ЭЛЕКТРОДНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2003 года по МПК A61B5/53 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам, регистрирующим электрофизиологические параметры кожного покрова.

Известно электродное устройство, содержащее токовой и потенциальный электроды, помещенные в кювету с физиологическим раствором [1]. Электродное устройство соединено электрическими проводами с управляемым источником тока и измерительным блоком. Известное электродное устройство [1] предназначено для прямого контактного измерения кожного покрова. Прямое контактное измерение сопротивления кожи сопряжено с рядом технических и методических трудностей. Значительный уровень случайных и систематических погрешностей измерения обусловлен физическими и физиологическими особенностями биологических тканей (нелинейность вольт-амперной характеристики, функционирование потовых и сальных желез, реакция организма на воздействие со стороны измерительной аппаратуры), электрохимическими явлениями в области контакта кожи с измерительными электродами, зависимостью результатов от форм, размеров и материалов электродов, от входных параметров измерительных схем и выбранных режимов измерения.

Известно также электродное устройство, содержащее активный и измерительный металлические электроды, закрепленные в головке из диэлектрического материала, в основании которой имеется окно глубиной 50-100 мкм, примыкающее к измерительному электроду, а на боковой части - рукоятка из диэлектрического материала, внутри которой проходят электрические провода к электродам [2]. Электродное устройство подключено гибким проводом к генератору импульсного напряжения и измерителю электрического потенциала. Электродное устройство [2] предназначено для регистрации электрофизиологических параметров кожного покрова путем дистанционного импульсного зондирования кожи в высоковольтном поле.

По совокупности технических и функциональных признаков известное электродное устройство [2] наиболее близко к заявляемому, поэтому оно и было взято авторами за прототип.

Электродное устройство [2] имеет достаточно высокую чувствительность при измерении сопротивления кожного покрова, однако оно не может быть использовано для надежной ранней диагностики профессиональных дерматозов, вызванных поражением кожи микрочастицами металлов.

Целью изобретения является определение степени загрязнения кожного покрова микрочастицами металлов. Микрочастицы хрома, никеля, кобальта и ряда других металлов, поражающие кожный покров кистей рук (в первую очередь) рабочего при механической обработке лигированной стали, при определенной концентрации вызывают профессиональный дерматоз.

Указанная цель достигается тем, что в электродном устройстве, содержащем активный и измерительный металлические электроды, закрепленные в головке из диэлектрика, в основании которой имеется окно глубиной 50-100 мкм, примыкающее к измерительному электроду, а на боковой части - рукоятка из диэлектрика с каналом для соединительных электропроводов, активный и измерительный электроды выполнены светопрозрачными и примыкают к противоположным сторонам плоскопараллельной пластины, изготовленной из светопрозрачного диэлектрика, над которой закреплен источник светового излучения с рефлектором и теплозащитным светофильтром.

На фиг.1 показано электродное устройство, вид сбоку, фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - эквивалентная электрическая схема устройства.

Электродное устройство имеет головку 1, выполненную из диэлектрического материала, например фторопласта, внутри которой имеется сквозное отверстие 2, в котором посредством уплотнительного кольца 3 закреплена плоскопараллельная пластина 4 круглой формы из светопрозрачного диэлектрика, например оргстекла. На верхнюю поверхность плоскопараллельной пластины 4 нанесен путем напыления в вакууме тонкий светопрозрачный токопроводящий слой 5, например алюминиевый, который является активным электродом. На нижнюю поверхность плоскопараллельной пластины 4 аналогичным образом нанесен светопрозрачный алюминивый слой - измерительный электрод 6. Активный электрод 5 по своему периметру контактирует с кольцом 7 из алюминиевой фольги, с которым соединен электрический провод 8. Измерительный электрод 6 соединен через кольцо 9 из алюминиевой фольги с электрическим проводом 10. Электрические провода 8 и 10 проходят через токопроводящий канал рукоятки 11, выполненной из диэлектрика и закрепленной на боковой поверхности головки 1. В основании головки 1 имеется окно 12 круглой формы, к которому примыкает измерительный электрод 6. Зазор между измерительным электродом 6 и нижним торцом окна 12 меньше длины свободного пробега электронов до ионизации среды, контактирующей с измерительным электродом 6 и кожей пациента 13, и составляет 50-100 мкм. В верхней части головки 1 закреплен источник светового излучения, содержащий электрическую лампу накаливания с йодным циклом 14, например типа КИМ 9-70, рефлектор 15 и теплозащитный светофильтр 16. Электрическая лампа 14 закрыта защитным металлическим экраном 17 с отверстиями 18 для отвода тепла. Электрическое напряжение к лампе 14 подводится двухжильным проводом 19 через кнопочный выключатель 20, закрепленный в рукоятке 11. На выходе из рукоятки 11 все провода защищены гибким шлангом 21. Активный электрод 5 соединен экранированным проводом 8 с генератором 22 высоковольтного импульсного напряжения (фиг.3). Измерительный электрод 6 соединен экранированным проводом 10 с измерителем 23 потенциала. Электрическая лампа 14 соединена двухжильным электрическим проводом 19 с источником питания 24.

Электродное устройство работает следующим образом.

Активный электрод 5 подключен к положительному полюсу генератора 22 высоковольтного импульсного напряжения, отрицательный полюс которого соединен с индифферентным электродом 25, закрепленным на коже пациента (фиг.3). Индифферентный электрод 25 представляет собой свинцовую пластинку. Удерживая электродное устройство за рукоятку 11, врач прижимает головку 1 к поверхности кожи 10 пациента. Перед началом процедуры кожа пациента на участке обследования обезжиривается. Для этого может быть использован марлевый тампон, смоченный спиртом. Поскольку активный электрод 5 и измерительный электрод 6 изолированы между собой и от кожи 10 пациента, они представляют собой два последовательно включенных конденсатора, соответственно C₁ и С₃, образуя емкостной делитель напряжения (фиг.3).

Длительность импульса напряжения, вырабатываемого генератором 22, должна быть больше времени установления переходных процессов в цепи питания, но не более 10 мс, а напряжение на выходе генератора 22 - 20-50 кВ. При прохождении импульса напряжения между кожей 10 и измерительным электродом 6 возникает разность потенциалов, причем измерительный электрод 6 имеет положительный потенциал. Кожа под действием импульса поля начинает эмитировать электроны, которые попадают на измерительный электрод 6. После прохождения импульсного напряжения и разряда обеих емкостей на измерительном электроде 6 остается заряд эмитированных с кожи электронов. Вследствие того, что величины обеих емкостей измеряются при создании устройства и их величины известны, а заряд накопленных электронов пропорционален произведению величины емкости измерительного электрода относительно кожи и напряжения на обкладках емкости, измерение напряжения на измерительном электроде тождественно измерению полного количества эмитированных электронов за время прохождения импульса напряжения.

Измерительный модуль 23 оснащен микропроцессором 26, который позволяет оперативно обработать электрический сигнал и отобразить на экране дисплея величину электрического тока в измерительной цепи электродного устройства, удельную электрическую проводимость кожи, сопротивление кожного покрова, степень загрязненности кожи микрочастицами металлов. Степень загрязнения кожного покрова металлической пылью оценивают по разности величин тока в цепи измерительного электрода до и после включения электрической лампы 14 при работе импульсного генератора 22 на одном и том же участке кожного покрова. При воздействии света на вещество происходит фотоэлектронная эмиссия, которая выражается в поглощении фотона электроном и его отрыве от вещества за счет приобретенной энергии (внешний фотоэффект). В металлах в этом процессе участвуют электроны проводимости, а в полупроводниках и диэлектриках (кожный покров) - валентные электроны. Так как дли отрыва электронов проводимости требуется меньше энергии, внешний фотоэффект в металлах более выражен, чем в полупроводниках и диэлектриках. Поэтому при производственном загрязнении кожи микрочастицами металлов электрический ток в цепи измерительного электрода при включенной электрической лампе 14 должен заметно возрасти за счет фотоэлектронной эмиссии. Так если при выключенном световом источнике ток в цепи измерительного электрода составлял 10 мкА, то после включения электрической лампы 14 электрический ток увеличивается до 15-20 мкА в отсутствие микрочастиц металлов; 30-40 мкА - при слабом загрязнении металлической пылью; 70-80 мкА - среднее загрязнения и свыше 100 мкА - сильное загрязнение.

Источники информации
1. Козловский Н. И., Семененко Л.В., Михайловский А.Г., Урбанович С.Е. Метод и устройство для измерения сопротивления кожи. //Тезисы докладов Научно-технической конференции "Метрологическое обеспечение измерений в медицине и биологии". - Таллин, 1983, с.39-40.

2. Авторское свидетельство СССР 1156637, кл. А 61 В 5/05, от 22.01.85 г.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам, регистрирующим электрофизиологические параметры кожного покрова, и предназначено, для ранней диагностики профессиональных дерматозов. Изобретение позволяет повысить точность определения степени загрязнения кожного покрова микрочастицами металлов. Электродное устройство содержит активный и измерительный металлические электроды, закрепленные в головке из диэлектрика, в основании которой имеется окно глубиной 50-100 мкм, примыкающее к измерительному электроду, а на боковой части - рукоятка из диэлектрика, внутри которой проходят электрические провода к электродам. Активный и измерительный электроды выполнены светопрозрачными и находятся на противоположных сторонах плоскопараллельной пластины, изготовленной из светопрозрачного материала, над которой закреплен источник светового излучения с рефлектором и теплозащитным светофильтром. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Электродное устройство, содержащее активный и измерительный металлические электроды, закрепленные в головке из диэлектрика, в основании которой имеется окно глубиной 50-100 мкм, примыкающее к измерительному электроду, а на боковой поверхности - рукоятка из диэлектрика с каналом для соединительных электропроводов, отличающееся тем, что активный и измерительный электроды выполнены светопрозрачными и примыкают к противоположным сторонам плоскопараллельной пластины, изготовленной из светопрозрачного диэлектрика, над которой закреплен источник светового излучения с рефлектором и теплозащитным светофильтром. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что активный и измерительный электроды представляют собой сверхтонкий металлический слой, напыленный на светопроводящую поверхность плоскопараллельной пластины. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве источника светового излучения используется электрическая лампа накаливания с йодным циклом. 4. Устройство по пп.1 и 3, отличающееся тем, что в рукоятке установлен кнопочный выключатель электрической лампы накаливания.