УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЛНОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ Российский патент 2003 года по МПК A61N5/00 G01N33/48 

Предлагаемое изобретение относится к области медицины, а именно к лабораторным и медико-биологическим исследованиям, клиническим исследованиям для диагностики и терапии патологических состояний биологических объектов.

Известно устройство для волнового воздействия на объекты, содержащее источник волновой энергии, среду, в которой распространяется волновой импульс, блок ввода и преобразования волновых импульсов (патент РФ 2130765, А 61 Н 39/00, публ. БИ 15 от 27.05.1999 г.).

Однако в известном устройстве не обеспечена возможность исследования жидких биологических сред или биотканей с возможностью осуществления волнового воздействия для получения четко выраженных зон в исследуемых биологических средах, на которые оказывается ударно-волновое воздействие, в связи с чем недостаточно высоки информативность и точность диагностики.

Известно наиболее близкое по технической сущности к предлагаемому устройство для ударно-волнового воздействия на биологические объекты, в качестве которых предусмотрены к использованию семена растений с/х культур (ж. "Доклады Академии Наук", изд. М., том 368, 2, с.268-288), согласно которому при использовании импульсного давления, создаваемого ударной волной, активизируется способность растений к повышению урожайности и оптимизируются условия произрастания растений. При использовании известного устройства выявляется стимулирующее влияние ударно-волнового воздействия на активность ферментов, рост, развитие, интенсивность фотосинтеза различных культур растений.

К недостаткам известного устройства относится отсутствие возможности эффективного диагностического исследования состояния биосред организмов животного происхождения и недостаточно высокая информативность.

Задачей изобретения является разработка устройства для ударно-волнового воздействия на биосреду организмов животного происхождения и проведения диагностики состояния гомеостаза организма в целом на основе полученной с помощью устройства информации, с последующим определением оптимального режима терапевтического ударно-волнового воздействия, на основании данных структурно-информационной базы для преобразования патологического состояния биологического объекта к норме.

Техническим результатом является повышение эффективности и информативности диагностического исследования состояния биосред организмов животного происхождения, обеспечение возможности корректирования этого состояния от патологии к норме за счет повышения точности передачи волнового импульса и достоверности данных о состоянии исследуемого биологического объекта.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для волнового воздействия на биологический объект, содержащем источник волнового импульса и камеру со средой распространения импульса, в соответствии с изобретением, камера выполнена в виде герметичной емкости со средой, характеризующейся расчетной скоростью распространения волнового импульса, определенной для конкретной разновидности биологического объекта по калибровочным графикам зависимости последней от плотности, гидравлического сопротивления, температуры среды, биологический объект размещен в дополнительной емкости, подвижно закрепленной на кронштейне навстречу направлению распространения фронта волнового импульса, при этом устройство содержит систему датчиков для измерения показателей состояния биологического объекта и датчиков эталонного сигнала и систему приборов, регулирующих показатели волнового импульса, а в качестве источника волнового импульса оно содержит пленочный микрогенератор взрывного типа с микродозой конденсированного вещества порядка 1-10•10^-4 кг, снабженный передаточным элементом, выполненным в виде пластины из упругопластичного материала, причем микрогенератор и передаточная пластина сообщены с системой приборов.

Кроме того, дополнительная герметичная емкость выполнена из упругого полимерного материала.

Предлагаемое устройство поясняется следующим образом.

На чертеже приведен общий вид предлагаемого устройства.

Устройство состоит из камеры 1, в которой в качестве источника волновой энергии 2 расположен пленочный микрогенератор волнового импульса, дополнительной емкости 3 с исследуемым биологическим объектом 4, среды распространения волнового импульса 5, а также измерительной системы 6 датчиков состояния биологического объекта и системы 7 датчиков эталонных сигналов, систем приборов 8, регулирующих показатели волнового импульса, крышки 9 камеры с фиксатором, передаточной пластины 10 и средства позиционирования дополнительной емкости с исследуемым биологическим объектом (кронштейн).

В герметичной рабочей камере 1 с крышкой 9 подвижно закреплена посредством кронштейна 11 дополнительная емкость 3 с исследуемым биологическим объектом 4 (в качестве которого может быть выбран биологический образец в виде образца крови, плазмы крови или урины) навстречу направлению распространения волнового импульса.

С помощью предлагаемого устройства ударно-волновое воздействие оказывают на биологические объекты, преимущественно в виде биосред или биожидкостей (плазма крови, урина и т.п.), при этом помимо регистрации и оценки произведенных воздействий и оценки полученных изменений в исследуемых биологических объектах (являющихся составной частью живых организмов), осуществляют и диагностику состояния гомеостаза живого организма в целом (т.е. выявляют наличие, продукты и тип приспособительных реакций на эти воздействия) на основании полученной информации. Совокупность всех регистрируемых данных (и первичных, измеренных до ударно-волнового воздействия, и изменений в состоянии биологических объектов после ударно-волнового воздействия) составляет структурно-информационную базу данных (СИБД). В качестве регистрируемых данных анализируются характеристики и исследуемых биологических объектов, и волнового импульса, и среды распространения, такие как мощность и скорость распространения ударно-волнового импульса, концентрация тех или иных компонентов биосред, плотность, сопротивление среды, в которой распространяется импульс, которые подбирают экспериментально и определяют на основе калибровочных графиков зависимостей этих показателей от допустимой величины неразрушающего воздействия на биологические объекты.

Для обеспечения концентрированной передачи расчетного волнового импульса от пленочного микрогенератора 2 к дополнительной емкости 3 с исследуемым биологическим объектом 4 предлагаемое устройство снабжено передаточной пластиной 10.

В предлагаемом устройстве в качестве среды 5 распространения волнового импульса содержится вода расчетной плотности, созданной корректировкой на основе добавок растворимой соли или иного компонента, характеристики которого соответствуют заданным условиям.

Наличие дополнительной герметичной емкости 3 из полимерного материала, в которой размещен исследуемый биологический объект 4, необходимо для обеспечения равномерного распределения давления ударно-волнового импульса в окружающей исследуемый биологический объект зоне, что повышает эффективность воздействия и способствует выравниванию условий формирования структурно-информационной базы по всей поверхности исследуемого биологического объекта.

Дополнительная емкость 3 позиционирована посредством кронштейна 11 навстречу направлению распространения фронта волнового импульса для обеспечения максимально эффективного воздействия на биологический объект 4. Показатели сформированного волнового импульса регистрируются измерительной системой 6 датчиков состояния биологического объекта, а определение отклонений состояния биологического объекта от нормы осуществляется при сравнении полученных измерений с величиной сигналов, измеренных в системе 7 датчиков эталонных сигналов. Коррекция патологических состояний биологических объектов включает в себя совокупность приемов по выбору, расчету и формированию корректирующего волнового импульса, который будет направлен на завершающей стадии уже терапевтического этапа на исследуемый биологический объект.

В качестве источника волнового импульса устройство содержит пленочный микрогенератор 2 с микродозой конденсированного вещества порядка 1-10•10^-4 кг, в качестве которого используется взрывчатое вещество (например, ТЭН). Микрогенератор совместно с передаточной пластиной 10 сообщен с системой 8 приборов, регулирующих показатели волнового импульса.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Первоначально в пленочном микрогенераторе 2 формируют волновой импульс расчетной величины. Для этого выбирают пленочный микрогенератор с расчетной навеской конденсированного вещества, например, ТЭНа (пентаэритриттетранитрата), инициируют его с получением ударной волны, характеризующейся заданными показателями, такими как амплитуда волны, частота волнового колебания и длительность воздействия на исследуемый биологический объект.

Сформированный волновой импульс воспринимается передаточной пластиной 10 и трансформируется в контролируемую среду 5 распространения волнового импульса, где происходит его выравнивание и адаптация (т.е. доведение корректировкой показателей волнового импульса до оптимальных для данного варианта исследований значений) для последующего контролируемого воздействия на исследуемый биологический объект. При этом происходит объемное сжатие исследуемого образца биологического объекта.

В прототипе ударно-волновое воздействие осуществляется в импульсном режиме, обеспечиваемое генератором волнового импульса, и направлено на биологические объекты растительного происхождения, преимущественно на образцы клеток или сами злаковые культуры. При этом величина воздействия предварительно рассчитывается или определяется на основе экспериментально полученных зависимостей и графиков, прокалиброванных по заданному комплексу показателей физиологического состояния растений. По окончании ударно-волнового воздействия производят регистрацию изменений в состоянии растений и констатируют наличие или отсутствие позитивного влияния, проявляющегося в повышении активности жизнедеятельности растении, например, активации факторов всхожести, роста и созревания, или, наоборот, угнетения таковых.

В предлагаемом устройстве после диагностирования состояния биологического объекта, являющегося частью животного организма и потому дающего представление и о состоянии организма в целом, на основании сравнения данных измерительной системы датчиков 6 и системы 7 датчиков эталонных сигналов осуществляют выбор оптимального режима ударно-волнового воздействия, при котором исследуемый биологический объект животного происхождения преобразуется от патологии к норме. При этом задействуется система 8 приборов, регулирующих показатели волнового импульса, формируемого посредством пленочного микрогенератора.

Эксплуатация заявляемого устройства осуществляется в двух направлениях:
1. Калибровка системы датчиков эталонных сигналов с получением структурно-информационной базы данных о состоянии всех разновидностей биологических объектов, соответствующих нормальному состоянию организмов животного происхождения.

2. Обработка образцов биологических объектов ударно-волновым импульсом и регистрация отклонений состояния анализируемой биосреды от нормального состояния.

3 Выбор величины и характера ударно-волнового корректирующего воздействия на анализируемые образцы биологических объектов.

4. Осуществление корректирующего терапевтического ударно-волнового воздействия.

Экспериментально установлено, что после осуществления ударно-волнового воздействия на исследуемую биосреду по истечении расчетного времени на препаратном стекле формируется картина состояния биосреды, характеризующаяся различным пространственным расположением кристаллов неорганической и органической природы, вызванным специфичной ориентацией их в направлении движения перемещающейся жидкой фазы, отделяющейся при нормальных условиях и под воздействием волнового импульса.

Такое расположение и характеризует полную картину структурно-информационной базы, получаемой при использовании предлагаемого устройства, являющейся основой как для диагностирования состояния исследуемого биологического объекта, так и для выбора режима волнового воздействия для оказания корректирующего и терапевтического воздействия на биологический объект.

Таким образом при использовании предлагаемого устройства обеспечивается возможность диагностирования с более высокой эффективностью и при более полной информативности исследования биологических объектов животного происхождения, чем это обеспечено в прототипе, а также возможность корректирования состояния от патологии к норме.

Пример 1. В условиях данного примера выполнен опытный образец предлагаемого устройства, изображенного на чертеже и состоящего из герметичной рабочей камеры 1, выполненной из стали марки СТЗ с установленным в ней пленочным микрогенератором волнового импульса 2. Взрывной микрогенератор выполнен в виде напыленного слоя конденсированного вещества из материала ТЭНа (пентаэритриттетранитрата) на передаточную пластину 10, выполненную из упругожесткого материала, например из алюминия.

Предметное стекло с образцом биологического объекта 4, в качестве которого в данном случае использована плазма крови пациента с выявленной патологией, помещается в дополнительную герметичную емкость 3, которая позиционирована в герметичной камере 1 посредством кронштейна 11 навстречу направлению распространения фронта волнового импульса.

Герметичная дополнительная емкость, в которой размещено предметное стекло с исследуемым биологическим объектом, представляет собой эластичную оболочку из полимерного материала - полиэтилена марки ПМ высокого давления, воспринимающую волновой импульс синхронно с исследуемым биологическим объектом и с минимальными искажениями.

Камера заполнена в качестве контролируемой среды - химической жидкостью - водой, плотность которой доведена до заданного значения добавкой соли (NaCl).

На основе измерений системы датчиков 6 формируется структурно-информационная база данных (СИБД) о состоянии исследуемого биологического объекта, затем производится сравнение полученных данных с показателями нормального состояния плазмы крови здорового человека при сравнении с сигналами системы 7 датчиков эталонных сигналов, которые далее регистрируются и преобразуются в системе корректирующих волновой импульс приборов 8, где происходит регулирование показателей последнего в корректирующий сигнал для передачи его в микрогенератор волнового импульса в качестве управляющего сигнала для последующего воздействия на биологический объект.

Окончательно на базе управляющего сигнала формируется корректирующий волновой импульс, который передается в рабочую камеру 1 для преобразования СИБД (т.е. состояния биологического объекта) от патологии к норме.

Изобретение используется в медицине, в медицинских исследованиях для диагностики патологических состояний биосред организмов животного происхождения. Техническим результатом является разработка конструкции устройства для волнового воздействия на биосреду организмов животного происхождения, проведения диагностики и корректировки состояния от патологии к норме. Устройство содержит рабочую камеру с крышкой, выполненные из стали, снабженную пленочным микрогенератором с передаточной пластиной, выполненной из упругопластичного материала, позиционированную элементом на дне камеры дополнительную емкость с исследуемым биологическим объектом, контролируемую среду. Система датчиков на дне камеры подключена к измерительной системе. Микрогенератор снабжен системой регулирующих приборов. Работа устройства осуществляется в последовательном измерении состояния исследуемого биологического объекта в виде структурно-информационной базы данных, сравнения этих данных с показателями эталонной базы и корректировки состояния путем повторного воздействия волновым импульсом с расчетными показателями для трансформации от патологии к норме. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для волнового воздействия на биологический объект, содержащее источник волнового импульса и камеру со средой распространения импульса, отличающееся тем, что камера выполнена в виде герметичной емкости со средой, характеризующейся расчетной скоростью распространения волнового импульса, определенной для конкретной разновидности биологического объекта по калибровочным графикам зависимости последней от плотности, гидравлического сопротивления, температуры среды, биологический объект размещен в дополнительной емкости, подвижно закрепленной на кронштейне навстречу направлению распространения фронта волнового импульса, при этом устройство содержит систему датчиков для измерения показателей состояния биологического объекта и датчиков эталонного сигнала и систему приборов, регулирующих показатели волнового импульса, а в качестве источника волнового импульса оно содержит пленочный микрогенератор взрывного типа с микродозой конденсированного вещества порядка 1-10•10^-4 кг, снабженный передаточным элементом, выполненным в виде пластины из упруго-пластичного материала, причем микрогенератор и передаточная пластина сообщены с системой приборов. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительная герметичная емкость выполнена из упругого полимерного материала.