметр дополнительно снабжен электронным датчиком, выполненным с возможностью сигнализации об изменении положения прибора в пространстве» обеспечивают возможность фиксации ускорений, начинающих действовать на урофлоуметр при ходьбе пациента с ним, или перемещении прибора до места измерения и обратно в лабораторию, или изменении пространственного расположения прибора. Тем самым выявляется начало периода, когда прибор должен быть выключен из работы, во избежание получения недостоверных результатов. The signs "... the uroflowmeter is additionally equipped with an electronic sensor capable of signaling about a change in the position of the device in space" provides the ability to record accelerations that begin to act on the uroflowmeter when the patient walks with it, or move the device to the measurement site and back to the laboratory, or change spatial arrangement of the device. This reveals the beginning of the period when the device must be turned off from work, in order to avoid obtaining false results.

Признаки, указывающие, что датчик подключен «к микроконтроллеру, с возможностью прекращения процедуры обработки результатов измерения во время транспортировки или перемещения пациента с урофлоуметром», обеспечивают отключение урофлоуметра при ходьбе пациента с ним или перемещении прибора до места измерения и обратно в лабораторию, что исключает фиксацию урофлоуметром всех артефактов, связанных с помехой, генерируемой датчиком веса при перемещении прибора. Соответственно, исключаются помехи при транспортировке урофлоуметра до места измерения и обратно в лабораторию. Signs indicating that the sensor is connected “to the microcontroller, with the possibility of terminating the processing of measurement results during transportation or moving the patient with the uroflowmeter”, ensure that the uroflowmeter is turned off when the patient walks with it or when moving the device to the measurement site and back to the laboratory, which eliminates fixation uroflowmeter of all artifacts associated with the interference generated by the weight sensor when moving the device. Accordingly, interference with the transportation of the uroflowmeter to the place of measurement and back to the laboratory is eliminated.

Указание на то, что использован электронные компас, или гироскоп, или акселерометр, обеспечивает сопряжение датчиков с микроконтроллером, управляющим работой устройства, с выработкой управляющего сигнала для измерительной схемы.An indication that an electronic compass, or gyroscope, or accelerometer is used, provides the pairing of sensors with a microcontroller that controls the operation of the device, with the generation of a control signal for the measuring circuit.

На фиг.1 дана электронная схема устройства; на фиг.2 схематически показан разрез устройства.Figure 1 shows the electronic circuit of the device; figure 2 schematically shows a section of the device.

На чертежах показаны 1 – датчик веса, 2 – усилитель, 3 – аналого-цифровой преобразователь, 4 – микроконтроллер (устройство управления), 5 – средство запоминания обработанных результатов измерения потока мочи, 6 – таймер, 7 – средство обмена с внешним устройством (компьютером), 8 – электронный датчик, 9 - мерная кружка, 10 - стаканообразный корпус, с подвижной крышкой 11, опирающейся на шарнир 12 и датчик веса 1, который, через цепочку, включающую усилитель 2 и аналого-цифровой преобразователь 3, соединен с микроконтроллером 4. Микроконтроллер 4 соединен со средством 5 запоминания обработанных результатов измерения потока мочи, таймером 6, средством 7 обмена с внешним устройством (компьютером – на чертежах не показан) и электронным датчиком 8 (электронным компасом, или гироскопом, или акселерометром).The drawings show 1 - a weight sensor, 2 - an amplifier, 3 - an analog-to-digital converter, 4 - a microcontroller (control device), 5 - a means of storing processed urine flow measurement results, 6 - a timer, 7 - a means of exchange with an external device (computer) ), 8 - an electronic sensor, 9 - a measured cup, 10 - a glass-like case, with a movable cover 11, supported by a hinge 12 and a weight sensor 1, which, through a chain including an amplifier 2 and an analog-to-digital converter 3, is connected to the microcontroller 4 Microcontroller 4 connection n memorization means 5 with processed measurement results of the urine flow, a timer 6, 7 medium of exchange with the external device (PC - not shown) and electronic sensor 8 (electronic compass or gyroscope or accelerometer).

Кроме того, на чертежах показаны смонтированные на штанге 13 приемный конус 14 с отсекателем струи 15, а также мерная кружка 9, снабженная делениями для сбора мочи, устанавливаемая на выступ 16 крышки 11, выполненный по выемке 17 в дне кружки 9, и аккумулятор 18, емкость которого должна обеспечить требуемое количество измерений. Микроконтроллер 4, средство запоминания 5 и аккумулятор 18 смонтированы на плате 19. Электронный акселерометр 8 смонтирован в стаканообразном корпусе 10.In addition, the drawings show the receiving cone 14 mounted on the rod 13 with the jet cutter 15, as well as a measuring cup 9 provided with divisions for collecting urine, mounted on the protrusion 16 of the cover 11, made on the recess 17 in the bottom of the cup 9, and the battery 18, whose capacity should provide the required number of measurements. The microcontroller 4, the storage medium 5 and the battery 18 are mounted on the board 19. The electronic accelerometer 8 is mounted in a glass-like case 10.

В качестве микроконтроллера 4 может быть использован микроконтроллер ARM CortexM4F с возможностью реализации функций память ОЗУ и ПЗУ. As microcontroller 4, the ARM CortexM4F microcontroller can be used with the ability to implement the functions of RAM and ROM memory.

В качестве датчика веса 1 использован динамометрический датчик известной конструкции, выполненный на базе тензометрических датчиков, рабочие параметры которого соответствуют рабочим характеристикам устройства. As a weight sensor 1, a dynamometric sensor of a known design is used, made on the basis of strain gauges, the operating parameters of which correspond to the operating characteristics of the device.

В качестве средства предварительной обработки сигнала датчика веса 1 использована цепочка, включающая усилитель 2 и аналого-цифровой преобразователь 3 известной конструкции, рабочие параметры которых соответствуют рабочим характеристикам устройства.As a means of preprocessing the signal from the weight sensor 1, a chain is used that includes an amplifier 2 and an analog-to-digital converter 3 of known design, the operating parameters of which correspond to the operating characteristics of the device.

В качестве средства 7 обмена с внешним устройством использован, например,USB-порт.As a means of exchange 7 with an external device, for example, a USB port is used.

В качестве электронного акселерометра 8 может быть использована микросхема kxps5-2050, являющаяся экономичным 3-осевым интегральным цифровым акселерометром, содержащим в одном низкопрофильном корпусе (габаритами 3х5х0,9 мм) сенсорные элементы чувствительностью от ±1.5g до ±6g. Полоса пропускания датчика задается пользователем. Как альтернатива этому может быть использована микросхема фирмы STM (LSM330DLC или LIS3DH).As an electronic accelerometer 8, the kxps5-2050 microcircuit can be used, which is an economical 3-axis integrated digital accelerometer containing sensor elements with sensitivity from ± 1.5g to ± 6g in one low-profile housing (dimensions 3x5x0.9 mm). The sensor bandwidth is user defined. As an alternative to this, an STM microcircuit (LSM330DLC or LIS3DH) can be used.

Средство 5 запоминания обработанных результатов измерения потока мочи включает разъем для подключения флеш-карты памяти Micro SD и встроенную Flash-память.The means 5 for storing processed urine flow measurement results includes a connector for connecting a Micro SD flash memory card and built-in Flash memory.

Энергопотребление узлов урофлоуметра мало, поэтому при использовании (в процессе измерений) он постоянно включен и находится в постоянном ждущем режиме. Струя мочи через конус 14 стекает без напора по стенкам отсекателя струи 15 в мерную кружку 9. Динамика мочеиспускания регистрируется датчиком веса 1, сигнал с которого после усиления и аналого-цифрового преобразования обрабатывается микроконтроллером 4, а полученная информация запоминается средством 5 запоминания обработанных результатов измерения потока мочи. После проведения необходимого числа измерений, информация со средства 5 через средство 7 обмена (разъем) считывается внешним считывающим устройством (например, персональным компьютером). При неавтономной работе, например в составе урологического диагностического комплекса, сигнал с датчика 4 непосредственно снимается через средство 7 обмена внешним устройством (компьютером – на чертежах не показан), входящим в состав урофлоуметра.The energy consumption of the units of the uroflowmeter is small, therefore when using it (during the measurement process) it is constantly on and is in constant standby mode. The urine stream through the cone 14 flows without pressure along the walls of the jet cutter 15 into a measuring cup 9. The dynamics of urination is detected by the weight sensor 1, the signal from which is amplified and analog-to-digital by microcontroller 4, and the received information is stored by means of 5 storing the processed flow measurement results urine. After carrying out the required number of measurements, information from the means 5 through the means of exchange 7 (connector) is read by an external reader (for example, a personal computer). During non-autonomous operation, for example, as part of a urological diagnostic complex, the signal from the sensor 4 is directly taken through the means 7 for exchanging an external device (a computer is not shown in the drawings), which is part of the uroflowmeter.

В процессе мочеиспускания перемещение пациента запрещается. После завершения мочеиспускания, при ходьбе пациента с прибором или при перемещении прибора до места измерения и обратно в лабораторию, акселерометр 8 выявляет начало процесса движения, т.е. определяет период, когда прибор должен быть выключен из работы, во избежание получения недостоверных результатов, при этом на один из управляющих входов микроконтроллера подается соответствующих сигнал, обеспечивающий остановку процесса фиксации результатов измерений с датчика веса 4. Таким образом, исключается искажение результатов измерений.During urination, the patient is not allowed to move. After urination is completed, when the patient walks with the device or when moving the device to the measurement site and back to the laboratory, the accelerometer 8 reveals the beginning of the movement process, i.e. determines the period when the device should be turned off from operation, in order to avoid obtaining false results, while one of the control inputs of the microcontroller receives the corresponding signal, which stops the process of fixing the measurement results from the weight sensor 4. Thus, the distortion of measurement results is eliminated.

Claims

1. Uroflowmeter containing an autonomous power source, a weight sensor mounted with the ability to perceive the weight of the measuring cup, means for preprocessing the signal of the weight sensor, a microcontroller configured to process the measurement results, communicated with a timer, with a means of storing the processed results of the measurement of urine flow and means for exchanging data with an external personal computer, characterized in that the uroflowmeter is additionally equipped with an electronic sensor configured to signaling a change of the device position in the space connected to the microcontroller, to stop the measurement results of the processing procedure during transportation or moving the patient with uroflowmeter.

2. Uroflowmeter according to claim 1, characterized in that an electronic device, for example an accelerometer, or a compass, or a gyroscope, is used as a sensor.