Результат интеллектуальной деятельности: Способ поверки/калибровки контактных тонометров

Изобретение относится к области офтальмологии, а именно к средствам метрологического обеспечения устройств для определения внутриглазного давления и может быть использовано для поверки/калибровки контактных тонометров, в частности тонометров Гольдмана.

Из уровня техники известен способ поверки/калибровки контактных тонометров, согласно которому подготавливают имитатор глазного яблока в виде гибкой оболочки, заполненной физиологическим раствором, располагают нажимную часть тонометра вплотную к указанной оболочке и измеряют давление внутри имитатора путем изменения силы нажатия тонометра, после чего проводят поверку/калибровку тонометра путем сопоставления его показаний и значения гидростатического давления внутри оболочки (см. патент PL 412166, кл. A61B 3/16, опубл. 07.12.2015). Основным недостатком известного способа является сложность реализации.

Наиболее близким к заявленному изобретению является способ поверки/калибровки контактных тонометров, согласно которому последовательно уравновешивают в исходном положении систему баланса в виде, по меньшей мере, трех жестко закрепленных на единой оси вращения одинаковых плеч, на одном из которых установлено контактное колесико, а на другом - нулевая отметка, располагают нажимную часть тонометра вплотную к контактному колесику, выводят систему баланса из равновесия путем установки на свободном плече груза известной массы и вновь уравновешивают систему баланса путем изменения силы нажатия тонометра, после чего проводят поверку/калибровку тонометра путем сопоставления показаний тонометра и веса груза (см. ГОСТ Р ИСО 8612-2010. Приборы офтальмологические. Тонометры. Рисунок А.3). Основным недостатком известного способа является недостаточная точность поверки/калибровки, обусловленная наличием человеческого фактора и соответствующей неопределенности при визуальной идентификации уравновешенности системы баланса.

Технической проблемой является устранение указанных недостатков и создание автоматизированного способа поверки/калибровки контактных тонометров, обеспечивающего возможность проведения измерений с погрешностью не хуже 0,05 мм рт.ст. Технический результат заключается в повышении точности поверки/калибровки за счет повышения чувствительности к выведению системы баланса из состояния уравновешенности. Поставленная проблема решается, а технический результат достигается тем, что согласно способу поверки/калибровки контактных тонометров последовательно уравновешивают в исходном положении систему баланса в виде, по меньшей мере, трех жестко закрепленных на единой оси вращения одинаковых плеч, на одном из которых установлено контактное колесико, а на другом - нулевая отметка, располагают нажимную часть тонометра вплотную к контактному колесику, выводят систему баланса из равновесия путем установки на свободном плече груза известной массы и вновь уравновешивают систему баланса путем изменения силы нажатия тонометра, после чего проводят поверку/калибровку тонометра путем сопоставления показаний тонометра и веса груза, при этом уравновешенность системы баланса идентифицируют путем получения изображения нулевой отметки в виде QR-кода с помощью видеокамеры и расчета коэффициента корреляции между изображениями, соответствующими ее текущему и исходному положениям.

На фиг. 1 представлена схема системы баланса;

на фиг. 2 - ее общий вид;

на фиг. 3 - нулевая отметка в виде QR-кода.

Предлагаемый способ поверки/калибровки статичных контактных тонометров основан на использовании системы баланса в виде четырех (минимально - трех) крестообразно расположенных одинаковых плеч 1, жестко закрепленных на единой оси вращения 2. На одном из плеч 1 установлено контактное колесико 3, на другом - нулевая отметка 4 в виде несимметричного и непериодичного QR-кода, а на третьем и четвертом (или только на третьем) располагают грузы 5 известной массы. Возможно также использование большего количества плеч, в частности, для более точной балансировки системы (например, с использованием различных наборов грузов или механического перемещения плеча несущего стержня относительно центра вращения) или для размещения иного дополнительного оборудования: автоматических толкателей, блокираторов движения и т.д.

Для определения уравновешенности системы используют видеокамеру 6, направленную на нулевую отметку 4, и компьютер (на чертежах не показан) с программным обеспечением (ПО) для вычисления функции корреляции. Для определения исходного положения оператор вплотную подводит контактную площадку в виде колесика 3 к воздействующей призме тонометра 7, нагружает соответствующие плечи 1 поверочными грузами 5, фотографирует первоначальное положение отметки 4 и сохраняет его в памяти компьютера как базовое. Для определения текущего положения оператор выводит систему из равновесия, крутя барабан тонометра 7 вручную или используя автоматический толкатель, тем самым увеличивая его воздействие на систему баланса, а компьютер посредством видеокамеры 6 отслеживает значение функции корреляции между изображениями отметки 4, соответствующими ее текущему и исходному положениям.

По вычисленной функции корреляции компьютер с программным обеспечением рассчитывает соответствующее значение коэффициента корреляции, например соответствующее значение линейного коэффициента корреляции Пирсона. Чувствительность предлагаемого способа составляет 5 мг, что эквивалентно 0,05 мм рт.ст. Соответствующее изменение положения отметки 4 глазом уловить сложно, но достоинство метода корреляции тестовых изображений в виде непериодических изображений (QR-код) в том, что коэффициент корреляция начинает менять свое значение и становится меньше 1 даже при смещении изображения на 0,5 мм, что позволяет отслеживать нагружение системы даже 5 мг, вес которых для данной системы соответствует внутриглазному давлению, равному 0,05 мм рт.ст. При значении коэффициента корреляции K=0,7 систему считают выведенной из состояния равновесия. После этого оператор, крутя барабан тонометра 7 в обратную сторону, возвращает систему в равновесие. Когда коэффициент корреляции превышает значение K=0,97, систему считают уравновешенной. Конкретные значения, при которых стоит считать систему выведенной из строя или уравновешенной, можно менять в настройках ПО.

Предлагаемый способ заключается в выполнении следующей последовательности основных действий:

- уравновешивают систему баланса в исходном положении;

- располагают нажимную часть тонометра 7 вплотную к контактному колесику 3;

- выводят систему баланса из равновесия путем установки груза 5;

- вновь уравновешивают систему баланса путем изменения силы нажатия тонометра 7;

- проводят поверку/калибровку тонометра 7 путем сопоставления его показаний и веса груза 5.

Согласно описанному способу поверку тонометра 7 Гольдмана проводят следующим образом:

1. Собирают и уравновешивают систему баланса.

2. Запускают ПО.

3. Проверяют уравновешенность системы. Для этого отворачивают нажимную часть тонометра 7 вправо на 90° так, чтобы она не касалась колесика 3. С помощью ПО делают исходный снимок отметки 4. Проверяют в течение 1-2 минут, что система без внешних воздействий сама не выходит из состояния равновесия, а ПО постоянно выдает текстовое сообщение «Система находится в состоянии равновесия». В противном случае уравновешивают систему, изменяя длины плеч 1, выкручивая их постепенно из оси 2, пока система не перестанет вращаться сама по себе. После этого систему можно считать уравновешенной.

4. Проверяют, что система чувствительна к нагрузке 5 мг. Для этого нагружают правое плечо 1 грузом 5 (5 мг). Если при нагружении системы ПО выдало текстовое сообщение «Система вышла из состояния равновесия», значит, система чувствительна к нагрузке 5 мг и можно начинать передачу единицы контактному тонометру 7.

5. Снимают груз 5 (5 мг).

6. Поворачивают нажимную часть тонометра 7 обратно влево на 90° так, чтобы она касалась колесика 3.

7. На барабане тонометра 7 выставляют ноль и после этого проворачивают барабан без усилия против часовой стрелки до упора. Это приведет к установке тонометра в нулевое положение.

8. Подводят вплотную колесико 3 к нажимной части тонометра 7.

9. Нагружают правое плечо 1 грузом 5 (1 г). Делают снимок отметки 4 видеокамерой 6. Полученный кадр будет являться кадром базового положения для груза 1 г.

10. Плавно начинают вращать барабан тонометра 7 по часовой стрелке до звукового сигнала и появления в программе текстового сообщения «Система вышла из состояния равновесия». Перестают вращать барабан.

11. Плавно начинают вращать барабан тонометра 7 против часовой стрелки, до звукового сигнала и появления в программе текстового сообщения «Система находится в состоянии равновесия». Перестают вращать барабан.

12. Записывают в протокол показание на шкале барабана.

13. Снимают груз 5.

14. Повторяют пункты 7-13 девять раз.

15. Повторяют пункты 7-13 десять раз для грузов 5 массами 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 г.

16. Если показания на барабане тонометра 7 совпадают с массой грузов 5 в граммах, считают, что тонометр прошел проверку. В противном случае проводят калибровку прибора в соответствие с его инструкцией, проверив в конце точность калибровки по описанной методике.

Благодаря высокой чувствительности метода идентификации уравновешенности системы баланса путем расчета коэффициента корреляции между изображениями, соответствующими текущему и исходному положениям нулевой отметки, предлагаемый способ позволяет значительно повысить точность проводимых при поверке/калибровке измерений. При этом использование видеокамеры и нулевой отметки в виде QR-кода позволяет просто и эффективно автоматизировать указанный процесс.