СПОСОБ НЕИНВАЗИВНОЙ ЭКСПРЕСС-ДИАГНОСТИКИ Российский патент 2002 года по МПК A61B5/05 

Изобретение относится к медицине и ветеринарии и может использоваться при проведении неинвазивной экспресс-диагностики по определению наличия в исследуемом объекте, преимущественно в организме человека или животного, каких-либо химических веществ, например токсинов (алкоголя, наркотика), или биологических агентов, например вирусов, бактерий.

Известен способ неинвазивной экспресс-диагностики путем воздействия на подушечки дистальных фаланг импульсным током высокой частоты с последущим анализом проявленной ауры, причем воздействуют на концевые фаланги левой кисти на разных частотах и, сравнивая ауры, диагностируют заболевание при совпадении аур (см. патент СССР 1811373, кл. А 61 В 5/00).

Недостатком известного способа является низкая точность диагностики. Кроме того, известный способ обладает ограниченными функциональными возможностями, и при его реализации наблюдается вредное воздействие высокочастотного излучения на пациента.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному является способ неинвазивной экспресс-диагностики, заключающийся в предварительном формировании базы данных, содержащей микрорезонансные контуры, соответствующие спектрам электромагнитного излучения различных тестируемых препаратов, и измерение биологических потенциалов в биологически активных точках до и после добавления микрорезонансного контура (см. авт. св. СССР 1410313, кл. А 61 Н 39/00, 1993). В известном способе каждый микрорезонансный контур изготавливают в виде металлической микроемкости, в которую впрессовывается вещество, приобретающее после определенной технологической обработки способность излучать инфранизкое электромагнитное поле с волновыми характеристиками тестируемого препарата. При использовании известного способа диагностируют различные виды возбудителей и ткани, пропуская стабилизированный постоянный ток через исследуемый объект и измеряя биологические потенциалы в биологически активных точках до и после добавления микрорезонансного контура.

Недостатком известного способа является низкая точность диагностики, обусловленная использованием микрорезонансного контура и значительная продолжительность процесса диагностики, поскольку перед определением наличия в организме какого-либо возбудителя приходится находить расположение биологически активных точек, что особенно затруднительно при проведении экспресс-диагностики животных. Кроме того, известный способ требует больших затрат в связи с тем, что необходимо иметь дополнительные измерительные блоки по определению расположения биологически активных точек исследуемого объекта.

Задачами изобретения является повышение точности диагностики, ускорение ее процесса при одновременном снижении затрат и расширении функциональных возможностей способа.

Решение указанных задач обеспечивается способом неинвазивной экспресс-диагностики, включающим предварительное формирование базы данных, содержащей ячейки с коммутатором, выполненные с поляритонными структурами, каждая из которых характеризуется спектром электромагнитного излучения, соответствующим определенному химическому веществу или биологическому агенту, пропускание тока через исследуемый объект от источника, подключение различных ячеек базы данных в цепь пропускаемого тока, сравнение величин измеряемого параметра до и после подключения ячейки, при этом о наличии в исследуемом объекте какого-либо химического вещества или биологического агента судят по увеличению величины измеряемого параметра, которое происходит при подключении ячейки, соответствующей этому химическому веществу или биологическому агенту. В качестве измеряемых параметров используют ток (силу электрического тока), пропускаемый через объект, электрическое сопротивление или проводимость исследуемого объекта.

Известно, что поляритоны представляют собой смешанные состояния, образованные возбуждением твердого вещества и электромагнитным полем (см. Р. Нокс "Теория экситонов", М., из-во "Мир", 1966, с. 9-115, 202). Различают экситонные, фононные, плазмонные и другие поляритоны малого, среднего и большого радиусов, при этом они имеют поверхностные аналоги. В состав поверхностного поляритона входят поперечные магнитные волны с электрическим полем периодическим вдоль поверхности возбужденного твердого вещества. Проведенные эксперименты позволили установить, что каждый вид биологического агента, например вирус или бактерия, или химического вещества, например наркотического вещества или алкогольного ингредиента, характеризуется определенной спектральной характеристикой электромагнитного излучения, которой соответствует определенная поляритонная структура ячейки. При формировании базы данных в заявленном способе предварительно определяют спектральные характеристики электромагнитного излучения различных видов химических веществ и биологических агентов и затем формируют посредством определенной технологической обработки ячейки с различными поляритонными структурами в зоне перехода проводник-изолятор, соответствующие этим спектральным характеристикам.

Ячейки с поляритонной структурой могут быть изготовлены различными способами, например путем записи электрически скомпенсированных образований. С этой целью через ячейку перпендикулярно чередующимся слоям полупроводник-диэлектрик или металл-диэлектрик направляется электрический импульс с крутизной фронта, обеспечивающей преимущественное тунелирование носителей, квантованных (модулированных) за счет взаимодействия со специально подготовленной средой, располагаемой на расстоянии не более 50 мм от проводника электрической цепи. Режим тунелирования подбирается таким образом, чтобы в структуре полупроводника или диэлектрика происходили структурные изменения, отражающие характер квантования носителей.

Наличие записи в ячейке, идентификации этой записи, а также качество записи производится с использованием электрической схемы, включающей проводник, последовательно включенные источник питания, ячейку памяти, прозрачный кристалл с металлическими контактными площадками.

Через кристалл перпендикулярно плоскости (100) пропускается лазерный луч, на пути которого установлена дифракционная решетка. Дифракционная картина от ячейки без записи и с записью объекта в виде голограммы фиксируется, например, на фотопленку или ПЗС матрицу.

Увеличение изображения дифракционной картины по сравнению с изображением, полученным от ячейки без записи или с выведенной из электрической цепи ячейкой, показывает наличие записи в ячейке.

Последующая математическая обработка изображения дифракционной картины, например, с использованием фрактального анализа позволяет идентифицировать запись по величине показателя фрактальности.

Информационная (поляритонная) структура ячейки по имеющимся данным сохраняется в течение более чем 3-5 лет при условии хранения и использования при комнатной температуре (не выше 150^oС) и без внешнего энергетического воздействия, например, энергией, соответствующей ультрафиолетовому спектру (В.П. Иванов, В. П. Шелохвостов, С.А. Луканцов, "Применение метода электронно-оптического муара для визуализации и анализа полей различной физической природы"// журнал Вестник ТГТУ, 2000, т.5, вып. 2-3, стр. 342-344), В.П. Иванов и др. "Измерение стационарного электрического поля методом электронно-оптического муара"// Вестник ТГТУ, 1999, т.5, 2).

Полученные ячейки используются затем в качестве своеобразных зондов по определению наличия в исследуемом объекте, например в организме человека или животного, различных видов биологических агентов или химических веществ из состава базы данных, при этом существенно повышается точность диагностики. Способ осуществляется следующим образом. На исследуемом объекте размещают подсоединенные к источнику электроэнергии электроды, которые могут располагаться в произвольных зонах исследуемого объекта. Тем самым существенно сокращается общее время, затрачиваемое на проведение диагностики, так как отсутствует непроизводительный расход времени на отыскание биологически активных точек исследуемого объекта. В качестве источника электроэнергии предпочтительно использовать источник стабилизированного напряжения, выполненный с возможностью регулирования выходного напряжения. С помощью источника стабилизированного напряжения осуществляют пропускание постоянного тока через исследуемый объект от электродов, размещенных на нем. Предпочтительно размещать электроды в максимально разнесенных зонах исследуемого объекта с тем, чтобы пропустить ток через все органы объекта. Например, один электрод может размещаться на стопе, а другой - на руке или размещать электроды на руках. Величину пропускаемого через исследуемый объект тока выбирают в пределах 2-15 мкА, что совершенно безвредно и обеспечивает наилучший информационный отклик. Величина предельного значения тока по медицинским нормативам составляет 15 мкА. При величине тока менее 2 мкА не обеспечивается необходимая помехоустойчивость. Оптимальный диапазон значений постоянного тока, пропускаемого через исследуемый объект, был установлен экспериментально и составляет 3210 мкА. После размещения электродов на исследуемом объекте регулируют величину напряжения и устанавливают оптимальную величину постоянного или переменного тока, пропускаемого через исследуемый объект, обеспечивающего наилучший информационный отклик. Затем в токовую цепь пропускаемого тока поочередно подкладывают ячейки с различными поляритонными структурами из базы данных. Выбор подключаемой из базы данных ячейки может осуществляться вручную, однако предпочтительно использовать электронный коммутатор, что позволяет значительно ускорить процесс диагностики. При подключении к исследуемому объекту, например к человеку, в организме которого присутствует определенный биологический агент, например стафилококк, ячейки с поляритонной структурой, характеризуемой спектром электромагнитного излучения, соответствующим стафилококку, произойдет включение динамической характеристики с возбужденного состояния поляритонной структуры в цепь постоянного тока, проходящего через человека. При этом будет наблюдаться увеличение измеряемого тока на определенную величину, обычно на 10-50% и соответственно в рассматриваемом случае будет диагностировано наличие в организме человека стафилококка. Аналогично определяют наличие в различных исследуемых объектах химических веществ, например наркотиков, алкоголя и др., или определяют наличие всевозможных биологических агентов, например бактерий, вирусов и др., ячейки с которыми имеются в базе данных. Предпочтительно в качестве измеряемого параметра использовать силу электрического тока, так как электрический ток непосредственно характеризует изменение параметров исследуемого объекта в процессе измерения. Измеряемый ток обычно индицируется в условных единицах. Заявленный способ весьма эффективен при проведении массовых профилактических осмотров населения и животных. В этом случае между одним из электродов и источником напряжения включают ячейку с поляритонной структурой, соответствующей спектру электромагнитного излучения искомого вируса или бактерии. Поскольку процесс диагностики занимает обычно не более 60-90 с, за один час может быть обследовано несколько десятков исследуемых объектов.

На чертежах изображено следующее: фиг.1 - спектральная характеристика электромагнитного излучения, соответствующая вирусу простого герпеса (II тип), фиг.2 - спектральная характеристика электромагнитного излучения, соответствующая бактерии стафилококк, фиг.3 - спектральная характеристика электромагнитного излучения, соответствующая наркотическому веществу опиумной группы - героину.

Приведенные спектральные характеристики электромагнитного излучения использовались при формировании ячеек с поляритонной структурой, входящих в состав базы данных.

Пример 1. Пациент К. Проводилось определение наличия вирусов и бактерий, соответствующих различным видам наиболее распространенных инфекционных заболеваний. В процессе проведения неинвазивной экспресс-диагностики в одной руке пациента размещался индифферентный электрод, выполненный в виде полого цилиндра из латуни. На поверхности другой руки врач размещал окончание второго электрода, также изготовленного из латуни, которое предварительно смачивалось в воде. От источника стабилизированного напряжения через пациента пропускался постоянный ток величиной 7 мкА. Затем между пациентом и источником поочередно при помощи электронного коммутатора подключили различные ячейки с поляритонными структурами, каждая из которых характеризовалась спектром электромагнитного излучения вирусов и бактерий из числа соответствующих наиболее распространенных инфекционных заболеваний. Зарегистрировано превышение величины измеряемого тока порогового значения при подключении ячейки, соответствующей вирусу герпеса (II тип). Спектральная характеристика электромагнитного излучения этого вируса, приведенная на фиг.1, использовалась при формировании соответствующей ячейки. Диагноз подтвердился после взятия пробы крови и проведения контрольного лабораторного анализа.

Пример 2. Пациент Б. Выявлялось наличие в организме бактерии стафилококка, спектральная характеристика электромагнитного излучения которой, использовавшаяся при формировании соответствующей ячейки с поляритонной структурой, приведена на фиг.2. Диагностирование проводилось по методике, аналогичной предыдущему примеру. При подключении ячейки, соответствующей бактерии стафилококка, не наблюдалось повышения величины измеряемого тока. Диагностировалось отсутствие в организме пациента бактерий стафилококка.

Пример 3. Пациент Н. Определялось наличие в организме наркотического вещества опиумной группы - героина, спектральная характеристика электромагнитного излучения которого, представленная на фиг.3, использовалась при формировании соответствующей ячейки с поляритонной структурой. После пропускания через организм пациента постоянного тока оптимальной величины и подключения ячейки с поляритонной структурой, соответствующей героину, регистрировалось превышение величины измеряемого тока порогового значения и диагностировалось наличие в организме пациента героина.

Пример 4. Обследовалось животное (корова) на наличие в организме его вируса клещевого энцефалита. Один электрод закрепляли на задней конечности, другой приводился в контакт с ухом. Пропускали постоянный ток величиной 10 мкА. После подключения между организмом животного и источником ячейки с поляритонной структурой, характеризуемой спектром электромагнитного излучения, соответствующим клещевому энцефалиту, было зарегистрировано превышение величины измеряемого тока порогового значения. Диагностировали наличие в организме коровы вируса клещевого энцефалита.

Заявленный способ был широко опробован при определении вирусных, бактериальных и паразитных заболеваний у пациентов со сниженным иммунитетом. Способ безвреден и нетравматичен. Исследования проводилось на базе Гематологического Научного Центра РАМН, а контрольные исследования - в Институте микробиологии им. Гамалеи, Институте им. Габричевского и в лаборатории ГНЦ РАМН. Всего было обследовано 2386 пациентов. Точность постановки диагноза с учетом контрольных анализов составляла до 97%.

В сравнении с известными неинвазивными способами заявленный позволяет существенно сократить общее время, затрачиваемое на проведение экспресс-диагностики, при обеспечении высокой точности диагноза благодаря удобству проведения способа и простоте составляющих его операций. Особенно перспективно применение заявленного способа при диагностике инфекционных агентов в организме человека или животного уже через несколько часов после инфицирования, когда наблюдается так называемое "иммунологическое окно" и метод полимеразо-цепной реакции не эффективен вследствие крайне низкого содержания определяемых субстанций в жидкостях и тканях исследуемого организма. Высока эффективность способа и при обнаружении возбудителей во время латентной стадии заболевания, например при латентном течении хронического гепатита С, когда нет виремии, и посему общепринятые методики ПЦР и ИФА малоэффективны. Заявленный способ особенно актуален при своевременной диагностике заболеваний в экстренной хирургии и интенсивной терапии, а также когда имеется подозрение на инфицирование и отсутствуют необходимые условия для проведения лабораторных анализов или когда необходимо оперативное обследование большого контингента людей или животных в кратчайшие сроки.

Таким образом, заявленный способ неинвазивной экспресс-диагностики обладает значительно более высокой точностью диагностики и более широкими функциональными возможностями в сравнении с известными неинвазивными способами.

Изобретение относится к медицине и ветеринарии и может быть использовано при проведении неинвазивной экспресс-диагностики по определению наличия в составе исследуемого объекта различных химических веществ или биологических агентов. В способе предварительно формируют базу данных из ячеек с различными поляритонными структурами, каждая из которых характеризуется спектром электромагнитного излучения, соответствующим определенному виду химического вещества или биологического агента. При проведении диагностики на исследуемом объекте размещают электроды и пропускают через него постоянный ток от источника. Из базы данных подключают различные ячейки в цепь пропускаемого тока. При подключении ячейки, соответствующей имеющемуся в исследуемом объекте химическому веществу или биологическому агенту, происходит увеличение измеряемого тока. Когда величина измеряемого тока превышает определенное пороговое значение, диагностируют наличие в исследуемом объекте химического вещества или биологического агента, соответствующего подключенной ячейке. Изобретение обеспечивает повышение точности диагностики, ускорение процесса при одновременном расширении функциональных возможностей способа. 4 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Способ неинвазивной экспресс-диагностики, включающий предварительное формирование базы данных, содержащей ячейки с коммутатором, пропускание тока через исследуемый объект от источника, подключение через коммутатор ячеек из базы данных и сравнение величины измеряемого параметра до и после подключения ячейки, отличающийся тем, что при формировании базы данных используют ячейки с различными поляритонными структурами, каждая из которых характеризуется спектром электромагнитного излучения, соответствующим определенному химическому веществу или биологическому агенту, и о наличии в исследуемом объекте какого-либо вещества или агента судят по увеличению величины измеряемого параметра при подключении ячейки. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве измеряемого параметра используют ток, пропускаемый через исследуемый объект. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что о наличии в исследуемом объекте какого-либо вещества или агента судят по увеличению измеряемого тока на 10-50%, которое происходит при подключении ячейки. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве измеряемого параметра используют электрическое сопротивление исследуемого объекта. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве измеряемого параметра используют проводимость исследуемого объекта.