Стабиллоплатформа для измерения параметров микродвижений биологической ткани объекта и способ ее изготовления

 

Стабиллоплатформа для измерения параметров микродвижений биологической ткани объекта и способ ее изготовления предназначены для измерения жизненных функций биологических объектов и могут быть использованы при вибрационной диагностике психофизиологического состояния человека. Стабиллоплатформа выполнена в виде трех токопроводящих обкладок дифференциального конденсатора, между которыми расположен упругий диэлектрический наполнитель. Обкладки дифференциального конденсатора выполнены из углеграфитовой ткани. В качестве диэлектрического наполнителя используют среду, модуль упругости которой совпадает с модулем упругости биологической ткани объекта. Для изготовления такой среды используют материал с модулем упругости, превышающим модуль упругости биологической ткани объекта. В наполнителе формируют сквозные отверстия с определенными шагом и диаметром, после чего измеряют модуль упругости полученного перфорированного наполнителя. Последние операции повторяют до совпадения модуля упругости перфорированного наполнителя с модулем упругости биологической ткани объекта. Выполненный таким образом диэлектрический наполнитель повышает точность и надежность измерения параметров микродвижений биологической ткани объекта. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к вопросам измерения жизненных функций биологических объектов, в частности человека, включая грудных детей, и может быть использовано для вибрационной диагностики психофизиологического состояния человека.

Измерение параметров микродвижений человека имеет большое значение для оценки изменений его психофизиологического состояния.

Работа известных устройств, используемых для вибрационной диагностики психофизиологического состояния человека (стабиллоплатформ), основана на регистрации и анализе вибрационных ускорений, сопутствующих актам движения общего центра масс (колебаний в ритме дыхания, тремор конечностей и головы) и локальным пульсовым колебаниям бедренной артерии.

Известна стабиллоплатформа, выполненная в виде матраца, на поверхность которого в виде меандров нанесены две пьезоэлектрические пленки, покрытые демпфирующей прослойкой [1].

Известна стабиллоплатформа для измерения параметров микродвижений биологической ткани объекта [2], принятая за прототип.

Прототип содержит матрац, выполненный в виде трех токопроводящих обкладок дифференциального конденсатора, между которыми расположен упругий диэлектрический наполнитель. Обкладки конденсатора в прототипе выполнены в виде алюминиевой фольги, изолированной внутри. Объем между проводящими обкладками конденсатора заполняется упругой диэлектрической средой. Имеется также экранирующая фольга, наложенная сверху на алюминиевую фольгу. Выполненная таким образом стабиллоплатформа действует как активный сенсор, который усиливает создаваемую объектом энергию движений независимо от формы, веса и объема объекта.

Известен способ изготовления стабиллоплатформы [1], заключающийся в изготовлении на диэлектрической подложке двух меандров из пьезоэлектрической пленки. Меандры формируются путем травления подложки с пленкой или механическим путем, при этом на пленку сверху накладывают демпфирующую прослойку в виде резины и слой звукопоглощающей ваты.

Недостатками известной стабиллоплатформы и способа является сложность изготовления входящего в состав устройства матраца и ненадежность работы стабиллоплатформы в режиме преобразования микродвижений биологической ткани объекта в электрический сигнал.

Известен способ изготовления стабиллоплатформы емкостного типа, принятый за прототип, заключающийся в расположении между токопроводящими обкладками дифференциального конденсатора упругого диэлектрического наполнителя [2].

Недостатками прототипа являются ненадежность работы стабиллоплатформы при оценке динамики функционального состояния объекта наблюдения, вызванная тем, что алюминиевая фольга и наполнитель матраца гасят измеряемые микродвижения объекта из-за наличия его собственной жесткости и собственного демпфирования колебаний [3]. При взаимодействии первичного преобразователя с исследуемым участком тела изменяется характер колебаний последнего. Степень искажения зависит от соотношения некоторых параметров преобразователя и поверхности тела. В связи с резонансными явлениями, возникающими при наложении датчика, на средних частотах погрешность положительна. Такое взаимодействие преобразователя с поверхностью эквивалентно полосовому фильтру с полосой пропускания Δf, добротность которого возрастает с увеличением массы датчика. При этом изменяется спектр сигнала, искажается его форма.

Техническим результатом, полученным от внедрения изобретения, является устранение указанных недостатков прототипа, то есть повышение точности и надежности работы стабиллоплатформы для измерения параметров микродвижений биологической ткани объекта.

Данный технический результат достигается за счет того, что в известной стабиллоплатформе для измерений параметров микродвижений биологической ткани объекта, содержащей матрац, выполненный в виде трех токопроводящих обкладок дифференциального конденсатора, между которыми расположен упругий диэлектрический наполнитель, обкладки дифференциального конденсатора выполнены из углеграфитовой ткани, а в качестве упругого диэлектрического наполнителя используется среда, модуль упругости которой совпадает с модулем упругости биологической ткани объекта.

В части способа данный технический результат достигается за счет того, что в известном способе изготовления стабиллоплатформы, заключающемся в расположении между токопроводящими обкладками дифференциального конденсатора упругого диэлектрического наполнителя, в качестве упругого диэлектрического наполнителя используют материал с модулем упругости, превышающим модуль упругости биологической ткани объекта, в нем формируют с определенным шагом и диаметром сквозные отверстия, после чего измеряют модуль упругости полученного перфорированного наполнителя, две последние операции повторяют до совпадения модуля упругости перфорированного наполнителя с модулем упругости биологической ткани объекта.

При каждом повторении операций формируют сквозные отверстия с меньшим диаметром.

В частном случае сквозные отверстия формируют с уменьшением их диаметра от периферии к центру наполнителя.

Предлагаемые способ и устройство связаны единым изобретательским замыслом, поскольку именно в предлагаемом способе указывается, как можно воссоздать признак устройства, заключающийся в использовании среды, модуль упругости которой совпадает с модулем упругости биологической ткани объекта.

Два отличительных признака устройства также связаны между собой, поскольку без наличия первого отличительного признака бесполезно использование другого для достижения описанного выше технического эффекта.

Техническое решение поясняется чертежами. На фиг. 1 приведена схема стабиллоплатформы; на фиг. 2 - пример выполнения наполнителя матраца.

Стабиллоплатформа для измерения параметров микродвижений биологической ткани объекта содержит матрац, выполненный в виде трех токопроводящих обкладок 1 - 3 дифференциального конденсатора (фиг. 1), имеющих электрические выводы 4.

Между обкладками конденсатора расположен упругий диэлектрический наполнитель 5 (фиг. 1, 2).

Обкладки 1 - 3 конденсатора выполнены согласно изобретению из углеграфитовой ткани, а в качестве упругого диэлектрического наполнителя 5 используется среда, модуль упругости которой совпадает с модулем упругости биологической ткани исследуемого объекта (на чертеже не показан).

Предложенная конструкция стабиллоплатформы может быть изготовлена следующим образом.

В качестве упругого диэлектрического наполнителя используют материал с модулем упругости, превышающим модуль упругости биологической ткани объекта, например пористая резина. Затем в наполнителе 5 с заданным диаметром и шагом формируют одну серию сквозных отверстий. После этого измеряют модуль упругости перфорированного наполнителя и сравнивают полученное значение с известным значением модуля упругости биологической ткани объекта, например человека.

Если модули упругости наполнителя и объекта не равны, то производят формирование дополнительных отверстий 7, но меньшего диаметра (для облегчения возможности приближения значения модуля упругости наполнителя к заданному значению). Снова проводят измерение значения модуля упругости перфорированного наполнителя. И последние операции повторяют до совпадения модуля упругости перфорированного наполнителя с модулем упругости биологической ткани объекта.

На периферии наполнителя 5 целесообразно формировать отверстия большего диаметра по сравнению с диаметром отверстий в центре матраца, учитывая особенности распределения давления исследуемого объекта и влияние краевого эффекта на результаты измерений.

Выполненные таким способом стабиллоплатформы позволяют без дополнительного демпфирования передавать колебания биологической ткани объекта. Причем эластичность углеграфитовой ткани, из которой сделаны обкладки 1 - 3 конденсатора, не вносит дополнительной жесткости в стабиллоплатформу.

Нетрудно заметить, что для каждого вида биологического объекта (человек, животное, растение) данный способ изготовления стабиллоплатформы реализуется один раз и повторяется только при смене объекта исследования.

Стабиллоплатформа работает следующим образом.

Обследуемый биологический объект, например человек, ложится, садится или встает (в зависимости от типа проводимых исследований) на матрац стабиллоплатформы.

Стабиллограф регистрирует изменения емкости конденсатора (матраца) в результате движения горизонтальной проекции общего центра масс стоящего человека, экскурсий грудной клетки (дыхание, кинетокардиограмма, баллистокардиограмма) или локальных пульсовых колебаний артерий лежащего или сидящего пациента. Полученные на выходе стабиллографа электрические сигналы сравнивают с эталонными сигналами (здорового) человека.

Это позволяет с высокой точностью оценить динамику функционального состояния объекта наблюдения. Причем сама стабиллоплатформа практически не оказывает влияния на параметры микродвижений биологической ткани объекта, чем достигается поставленный технический результат.

Источники информации: 1. Патент ФРГ N 3610956, кл. A 61 B 5/10, 1986.

2. Европатент N 0205931, кл. A 61 B 5/10, 1986 - прототип способа и устройства.

3. Петухов В. И., Одинцов С.Г. Выбор параметров первичных преобразователей колебаний поверхности тела. //Медицинская техника. - М.: Медицина, 1992, с. 24-26.

Формула изобретения

1. Стабиллоплатформа для измерения параметров микродвижений биологической ткани объекта, содержащая матрац, выполненный в виде трех токопроводящих обкладок дифференциального конденсатора, между которыми расположен упругий диэлектрический наполнитель, отличающаяся тем, что обкладки дифференциального конденсатора выполнены из углеграфитовой ткани, а в качестве упругого диэлектрического наполнителя используется среда, модуль упругости которой совпадает с модулем упругости биологической ткани объекта.

2. Способ изготовления стабиллоплатформы для измерения параметров микродвижений биологической ткани объекта путем размещения между токопроводящими обкладками дифференциального конденсатора упругого диэлектрического наполнителя, отличающийся тем, что в качестве упругого диэлектрического наполнителя используют материал с модулем упругости, превышающим модуль упругости биологической ткани объекта, формируют в нем с определенными шагом и диаметром сквозные отверстия, после чего измеряют модуль упругости полученного перфорированного наполнителя, две последние операции повторяют до совпадения модуля упругости перфорированного наполнителя с модулем упругости биологической ткани объекта.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что при каждом повторении операций формируют сквозные отверстия с меньшим диаметром.

4. Способ по пп.2 и 3, отличающийся тем, что сквозные отверстия формируют с уменьшением их диаметра от периферии к центру наполнителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2