Устройство для определения состояния биологического объекта

Изобретение относится к области физики и может быть использовано для определения функционального состояния биологического объекта, например человека, животного. Устройство для определения состояния биологического объекта включает генератор электронных импульсов, прозрачную пластину, снабженную электродом, выполненным в виде нанесенного на нее слоя оптически прозрачного токопроводящего материала, объектив, оптоэлектронный цифровой преобразователь, компьютер и блок представления информации. Выход генератора соединен с электродом, а первый выход компьютера соединен со входом блока представления информации. Устройство снабжено одной или более дополнительными прозрачными пластинами с нанесенными на них электродами, а также одним или более дополнительными объективами и одним или более дополнительными оптоэлектронными цифровыми преобразователями, при этом количество дополнительных объективов и оптоэлектронных цифровых преобразователей соответствует количеству дополнительных прозрачных пластин с нанесенными на них электродами, а также дополнительно снабжено блоком памяти и блоком управления и обмена данными, при этом электроды всех прозрачных пластин соединены между собой, выходы оптоэлектронных цифровых преобразователей соединены соответственно с первым, вторым, n-ным входами блока памяти, выход которого соединен с первым входом блока управления и обмена данными, первый выход которого соединен с (n+1)-м входом блока памяти, а второй его выход соединен со входом компьютера, второй выход которого соединен со вторым входом блока управления и обмена данными. Устройство обеспечивает повышение точности получаемой информации о состоянии биологического объекта. 1 ил.

 

Изобретение относится к области физики и может быть использовано для определения функционального состояния биологического объекта, например человека, животного.

Известно устройство для определения состояния организма человека, включающее электрод, покрытый слоем диэлектрика, на котором размещен термопластический материал; электрод соединен с генератором импульсов высокого напряжения, RU 94012892 A1. В цепи электрод - регистрирующий материал (термопластический полимер) - тело пациента - земля протекает электрический ток, и в зоне контакта пальца и полимера происходит перенос заряда с кожи пациента на полимер. После удаления пальца регистрирующий материал снимается с электрода, нагревается до 75-80°С, при этом в местах нахождения на поверхности полимера избыточного заряда происходит деформация полимерного слоя. В результате визуализации этих деформаций (рельефа полимерного слоя) получается изображение, которое выглядит как набор стриммеров, исходящих от границы площадки контакта пальца с полимером. Критерием нормы данного пациента является средняя длина разрядных стриммеров. Устройство позволяет осуществлять поочередную регистрацию разрядных стриммеров кончиков пальцев.

Сопоставляя характеристики стриммеров различных пальцев, получают представление о состоянии организма в целом.

Основным недостатком вышеописанного устройства является весьма низкая степень точности определения состояния человека ввиду отсутствия возможности получения какой-либо количественной информации о параметрах изображений, что не позволяет проводить их сравнение при съемке в различные моменты времени. Анализ и сопоставление изображений осуществляется экспертом субъективно на основе их визуальных оценок.

Известно устройство для определения состояния биологического объекта, описанное в RU 2141250.

Устройство включает генератор, прозрачную пластину, снабженную электродом, выполненным в виде нанесенного на нее слоя оптически прозрачного материала, объектив, оптоэлектронный цифровой преобразователь, компьютер и блок представления информации - монитор. Выход генератора соединен с электродом, а выход компьютера соединен со входом блока представления информации.

От генератора подаются электронные импульсы к электроду, при этом создается электромагнитное поле на поверхности прозрачной пластины.

Эталонный биологический объект - палец здорового человека - контактирует с поверхностью прозрачной пластины. Электромагнитное поле вызывает газоразрядное свечение вокруг эталонного биологического объекта. Это свечение посредством объектива переносится на оптоэлектронный цифровой преобразователь, в котором преобразуется в цифровой код. С выхода оптоэлектронного цифрового преобразователя сигнал поступает на вход компьютера, где определяются количественные параметры структуры газоразрядного свечения вокруг эталонного биологического объекта; определяются параметры, отражающие двумерные геометрические характеристики структур свечения, а также яркостные характеристики. На мониторе компьютера газоразрядное свечение вокруг эталонного объекта может быть представлено в виде двумерного цветного изображения.

Далее в компьютере совокупность количественных параметров определяется в виде точки в пространстве.

Таким же образом представляется газоразрядное свечение вокруг исследуемого объекта и определяется точка в пространстве, соответствующая исследуемому объекту. По расстоянию между указанными выше точками определяют отклонение состояния исследуемого объекта от эталонного.

Недостаток прототипа состоит в следующем.

Устройство позволяет получать в определенный момент времени информацию, снятую только с одной точки биологического объекта, в частности, с какого-либо одного пальца. Однако такая информация дает лишь частичное представление о состоянии объекта. Поэтому для получения информации в больших объемах ее снимают с двух, трех и более пальцев поочередно (желательно с десяти пальцев рук и десяти пальцев ног), поскольку каждый палец связан с определенными органами и системами, см. Коротков К.Г. Основы ГРВ биоэлектрографии. СПб., 2001, с.40-45.

Время съемки одного пальца составляет от 1 до 10 секунд в зависимости от выбранного оператором статического или динамического режима. С учетом времени перестановки пальцев двух рук это время составляет от 3 до 5 минут. За это время за счет возбуждения симпатических и парасимпатических отделов вегетативной нервной системы под воздействием импульсов электрического поля состояние пациента меняется, что существенно искажает результаты измерений; кроме того, при последовательной передаче больших объемов информации (5 МБ на один палец) в течение времени съемки через USB порт существует большая вероятность возникновения сбоев в работе компьютера, что приводит к потере информации и необходимости проведения повторной съемки; в свою очередь, это также приводит к дополнительному искажению информации о состоянии биологического объекта.

Задачей настоящего изобретения является повышение точности информации о состоянии биологического объекта.

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что устройство для определения состояния биологического объекта, включающее генератор электронных импульсов, прозрачную пластину, снабженную электродом, выполненным в виде нанесенного на нее слоя оптически прозрачного токопроводящего материала, объектив, оптоэлектронный цифровой преобразователь, компьютер и блок представления информации, при этом выход генератора соединен с электродом, а первый выход компьютера соединен со входом блока представления информации, снабжено одной или более дополнительными прозрачными пластинами с нанесенными на них электродами, а также одним или более дополнительными объективами и одним или более дополнительными оптоэлектронными цифровыми преобразователями, при этом количество дополнительных объективов и оптоэлектронных цифровых преобразователей соответствуют количеству дополнительных прозрачных пластин с нанесенными на них электродами, а также дополнительно снабжено блоком памяти и блоком управления и обмена данными, при этом электроды всех прозрачных пластин соединены между собой, выходы оптоэлектронных цифровых преобразователей соединены соответственно с первым, вторым, n-м входами блока памяти, выход которого соединен с первым входом блока управления и обмена данными, первый выход которого соединен с (n+1)-м входом блока памяти, а второй его выход соединен со входом компьютера, второй выход которого соединен со вторым входом блока управления и обмена данными.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "новизна".

Благодаря реализации отличительных признаков изобретения достигается важное новое свойство объекта, которое состоит в том, что появляется возможность одномоментной съемки любого необходимого количества точек, благодаря чему объект участвует в процессе съемки от 1 до 10 секунд. При этом не происходит перегрузка канала передачи информации, так, снятая информация сначала поступает в блок памяти и затем извлекается из него с помощью блока управления и обмена данными и поступает в компьютер через USB порт с нормальной скоростью; благодаря этому исключаются искажения информации как при ее получении от биологического объекта, так и при ее передаче.

Заявителем не обнаружены какие-либо источники информации, содержащие сведения о влиянии заявленных отличительных признаков на достигаемый вследствие их реализации технический результат. Это, по мнению заявителя, свидетельствует о соответствии данного технического решения критерию «изобретательский уровень».

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена блок-схема устройства.

Устройство для определения состояния биологического объекта, в конкретном примере, человека, включает генератор 1 электрических импульсов с амплитудой 10-20 кВ, длительностью 10 мкс, скважностью 1000 Гц, подающихся пачками, длительностью 0,5 сек. В частности, использован генератор «Корона», выпускаемый российской фирмой ЗАО «Кирлионикс Технолоджис Интернейшнл» (Санкт-Петербург). Съем информации осуществляется с n точек. Устройство включает прозрачные пластины 2, 8, 9, 10,...n. Пластины снабжены соответственно электродами 3, 11, 12, 13,...n, выполненными в виде нанесенных на них слоев оптически прозрачного токопроводящего материала (в данном примере - слоя SnO₂ толщиной 200 мкм). Под прозрачными пластинами расположены соответственно объективы 4, 14, 15, 16,...n. Объективы оптически сопряжены с оптоэлектронными преобразователями соответственно 5, 17, 18, 19,...n. Оптоэлектронные преобразователи представляют собой матричную структуру, выполненную на основе прибора с зарядовой связью (ПЗС-структура).

Выход генератора 1 соединен с электродом 3, при этом электроды 3, 11, 12, 13, ...n соединены между собой. Выходы оптоэлектронных преобразователей 5, 17, 18, 19, ...n соединены соответственно с первым, вторым, третьим, четвертым, n-м входами блока 20 памяти, выполненного на базе микросхемы BS62LV4001-TI, фирма Texas Instruments (США). Выход блока 20 памяти соединен с первым входом блока 21 управления и обмена данными, выполненного на базе микросхемы C8051F320 фирмы Silicon Labs (США). Первый выход блока 21 соединен с n+1-м входом блока 20. Второй выход блока 21 соединен со входом компьютера 6, первый выход которого соединен со входом блока 7 представления информации - монитора. Второй выход компьютера 6 соединен со вторым входом блока 21.

Устройство работает следующим образом. Исследуемые точки-пальцы 22, 23, 24, 25,...n человека одновременно размещаются на свободных поверхностях прозрачных пластин 2, 8, 9, 10,...n, после чего на электроды 3, 11, 12, 13,...n от генератора 1 подаются импульсы напряжения, создающие электромагнитное поле с напряженностью 10⁶-10⁸ В/см. Возникающее при этом вокруг пальцев свечение одновременно поступает на объективы 4, 14, 5, 16,...n и через них на входы оптоэлектронных цифровых преобразователей 5, 17, 18, 19,...n, с выходов которых цифровые сигналы одномоментно поступают на соответствующие входы блока памяти 20, где сохраняются в виде цифровых файлов. В момент времени, определяемый оператором путем посылки команды управления от блока 21 управления и обмена данными цифровые файлы, сохраненные в блоке памяти 20, передаются в компьютер 6 для последующей обработки и анализа в нормальном режиме, определяемом техническими характеристиками компьютера 6 и блока управления 21. При этом цифровые файлы могут сохраняться в блоке памяти 20 до поступления команды на стирание от блока управления 21, что обеспечивает точность передачи и хранения больших объемов информации вне зависимости от технических характеристик канала передачи информации между компьютером 6 и блоком управления 21. Одномоментная регистрация свечения со всех пластин 2, 8, 9, 10,...n обеспечивает точность анализа невозмущенного состояния пациента.

Устройство для определения состояния биологического объекта, включающее генератор электронных импульсов, прозрачную пластину, снабженную электродом, выполненным в виде нанесенного на нее слоя оптически прозрачного токопроводящего материала, объектив, оптоэлектронный цифровой преобразователь, компьютер и блок представления информации, при этом выход генератора соединен с электродом, а первый выход компьютера соединен со входом блока представления информации, отличающееся тем, что снабжено одной или более дополнительными прозрачными пластинами с нанесенными на них электродами, а также одним или более дополнительными объективами и одним или более дополнительными оптоэлектронными цифровыми преобразователями, при этом количество дополнительных объективов и оптоэлектронных цифровых преобразователей соответствуют количеству дополнительных прозрачных пластин с нанесенными на них электродами, а также дополнительно снабжено блоком памяти и блоком управления и обмена данными, при этом электроды всех прозрачных пластин соединены между собой, выходы оптоэлектронных цифровых преобразователей соединены соответственно с первым, вторым, n-ным входами блока памяти, выход которого соединен с первым входом блока управления и обмена данными, первый выход которого соединен с (n+1)-ым входом блока памяти, а второй его выход соединен со входом компьютера, второй выход которого соединен со вторым входом блока управления и обмена данными.