Устройство для клинической диагностики биообъекта
Изобретение относится к медицине и предназначено для проведения процедуры диагностирования различных органов биообъекта и, в частности, человека на предмет оценки состояния его здоровья, наличия или отсутствия в его теле доброкачественных или злокачественных новообразований при любой стадии их развития, а также наблюдения и документирования динамики изменения здоровья или развития указанных патологий. Устройство представляет собой прибор для измерения температуры биообъекта, выполненный в виде щупа, содержащего датчик температуры и нагревательный элемент. Щуп выполнен в виде цилиндра, в обойму которого вставлен датчик температуры с выходом за ее лицевой срез на 3 мм, и снабжен пружиной, выполненной с возможностью фиксации обоймы в цилиндре и обеспечения заданного усилия при контакте датчика температуры с кожей биообъекта и его перемещении на заданное расстояние внутрь цилиндра, а также теплоизолятором, расположенным между датчиком температуры и нагревательным элементом. Теплоизолятор выполнен в виде газовой прослойки с толщиной, обеспечивающей радиационную, но исключающей конвекционную теплопередачу от нагревателя к датчику. Устройство просто в выполнении и недорого. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Предлагаемое изобретение относится к медицине и предназначено для проведения процедуры диагностирования различных органов биообъекта и, в частности, человека на предмет оценки состояния его здоровья, наличия или отсутствия в его теле доброкачественных или злокачественных новообразований (патологий) при любой стадии их развития, а также наблюдения и документирования динамики изменения здоровья или развития указанных патологии.
Известно устройство для диагностирования клинического состояния пациента (см. RU 2145483 С1 от 20.02.2000 г.), содержащее контактный датчик температуры и кварцевый генератор со счетчиком фиксированного числа импульсов, обеспечивающих измерение температуры в динамическом режиме путем сопоставления ее с величиной, обратной производной в начале кривой, отображающей изменение сигнала датчика от времени измерения.
Недостатком этого устройства является наличие сравнительно большой погрешности в измерении температуры из-за погрешности в регистрации начала измерения, где оценивается наиболее правдоподобное значение производной упомянутой кривой.
Ближайшим техническим решением к предлагаемому устройству является устройство для объемной томографии (см. RU 2204315 С2, 20.05.2003 г.), в котором содержится контактный датчик температуры, соединенный каналом передачи данных в компьютер, куда дискетой введен алгоритм обработки данных. В устройстве имеются термостаты, где поддерживается повышенная и пониженная относительно температуры внешней окружающей среды температура. Термостаты предназначены для установки температуры датчика в процессе реализации измерений при диагностировании.
Недостаток известного устройства заключается в том, что оно не обеспечивает возможность проведения диагностирования в условиях, когда температура окружающей среды превышает температуру кожи биообъекта. Кроме этого, процедура охлаждения и нагрева датчика с помощью термостатов предполагает значительные (приблизительно, вдвое) потери времени на манипуляции с датчиком (необходимость его перемещения, позиционирования и выдержки на термостате) по сравнению с непосредственным временем замера датчиком температуры кожи, а это соответственно увеличивает время диагностирования.
Технический результат изобретения в части устройства заключается в упрощении самого устройства - отсутствии термостатов, сокращении времени диагностирования и в обеспечении возможности работы устройства в любых температурных условиях окружающей среды.
Для достижения этого результата устройство содержит щуп, состоящий из датчика температуры, совмещенного с нагревателем, систему, обеспечивающую контактирование щупа с кожей пациента, систему обработки сигналов, получаемых от щупа и их запоминание, а также систему, обеспечивающую подачу сигналов о режиме работы устройства и демонстрацию на табло номера очередного замера. Щуп выполнен в виде блока, расположенного в цилиндре так, что датчик температуры выходит на 3 мм за пределы упомянутого цилиндра, а с другой стороны блока расположена пружина, которая при контакте блока с кожей и его перемещении на указанное расстояние внутрь цилиндра обеспечивает заданное и фиксированное при всех измерениях усилие. Сам блок состоит из плоского датчика температуры, теплоизолятора и плоского нагревателя. Указанный теплоизолятор выполнен в виде газовой прослойки, малая толщина которой обеспечивает радиационную и исключает конвекционную теплопередачу от нагревателя к датчику.
Клиническая диагностика теплокровного биообъекта состоит из ряда последовательных этапов.
До проведения диагностирования для каждого из всех видов биообъектов в зависимости от типа их кожи определяются (например, с помощью электронных средств регистрации во времени однократных процессов с необходимым временным разрешением) формы кривых, выражающих изменение сигнала используемого датчика от времени, прошедшего с момента его контакта с кожей. Полученные на основе указанных кривых данные, а также данные, необходимые для обработки массивов температурных значений во всем цикле диагностирования с целью получения конечного результата, вводятся в виде соответствующих алгоритмов в память компьютера. Кроме этого, для каждого из видов биообъектов выбираются оптимальное значение начальной температуры датчика (выбираемой выше температуры окружающей среды и кожи биообъекта и в дальнейшем поддерживаемой на выбранном уровне) и алгоритм изменения нагрева датчика в отдельном цикле измерения (на каждой точке кожи) - эти значения и соответствующие алгоритмы фиксируются в памяти микроконтроллера. Предварительно также изготавливаются трафареты, представляющие собой маски, предназначенные для накладывания на тот или иной участок тела биообъекта, где должно происходить диагностирование; в масках имеются регулярно координированные отверстия, через которые с помощью щупа измеряется температура кожи.
Второй этап диагностирования состоит в подготовки биообъекта к процедуре обследования и включает в себя очищение поверхности кожи слабым спиртовым раствором, а затем выдержку для нормализации поверхностной температуры. После этого на соответствующий участок тела накладывается и фиксируется трафарет.
Третий этап диагностирования заключается в обследовании части тела биообъекга, где это необходимо, либо тела целиком. При включении устройства следует его настроить на режим измерения данного типа биообъекта и получить сигнал готовности, свидетельствующий о достижении датчиком оптимальной температуры. После этого проводят измерения температуры кожи через отверстия в трафарете в последовательности, заданной цифрами у отверстий и контролируемой по табло на устройстве. Проведении каждого отдельного измерения происходит по следующей процедуре. Сигнал готовности свидетельствует, что датчик нагрет до максимальной температуры Tm (см. фиг.2), после чего оператор должен начать измерение. После осуществления контакта датчика с кожей биообъекта начинается охлаждение датчика, сигнал о котором в момент t0 поступает в микроконтроллер, который отключает напряжение Umin на нагревателе и одновременно в цикле охлаждения датчика проводится счетное количество замеров уменьшающейся температуры датчика (это количество задано алгоритмом, введенным для данного типа биообъекта в память микроконтроллера). После этого на нагреватель подается повышенное напряжение Um, длящееся небольшой промежуток времени (он также задан алгоритмом, введенным для данного типа биообъекта в память микроконтроллера) для компенсации охлаждения датчика, после чего на нагреватель снова подается напряжение Umin и цикл измерения, длившийся время tp, следует повторить касанием датчика в следующей по порядку точке на коже биообъекта. Измерения проводят до последнего значения отверстия, обозначенного на трафарете. После этого все результаты измерений хранятся в памяти микроконтроллера в виде массива температурных измерений.
Конечный этап диагностирования реализуется вводом массива температурных измерений из микроконтроллера в компьютер, их обработкой в соответствии с выбранным для данного биообъекта алгоритмом, выводом на экран монитора компьютера изображения, отображающего состояние внутренних органов биообъекта, выдачей результата мониторинга состояния этих органов путем сравнения текущего обследования с результатом предыдущего обследования или выдачей заключения о болезни, что достигается путем последовательного сравнения картины текущего обследования со стандартами (картинами) здорового состояния либо картинами при различных нозологиях, ранее введенными в память компьютера.
Результатом диагностирования является получение картины на экране монитора компьютера состояния внутренних органов биообъекта, наличие или отсутствие в его теле патологий различного характера, определение их координат, выдача заключения о болезни и регистрация результата в истории болезни.
Изобретение в части способа и устройства поясняется фиг.1 и 2, на которых, соответственно, показаны:
На фиг.1 - эпюры, отражающие температуру датчика и сигналы на нагреватель в цикле измерения. Здесь: Т - текущая температура датчика, Tm - максимальная температура датчика, Tr - температура, при которой отключают нагрев, Та - асимптотическое значение температуры, t - текущее время, t0 - время, при котором отключают нагрев, tf - время конца измерения, при котором включают нагрев повышенной интенсивности, ta - время переключения интенсивности нагрева на начальный уровень, tp - длительность цикла измерения, U - напряжение, подаваемое на нагреватель, Um - максимальное напряжение, подаваемое на нагреватель, Umin - минимальное напряжение, подаваемое на нагреватель.
На фиг.2 схематично показан общий вид щупа. Здесь цифрами обозначены: 1 - датчик, 2 - теплоизолятор, 3 - нагреватель, 4 - обойма щупа, 5 - пружина, 6 - цилиндр.
Щуп состоит из датчика температуры 1, вставленного в обойму 4 так, что поверхность датчика слегка выступает за ее лицевой срез, нагревателя 3, также вставленного в обойму так, что между нагревателем и датчиком формируется теплоизолятор 2. Обойма вставлена в цилиндр 6, на конце обоймы расположена пружина 5, фиксирующая обойму в цилиндре.
Устройство для клинической диагностики теплокровного биообъекта работает следующим образом. После ввода соответствующих алгоритмов в память компьютера и микроконтроллера, подготовки биообъекта к процедуре диагностирования и фиксации на нем трафарета щуп включают в рабочий режим, при котором за время до 1-2 минуты на нем устанавливается максимальная температура, поддерживаемая с помощью нагревателя и микроконтроллера как фиксированная и стационарная, после чего раздается сигнал готовности. После этого оператор вводит щуп в первое отверстие на трафарете и касается кожи биообъекта. В щупе происходит отключение питания на нагреватель, с помощью микроконтроллера производится счетное количество измерений снижающейся температуры, после чего щуп выдает сигнал о конце измерения, после чего оператор должен вывести щуп из контакта с кожей. В щупе после этого подается последовательно большее, а затем меньшее напряжение на нагреватель и, когда датчик снова нагреется до максимальной температуры, раздается сигнал готовности, оператор должен коснуться кожи биообъекта в следующем по порядку отверстии в трафарете. Эта процедура повторяется далее до конца, т.е. до последнего отверстия, указанного на трафарете. По окончании измерений щуп подключают к компьютеру, вводят в компьютер полученный и запомненный с помощью микроконтроллера массив температурных измерений и получают на экране монитора цветную картину о состоянии внутренних органов. При этом красным цветом с его оттенками отображают повышенную относительно средней температуру органов, синим - пониженную. Для документирования информация в виде изображения на экране монитора с соответствующим заключением о болезни диагнозом может быть распечатана.
1. Устройство для измерения температуры биообъекта, выполненное в виде щупа, содержащего датчик температуры и нагревательный элемент, отличающееся тем, что щуп выполнен в виде цилиндра, в обойму которого вставлен датчик температуры с выходом за ее лицевой срез на 3 мм, и снабжен пружиной, выполненной с возможностью фиксации обоймы в цилиндре и обеспечения заданного усилия при контакте датчика температуры с кожей биообъекта и его перемещении на заданное расстояние внутрь цилиндра, а также теплоизолятором, расположенным между датчиком температуры и нагревательным элементом.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что теплоизолятор выполнен в виде газовой прослойки толщиной, обеспечивающей радиационную, но исключающей конвекционную теплопередачу от нагревателя к датчику.
