Устройство для измерения медленных изменений биологических потенциалов кожи

 

Устройство для измерения медленных изменений биологических потенциалов, относится к медтехнике и содержит датчик сигнала, кнопку "Пуск", генератор тока, соединенный с биологической тканью, и таймер, отличается тем, что с целью повышения точности, ускорения измерений и автоматизации выдачи результатов, в него введены усилитель, цифровой преобразователь, сумматор, два регистра памяти, счетчик, формирователь коротких импульсов, одновибратор, элемент И, индикатор, триггер и микро-ЭВМ. 1 ил.

Изобретение относится к области медицины и может применяться в психофизиологических исследованиях.

Известны методы измерения потенциалов кожи, применяемые для оценки адаптивных системных реакций и функциональных состояний человека.

Однако эти методы не всегда применимы к измерениям потенциалов биологически активных точек.

Известны также методы измерения импеданса поверхностного слоя кожи человека.

Известны также измерения с использованием динамических вольт-амперных характеристик тела человека.

Однако полученные по этим методам результаты измерения не обладают высокой повторяемостью и не определены по величине используемого напряжения.

Известна методика измерений биологических потенциалов кожи, разработанная Ишио Накатани, по которой определяют электропроводность человеческой кожи в определенных точках. Недостаток этой методики заключается в том, что не определена методически величина прикладываемого (пропускаемого через пациента) тока, это маскирует результаты. Кроме того, эксплуатация приборов, основанных на методике риодораку, требует специальной подготовки, а результаты представляются в терминах древней восточной медицины, что не всегда доступно современным медикам.

Наиболее близким устройством, принятым за прототип, является устройство для измерения электрического сопротивления точек акупунктуры, содержащее датчик сигнала, соединенный с входом вольтметра, отдельные таймер, источник смещения, кнопку "Пуск". Устройство предназначено для измерения потенциалов кожи при использовании видоизмененной риодораку-диагностики.

Недостатки прототипа проявляются в том, что для получения результата через пациента пропускается достаточно большой ток (не менее 10 мА), а это приводит к смещению биоэнергетических связей в клетках и искажению результатов, т. е. к потере точности. Кроме того, биопотенциал в активных точках модулируется шумами и электрическими полями, действующими вокруг пациента, поэтому однократное измерение несет еще одну составляющую погрешности измерений. Для получения достоверных результатов оператору приходится производить дополнительную обработку полученных сведений.

Цель изобретения - повышение точности, ускорение измерений и автоматизация получения результатов.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для измерения медленных изменений биологических потенциалов, содержащее датчик сигнала, кнопку "Пуск", генератор тока, соединенный с биологичес- кой тканью, и таймер, введены усилитель, цифровой преобразователь, сумматор, два регистра памяти, счетчик, формирователь коротких импульсов, одновибратор, элемент И, индикатор, триггер и микро-ЭВМ, при этом датчик сигнала, подключаемый входом к биологической ткани, соединен выходом через последовательно включенные усилитель, аналого-цифровой преобразователь, сумматор с входами двух регистров памяти, выходы первого регистра памяти соединены с вторыми входами сумматора, а выходы второго регистра памяти соединены с информационными входами микро-ЭВМ, кнопка "Пуск" соединена с входом таймера, выход которого соединен с входом генератора тока и входом формирователя коротких импульсов, выход которого соединен с установочными входами триггера и счетчика, выход которого соединен с первым входом элемента И и вторым установочным входом триггера, первый выход которого соединен с индикатором и входом "Пуск" аналого-цифрового преобразователя, выход сигнала "Конец преобразования" которого соединен со счетным входом счетчика, входом "Запись" первого регистра памяти и вторым входом элемента И, выход которого соединен с входом "Запись" второго регистра памяти, а второй выход триггера соединен с первым управляющим входом микро-ЭВМ непосредственно, а с вторым управляющим входом через одновибратор.

Таким образом, создана экспертная система, при помощи которой удалось объединить достоинства традиционной европейской и древней восточной медицины, учения об организме, как о взаимодействии органов и систем - с одной стороны, и о биоэнергетической связи между человеком и природой - с другой.

Оператору достаточно прикоснуться датчиком сигнала к 24 особым точкам, расположенным на кистях рук и стопах ног. Введенная в компьютер программа, содержащая экспертную систему, мгновенно обрабатывает результаты измерений, при необходимости задает пациенту вопросы и распечатывает несколько видоизмененную диаграмму Накатани, а также таблицу состояния основных органов и систем пациента в привычном для европейских медиков виде. Время обследования не превышает 5 мин.

Особенности этого метода диагностики заключаются в том, что отклонения от нормы фиксируются на уровне функциональных нарушений задолго до появления органических изменений в органах, что позволяет предотвратить дальнейшее развитие болезни, а также в возможности выявления скрытых патологических процессов.

Высокая оперативность и точность диагноза предлагаемого рефлексодиагностического комплекса делают его незаменимым для массового периодического обследования людей в лечебных и профилактических учреждениях, на производстве, по месту жительства и отдыха. Это позволит выявить на самой ранней еще обратимой стадии начало развития сердечно-сосудистых заболеваний, аллергических реакций, заболеваний и расстройств во внутренних органах и системах обследуемых пациентов.

Основные отличия от известных методик проявляются в том, что ток смещения, пропускаемый через пациента, не превышает 100 нА, это не вызывает никаких реакций на клеточном уровне. Кроме того, в предложенном устройстве производится не измерение сопротивления точек, как положено по методу Накатани, а измерение потенциалов (примерно, 40-400 мВ) в точках относительно заземленного тела. Для исключения влияния модуляций и ошибок производится многократное (от 10 до 100 раз) измерение.

Заявителям неизвестна указанная совокупность признаков заявленного устройства. На этом основании они считают, что предложение соответствует критериям изобретения: новизна, существенные отличия и положительный эффект.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит датчик 1 сигнала, выполненный в виде трубки, частично заполненной физиологическим раствором, на один конец трубки насажена резиновая груша 2, второй конец опирается на живую биологическую ткань 3. Физиологический раствор в трубке контактирует с электрическим проводником, через который он соединен с входом усилителя 4, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 5. Информационные выходы АЦП 5 соединены с первыми входами сумматора 6, выходы которого параллельно соединены с входами первого 7 и второго 8 регистров. Информационные выходы первого регистра 7 соединены с вторыми входами сумматора 6, а выходы второго регистра 8 соединены с информационными выходами микро-ЭВМ 9. Кнопка 10 "Пуск" соединена с входом "Запуск" таймера 11, выход которого через формирователь 12 коротких импульсов (ФКИ) соединен со входом S триггера 13, вход R которого соединен с выходом счетчика 14 и через элемент И 15 - с входом С второго регистра 8. Прямой выход триггера 13 соединен с первым входом управления микро-ЭВМ 9 через одновибратор 16, инверсный выход триггера 13 соединен с входом индикатора 17 и входом "Пуск" АЦП 5. Выход сигнала конец преобразования "КП" АЦП 5 соединен со счетным входом счетчика 14, вторым входом элемента И 15 и входом "С" первого регистра 7. Кроме того, вход таймера 11 соединен с входом источника 18 питания, выход которого соединен с телом пациента.

Устройство работает следующим образом.

Датчик 1 сигнала устанавливается в строго определенной последовательности на биологически активные точки (БАТ) кожи пациента, который предварительно заземлен и подключен (можно через рот) к отрицательному полюсу источника 18 питания. После нажатия кнопки 10 "Пуск" срабатывает таймер 11, который устанавливает режим питания от блока 18, а через формирователь 12 коротких импульсов устанавливает в исходное положение триггер 13 и счетчик 14. Триггер 13 нулевым уровнем запускает АЦП 5 и включает светодиод индикатора 17, одновременно от триггера 13 на ЭВМ 9 поступают два управляющих сигнала, один из которых поступает на вход ЭВМ 9 постоянно, пока включен таймер и идет процесс измерения, а второй сигнал фиксирует процесс начала измерения. Таким образом, после нажатия кнопки 10 "Пуск" сигнал от датчика 1 поступает через усилитель 4 на вход АЦП 5. Как только АЦП 5 завершит формирование результата, на его выходе "УП" (конец преобразования) возникает сигнал, который считывается счетчиком 14 и записывается как результат первого измерения в регистр 7. Регистр 7 вместе с сумматором 6 образует известный накопитель среднего значения. После 10, 100 или иного выбранного числа измерений полученное среднее число переписывается в регистр 8 памяти, о чем по заданному фронту сигнала с одновибратора "извещается" ЭВМ 9. Как только счетчик 14 отсчитывает необходимое число проведенных измерений, сбрасывается триггер 13, прекращается работа АЦП 5, выключается индикатор 17, прекращается подача сигнала на второй управляющий вход ЭВМ 9, который фиксирует окончание первого измерения. Как только таймер 11 (через 40 с после нажатия кнопки 10 "Пуск") прекратит свою работу, задним фронтом этого сигнала через ФКИ 12 вновь запускается триггер 13 и цикл измерений повторяется.

В каждой точке производится по два многократных измерения, разнесенных во времени на 40 с, что дает возможность оценить динамику измерений измеряемого потенциала.

На входы ЭВМ 9 поступает цифровая и аналоговая информация, позволяющая различить 48 измерений в 24 точках. Последовательность точек измерения определяется методикой.

Итак, разработан комплексный прибор, позволяющий проводить диагностику при массовых, клинических и экстремальных исследованиях. Он дает возможность производить: - съем и ввод биопотенциалов 12 симметричных точек - представителей органов в полуавтоматическом режиме; - оценку состояния каждой из 12 функциональных систем организма (легкие, перикард, сердце, селезенка, поджелудочная железа, печень, почки, желудок, тонкий кишечник, толстый кишечник, желчный пузырь, мочевой пузырь), причем перечень контролируемых систем может быть расширен при увеличении количества измеряемых точек; - общую оценку состояния организма и прогноз развития заболевания; - выработку прогностических критерием оценки жизнедеятельности организма; - оценку эффективности использования медикаментозных, терапевтических и других методов лечения; - регистрацию изменений в состоянии организма под воздействием внешних факторов: результат утомления или стресса, последствие УЗИ, ЛАЗЕРА, РЕНТГЕНА и т. пл. ; - определение биоритмологической активности функциональных систем организма, обусловленной внешними факторами (время, дата, сезон, географическая широта); - получить наглядное отображение общего состояния организма и его функциональных систем по отношению к физиологической норме.

Данные замеров поступают в компьютер в полуавтоматическом режиме.

Врач в диалоговом режиме получает при определенной последовательности измерений следующую наглядную информацию: - график состояния функциональных систем больного,
- сведения о биологических ритмах функциональных систем,
- таблицы статистической обработки данных замеров,
- рекомендации для заключения врача.

Процесс обследования человека неинвазивен, экологически чист, а время обследования при этом всего 5 мин.

Новизна.

Метод съема информации, обеспечивающий высокую корреляционную взаимосвязь показателей с результатами биохимических и лабораторных исследований (рН, рСО₂, рО₂), электролиты, клеточный состав крови и др. ).

Электрическая нагрузка, адекватная энергетике физиологических процессов клетки.

Симметрия измерений.

Специальное математическое обеспечение, опирающееся на большой клинический и экспериментальный (физиологический) материал.

Апробация.

Методика и прибор прошли апробацию в Ленинградском НИИ скорой помощи им. И. И. Джанелизде, на кафедрах ВПТ, пропедевтики, психиатрии ВМед им. С. М. Кирова, Ивановском медицинском институте, Ленинградском НИИ гигиены труда и профессиональных заболеваний.

Полученные результаты показывают, что прибор позволяет объективно дать оценку функционального состояния организма человека с целью:
- диспансеризации населения;
- оценки физической работоспособности и утомляемости человека и прогноза его дальнейшего состояния;
- оценки степени тяжести интоксикации организма, прогноза эффективности проводимой антидотной терапии и активных методов детоксикации организма;
- постоянного контроля за состоянием больного и эффективностью лечения.

Компьютер (микро-ЭВМ) может применяться стандартный, например ДВК-2М, при этом для управления им применяется стандартная плата согласования И-10 и адрес управляющих сигналов 177440, 177442, 177444.

Сравнительные характеристики методов измерения см. в иллюстрациях.

Концентрация ионов в жидкостях тела - 166 и моль/л.

При приложении воздействующего сигнала на уровне предложенного метода Р возд. = 1 нВА) никаких побочных явлений (например, разрыхления оболочки клетки, увеличения проводимости) не возникает, а физиологических, нейро-гуморальных и объемных изменений в клетках не происходит.

Выбор времени измерения каждой точки, равного 40 с, обусловлен тем, что практическое время кровообращения составляет около 30-40 с. Это обуславливает динамику изменений электрофизических параметров в точках акупунктуры (из-за изменений состава крови).

Практически регистрируется параметр жидких сред - концентрационно-кинетический потенциал (КСИ-потенциал).

Для практических измерений КСИ-потенциала учитывается время измерения, место (географическое положение), состояние физиологического раствора, состояние электродов, поэтому перед каждым измерением производятся компенсационные мероприятия или эти параметры учитываются введением поправок в микро-ЭВМ. Величина поправок и их динамика во времени и пространстве приведены в техническом отсчете НПО "Гранит" (г. Ленинград), тема "Зодиак".

КСИ-потенциал - это электрическое проявление конформационных изменений атомно-молекулярных структур жидких сред под действием приложенной энергии. Энергия может быть любого вида: электромагнитная, электрическая, магнитная, тепловая, химическая, механическая и гравитационная.

Любые конформационные изменения атомно-молекулярных структур протекают на уровне изменения энергии связей (химических) и сопровождаются излучением (поглощением) фотонов с энергией, адекватной изменению энергии связи.

Это значит, что все виды энергетического взаимодействия могут быть выражены через энергию фотонов определенной частоты или длины волны электромагнитного излучения.

Таким образом, регистрируя динамику КСИ-потенциала, мы можем оценить активность энергообмена в жидкой среде, а, зная ее состав, "увидеть" конформационные изменения ее структур.

Измеряя КСИ-потенциал в биологически активных точках (БАТ) - представителях внутренних органов, мы оцениваем активность биохимических процессов в этих органах. Это позволяет дать комплексную и дифференциальную оценку правильного или неправильного функционирования всего организма и соответствующих органов (точнее - ФС). (56) Авторское свидетельство СССР N 1277965, кл. А 61 В 5/00, 1981.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МЕДЛЕННЫХ ИЗМЕНЕНИЙ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПОТЕНЦИАЛОВ КОЖИ, содержащее датчик сигнала, кнопку "Пуск", генератор тока, соединенный с биологической тканью, и таймер, отличающееся тем, что в него введены последовательно соединенные усилитель, аналого-цифровой преобразователь, сумматор, параллельно включенные первый и второй регистры памяти и микроЭВМ, также последовательно соединенные счетчик, триггер с подключенным к его установочному входу формирователем коротких импульсов и индикатор, выходом соединенный через кнопку "Пуск" с земляной шиной и входом таймера, выход которого подключен к генератору тока и входу формирователя коротких импульсов, выход которого соединен с установочными входами счетчика и первого регистра памяти, информационные выходы которого подключены к группе входов сумматора, кроме того, введены элемент И, первым входом подключенный к выходу счетчика, а вторым входом - к выходу "Конец преобразования" аналого-цифрового преобразователя, счетному входу счетчика и входу "Запись" первого регистра памяти, а выходом - к входу "Запись" второго регистра памяти, и одновибратор, входом соединенный с вторым выходом триггера и первым управляющим входом микроЭВМ, а выходом - с вторым управляющим входом микроЭВМ, третий управляющий вход которой подключен к выходу таймера.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2