СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ БИООБЪЕКТОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2003 года по МПК A61B5/05 

Изобретение относится к медицине, биологии, физике и может быть использовано для безынвазивной регистрации физических полей биообъектов и их изменений при воздействии на биообъект различных факторов (внешних и внутренних), а также при исследовании и индикации физических полей, обладающих низкими уровнями энергетики.

Известны различные методы регистрации состояния биообъектов. Большинство из них основано на анализе изменения внешних сигналов различной природы при взаимодействии их с исследуемым объектом (например, реография, УЗИ, рентген, компьютерная томография и т.п.).

К основным недостаткам этих методов можно отнести значительные ошибки и малую достоверность результатов регистрации. Это объясняется прямым воздействием на биообъект сигналов различной природы и интенсивности, что приводит к возмущению биообъекта или отдельных его органов и, как следствие, приводит к ошибкам в диагностике, в некоторых случаях, кроме того, наблюдаются вредные воздействия этих сигналов на биообъект.

Известны также способы регистрации сигналов, непосредственно исходящих от биообъекта. К ним можно отнести тепловидение - регистрация теплового поля биообъекта, а также случаи восприятия поля биообъекта экстрасенсами. Недостатком первого способа является сложность его реализации (индентификация, избирательность и т. п.) и, как следствие, низкая достоверность диагностирования. Что касается второго способа, то он основан на субъективном восприятии экстрасенса.

Наиболее близким решением к предлагаемому можно считать изобретение "Способ диагностики состояния биообъектов и устройство для его реализации" по патенту РФ 2129407, МКИ А 61 В 5/05 от 30.12.97 г.

Способ основан на введении в поле биообъекта датчика с мембраной, изготовленной из эпидермиса (например, чешуя рыбы), свойства которой, по мнению авторов, изменяются под воздействием излучения биообъекта, а о состоянии исследуемого объекта судят по отклонению опорной частоты датчика.

Для реализации способа в указанном патенте предложено устройство, содержащее ВЧ-генератор, преобразователь частоты - число и индикатор, причем датчик с мембраной из эпидермиса выполнен в виде колебательного контура ВЧ-генератора.

Основными недостатками прототипа, как и в уже известных методах, являются нестабильность и, как следствие, недостаточная точность в диагностике.

Однако анализ результатов практического использования известного способа и устройства подтвердил правильность выбранного направления исследований - регистрация дистанционного изменения свойств чувствительного элемента датчика под воздействием физического поля биообъекта.

Наиболее важная информация о состоянии биообъекта может быть получена из оценок электрофизических характеристик пограничной ткани кожи биообъекта - эпидермиса (В. Е.Манойлов. "Электричество и человек"// Л., Ленинград, Энергоиздат, 1982 г.).

Эпидермис в системе электрической регуляции представляет ту физическую среду, на которой "записывается" информация о состоянии органов биообъекта в виде поверхностного динамического распределения зарядов. Процессы метаболизма должны поддерживать это распределение в здоровом организме на определенном уровне значений. Изменения этих значений в распределении зарядов на эпидермисе связаны с нарушением нормального функционирования органов и тканей биообъекта.

Заряды, распределенные на эпидермисе, создают вокруг биообъекта электрическое поле. С помощью датчика, реагирующего на это поле, можно определить состояние биообъекта. Если датчик при этом не оказывает влияния на поле биообъекта, то это обеспечит повышение достоверности результатов.

Предлагаемый способ, также как и известный, позволяет определять состояние физического поля биообъекта путем регистрации дистанционных изменений свойств чувствительного элемента датчика под воздействием этого поля. В качестве такого элемента в известном способе был использован эпидермис. Однако всесторонние исследования известного прибора показали, что под воздействием поля биообъекта меняются не свойства эпидермиса, а свойства чувствительного элемента датчика, в схему которого был включен эпидермис. Опыты показали, что исключение эпидермиса не влияет на параметры датчика, а следовательно, добиться улучшения результатов измерений можно только за счет совершенствования взаимодействия поля биообъекта и чувствительного элемента датчика.

Задача предлагаемого решения - повышение достоверности результатов и стабильности работы устройства.

Для решения поставленной задачи в способе диагностики состояния биообъектов, основанном на регистрации дистанционного изменения свойств чувствительного элемента датчика под воздействием физического поля биообъекта, чувствительный элемент датчика выполнен из диэлектрика с линейной поляризационной характеристикой, а в качестве регистрируемых свойств указанного датчика используют изменение диэлектрической проницаемости его элемента, по которому судят о состоянии биообъекта.

Устройство для реализации данного способа содержит датчик с чувствительным элементом, который является частотозадаюшим элементом ВЧ-автогенератора, преобразователь сигнала, индикатор и блок питания. Для решения поставленной задачи в него введены существенные конструктивные усовершенствования. Чувствительный элемент датчика выполнен в виде диэлектрика с линейной поляризационной характеристикой и высокой стабильностью при температурных изменениях, преобразователь сигнала выполнен по аналого-импульсной схеме, а ВЧ-автогенератор заключен в экранирующий кожух.

Использование для измерения предлагаемого датчика с линейной поляризационной характеристикой позволяет исключить нестабильность показаний и тем самым повысить достоверность измерений.

Выполнение датчика в виде частотозадающего элемента ВЧ-автогенератора, а преобразователя сигнала по аналого-импульсной схеме позволит повысить чувствительность датчика, а наличие экранирующей защиты снижает влияние собственного физического поля датчика на измеряемый объект, что также способствует повышению стабильности работы и достоверности результатов.

Алгоритм диагностики состояния биообъекта с помощью предлагаемого способа заключается в следующем.

Информацией о состоянии биообъекта являются уровень электрического поля, который поддерживается нормально функционирующими органами биообъекта, а также изменения этого уровня в зонах патологии.

При введении датчика в это поле и сканировании его вдоль поверхности биообъекта происходит воздействие поля на чувствительный элемент датчика, в результате чего изменяются его параметры, в частности диэлектрическая проницаемость его чувствительного элемента. Это преобразуется в изменение частоты ВЧ-автогенератора, которая и фиксируется. По отклонениям этой частоты от нормы судят о состоянии биообъекта.

При введении датчика в поле биообъекта поле датчика не должно вносить заметных возмущений в исследуемое электрическое поле. Выполнение этого условия обеспечивает безинвазивность и бесконтактность способа.

Способ реализуется с помощью устройства, показанного на чертеже.

В датчике 1 чувствительный элемент 2 выполнен в виде диэлектрика с линейной поляризационной характеристикой и высокой стабильностью при температурных изменениях. Датчик является частотозадающим элементом ВЧ-автогенератора 3, который заключен в экранирующий экран 4. При этом ВЧ-автогенератор 3 соединен с преобразователем сигнала 5, который выполнен по аналого-импульсной схеме. Преобразователь 5 соединен с индикатором 6, и все блоки соединены с блоком питания 7.

Схема датчика представляет собой набор резисторов, емкостей и индуктивностей, распределенных в пространстве в определенной геометрической последовательности и электрически связанных с ВЧ-автогенератором. При этом чувствительным элементом датчика является материал, относящийся к классу керамик с линейной поляризационной характеристикой и минимальным ТКЕ (см. Ю. В.Корицкий. "Электротехнические материалы". - М.: "Энергия", 1968 г.).

Чувствительный элемент предлагаемой конструкции представляет собой сильно неравновесную систему (см. И.Пригожин, И.Стенгерс. "Порядок из хаоса", перевод с английского, Эдиториал УРСС, Москва, 2000 г.). При таком свойстве системы малейшее внесение возмущения (сигнала биообъекта) приводит к резкой ее разбалансировке, что влечет изменение частоты ВЧ-автогенератора.

Таким образом удалось получить прибор высокой чувствительности, который позволил регистрировать слабые сигналы поля биообъекта и их изменения.

Устройство работает следующим образом. Перед началом обследования задается базовая частота (ω_o) ВЧ-автогенератора. Далее датчиком прибора дистанционно сканируют по поверхности биообъекта (тела человека, туловища животного и т.д.).

В результате взаимодействия с полем биообъекта происходит изменение диэлектрической проницаемости чувствительного элемента датчика, которое пропорционально изменению электрического поля в зоне диагностики. Это изменение приводит к изменению емкости датчика и, как следствие, к изменению частоты ВЧ-автогенератора.

Сигнал о разности частот обрабатывается преобразователем 5, который выполнен по аналогово-импульсной схеме, и поступает на индикатор 6. Индикатор может быть цифровым, звуковым, световым или комбинированным.

В случае превышения разности частоты заданного значения включается звуковой сигнал. В качестве заданного значения выбирается разность частоты, соответствующая определенной глубине патологии. Эти значения можно заранее откалибровать.

Предлагаемый датчик прост в изготовлении, имеет малый вес и габариты, удобен и стабилен в условиях эксплуатации.

Для стационарных лабораторных исследований на основе этого устройства можно создавать диагностические компьютерные комплексы с двух- и трехкоординатным сканированием датчиками над поверхностью поля биообъекта. Запись сигналов с датчиков может производиться на дисплее компьютера и создаваться топологическая карта биообъекта.

На таких комплексах, кроме диагностики, можно исследовать воздействие различных факторов (в том числе лекарств) на биообъект.

Особенно удобен такой прибор в нестационарных условиях, что позволяет оперативно обследовать любой биообъект.

Исследования работы прибора, проведенные на животных и добровольцах, включая разработчиков прибора и их родных, показали наличие связи между патогенезом и показаниями прибора, а также качественной зависимости показаний прибора от глубины патологии.

Кроме того, исследования, проведенные на животных в Санкт-Петербургской Академии ветеринарной медицины, однозначно показали что, "в результате проведенной работы по испытанию прибора было достоверно установлено, что прибор выявляет аномальные зоны, расположенные в прямой проекции от пораженных органов и тканей" (см. "Заключение на испытания ветеринарного диагностического прибора "ДЕЛАБ" (торговое название ПСИ-021), Санкт-Петербургская Государственная Академия ветеринарной медицины, г. Санкт-Петербург, 29 апреля 1998 г. ). Обследования детей от 3 до 12 лет, проведенные под руководством профессора, доктора медицинских наук Иовы С.М. в детской клиники им. Раухфуса, также подтвердили работоспособность прибора по выявлению патологических изменений на мозге больных детей.

Изобретение относится к медицине, биологии, физике и может быть использовано для безынвазивной регистрации физических полей биообъектов. Способ диагностики состояния биообъектов основан на дистанционной регистрации изменений свойств чувствительного элемента датчика, введенного в физическое поле биообъекта. При этом в качестве регистрируемых свойств указанного датчика используют изменение диэлектрической проницаемости его элемента, по которому судят о состоянии биообъекта, а в качестве чувствительного элемента датчика используют диэлектрик с линейной поляризационной характеристикой. Устройство для реализации данного способа содержит датчик с чувствительным элементом, который является частотозадающим элементом ВЧ-автогенератора, преобразователь сигнала, индикатор и блок питания. Для решения поставленной задачи чувствительный элемент датчика выполнен в виде диэлектрика с линейной поляризационной характеристикой и высокой стабильностью при температурных изменениях, преобразователь сигнала выполнен по аналого-импульсной схеме, а ВЧ-автогенератор заключен в экранирующий кожух. Изобретение позволяет повысить достоверность диагностики и стабильность работы устройства. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ диагностики состояния биообъектов, основанный на регистрации дистанционного изменения свойств чувствительного элемента датчика под воздействием физического поля биообъекта, отличающийся тем, что чувствительный элемент датчика выполнен из диэлектрика с линейной поляризационной характеристикой, а в качестве регистрируемых свойств указанного датчика используют изменение диэлектрической проницаемости его элемента, по которому судят о состоянии биообъекта. 2. Устройство для диагностики состояния биообъектов, содержащее датчик с чувствительным элементом, являющийся частотозадающим элементом ВЧ-автогенератора, который связан с преобразователем сигнала, связанным с индикатором, и блок питания, отличающееся тем, что датчик является емкостным датчиком, а чувствительный элемент датчика выполнен в виде диэлектрика с линейной поляризационной характеристикой и высокой стабильностью при температурных изменениях, преобразователь сигнала выполнен по аналогово-импульсной схеме, а ВЧ-автогенератор заключен в экранирующий кожух.