СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТОЯНИЯ БИОЛОГИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА Российский патент 2003 года по МПК A61B5/05 G01N33/497 

Изобретение относится к области сравнительного исследования биологических объектов и может быть использовано в биологии и медицине.

В настоящее время предлагаются различные варианты физических носителей информации за пределами тела живого организма - от ауры до электромагнитного излучения различных диапазонов. Однако более интересным является исследование (журнал Science News, 17, 2000, с.268), согласно которому организм, как и всякое физическое тело, создает концентрацию из газа или раствора в пограничном слое у поверхности раздела, т.е. кожного покрова, за счет адсорбции. Поэтому предлагается способ исследования проб газовой компоненты биологического объекта как реального продукта жизнедеятельности живой материи. При этом одной из важнейших характеристик процессов жизнедеятельности биообъекта является динамика выделения газовой компоненты биообъектом.

Известен способ исследования биологических объектов (см. патент РФ 2121669, опубл. 1998), в котором сжигают биологические пробы исследуемого и контрольного биологических объектов, формируют соответствующие параметры измерения, сравнивают их и определяют состояние исследуемого биологического объекта относительно контрольного.

Известный способ не определяет состояние биологического объекта по уровню органической газовой составляющей, выделяемой кожным покровом исследуемого объекта, а также не использует динамику выделения газовой компоненты биообъектом и сложен в реализации.

Задача настоящего изобретения состоит в разработке простых средств определения состояния биологического объекта на основе анализа проб органической составляющей выделяемой им газовой компоненты и динамики выделения газовой компоненты биообъекта.

Технический результат состоит в расширении функциональных возможностей при определении состояния биологического объекта за счет исследования параметров горения газовой компоненты биологического объекта и динамики выделения газовой компоненты биообъектом, упрощении способа определения состояния биообъекта и проведении измерений в реальном масштабе времени.

Результат достигается тем, что в способе определения состояния биологического объекта, в котором сжигают биологические пробы исследуемого и контрольного биологических объектов, формируют соответствующие параметры измерения, сравнивают их и определяют состояние исследуемого биологического объекта, биологическая проба исследуемого и контрольного биологических объектов представляет собой выделяемую газовую компоненту соответственного исследуемого и контрольного биологических объектов, а отбор газовой компоненты исследуемого биологического объекта проводят в прямом контакте с кожным покровом исследуемого биологического объекта, исследуемым биологическим объектом служит человек, контрольным биологическим объектом служит окружающая среда (атмосфера), проводят пошаговое исследование всего кожного покрова человека и составляют карту зонального распределения параметров измерения, по величине значений параметров в каждой зоне определяют уровень ее активности и фиксируют наиболее активные зоны, в наиболее активных зонах определяют скорость достижения максимального значения параметра измерения и регистрируют ее как скорость нарастания газовой компоненты биообъекта, определяют скорость нарастания газовой компоненты биообъекта ежедневно при одних и тех же условиях и устанавливают индивидуальное среднестатистическое значение, по отклонению измеряемой скорости нарастания газовой компоненты биообъекта от индивидуальных среднестатистических значений в сторону увеличения или уменьшения определяют повышение или понижение тонуса, и тем, что об эффективности воздействия терапевтических мероприятий на пациента судят после их проведения по отклонению измеряемой скорости нарастания газовой компоненты биообъекта от индивидуальной средней скорости нарастания газовой компоненты биообъекта, и тем, что измерение скорости нарастания газовой компоненты проводят через 20-30 минут после проведения терапевтических мероприятий на пациенте.

Способ реализуется с помощью соответствующего устройства, конкретный, но не ограничивающий настоящее изобретение пример реализации, приведен на фиг.1 и 2.

Устройство содержит измерительную камеру 1, соединенную с источником питания 2 резисторным делителем 3 с резисторами 4, формирователем 5 сигнала и таймером 6, соединенных с блоком 7 регистрации, измерительная камера выполнена в виде стакана 8 из гидрофобного материала с вентиляционными отверстиями 9, 10, окруженного тепловым шунтом 11 и установленного на теплоизолирующих опорах 12, стакан накрыт тепловым экраном 13, на краю стакана установлен тактильный датчик 14, соединенный с таймером 6, в стакане установлены основной и компенсирующий термокаталитические датчики 15, 16, соединенные с резисторным делителем 3, источником 2 питания и формирователем 5 и разделенные тепловым зеркалом 17, затвор 18.

Суть изобретения состоит в сжигании газовой компоненты контрольного и исследуемого биологических объектов атмосферы и человека, формировании параметров измерения U_датч и по разности параметров определяют активность зоны, с поверхности которой снимали газовую компоненту биообъекта (ГКБ). При этом учитывают, что сигнал при сжигании ГКБ человека всегда выше, чем сигнал при сжигании ГКБ атмосферы, т.к. в ГКБ человека содержатся органические составляющие. Проводя пошаговое исследование кожного покрова, устанавливают распределение зон выделения ГКБ и зоны с наиболее высоким уровнем выделения ГКБ - это ладони рук и подошвы ног. В этих зонах измеряют скорость достижения максимального значения параметра измерения, регистрируют ее как скорость нарастания газовой компоненты биообъекта. Проводя ежедневно при одних и тех же условиях регистрацию этой скорости, устанавливают среднюю (стандартную) статистическую характеристику для определенного пациента. И, в дальнейшем, по отклонению измеряемой скорости нарастания газовой компоненты биообъекта от стандартных значений в сторону увеличения или уменьшения определяют повышение или понижение тонуса. Если на пациенте проводят какие-либо терапевтические мероприятия и известна его стандартная статистическая скорость нарастания ГКБ, то об эффективности этих мероприятий судят по степени отклонения измеряемой скорости ГКБ от стандартной, причем результат можно получить уже через полчаса после лечебного воздействия.

В начальный момент подают питание от источника 2 на датчики 15, 16 и их платиновые нити разогреваются до температуры горения газовой смеси. Производится выдержка времени, достаточная для наступления терморавновесного состояния с окружающим воздухом, фиксируемое как установившееся значение сигнала U_датч. Это значение формируется в формирователе 5 и регистрируется в блоке 7. Исследуемый биообъект (участок поверхности тела, как правило, ладонь руки) помещают на тепловой экран 13, который выполнен из металлической сетки и служит для защиты от теплового фона поверхности тела (37^oС). Срабатывает датчик 14 и таймер 6 выдает в блок 7 сигнал, соответствующий моменту начала исследования.

ГКБ, адсорбированная на поверхности, поступает через экран 13 в стакан 8 измерительной камеры 1 на датчик 15 за счет конвекции и большего молекулярного веса его органических составляющих. При поступлении газов на разогретую платиновую нить датчика 15 она разогревается за счет их горения до большей температуры, возрастает значение ее сопротивления, увеличивается разбаланс делителя 3 и уровень сигнала U_датч возрастает. По мере горения органических составляющих ГКБ растет количество продуктов горения, имеющих более низкие значения молекулярного веса и более высокую теплопроводность, благодаря чему наступает новый уровень терморавновесия, т. значение U_датч стабилизируется и даже начинает падать. Это значение сигнала формируется в формирователе 5 и регистрируется в блоке 7. В этот момент убирается с экрана 13 исследуемая поверхность тела.

За счет конвекции и вентиляционных отверстий 9, 10 стакан 8 освобождается как от горючих составляющих, так и от продуктов горения, возвращаясь к исходному значению сигнала U_датч.

Разность значений сигналов датчика 15 определяется переменной составляющей процесса, т.е. уровнем ГКБ, а ее удельное значение - площадью входного отверстия камеры 1, т.е. площадью стакана 8.

Уровень сигнала ГКБ в условных единицах определяется как разность зафиксированных сигналов человека и атмосферы в блоке 7.

Шунт 11 выполнен из металла с высокой теплоемкостью и служит для задержки прохождения теплового потока исследуемого тела (37^oС).

Тепловое зеркало выполнено из металлизированной пластмассы для устранения теплообмена между датчиками 15, 16 в инфракрасном диапазоне. Датчик 16 служит для исключения влияния градиента температур тела и компенсирует температурные уходы в среде измерительной камеры 1, не связанные с поступлением ГКБ.

Исследование поверхности тела позволяет установить наиболее активные зоны тела - ладони рук и подошвы ног. Для определения текущего состояния организма измеряют время таймером 6 от начала выделения ГКБ и до получения максимального уровня параметра измерения в датчике 15 и вычисляют скорость достижения максимального значения параметра измерения или скорость нарастания ГКБ. Если проводить такие измерения для пациентов каждый день в одно и то же время, при одних и тех же условиях, то можно получить его индивидуальную среднестатистическую скорость нарастания ГКБ. Зная эту характеристику пациента можно измерить его текущую характеристику и, сравнив эти характеристики, достоверно определить повышение или понижение тонуса в этот момент. Если на пациенте проводят терапевтическое мероприятие (принимает таблетку, проводит ингаляцию, физиотерапию и т.д.), то уже через 20-30 минут можно измерить скорость нарастания ГКБ и определить эффективность воздействия на пациента, сравнив его со стандартной скоростью нарастания ГКБ, - если измеренная величина приближается к стандартной, то влияние благотворно, и наоборот. Оценка действия конкретного лекарства будет точнее, если скорость нарастания ГКБ измеряют до приема лекарства и после.

Таким образом, эффект изобретения состоит в расширении функциональных возможностей при определении состояния биологического объекта за счет исследования параметров газовой компоненты биологического объекта и динамики выделения газовой компоненты биообъектом, упрощении способа определения состояния биообъекта и проведении измерений в реальном масштабе времени.

Экспериментальные исследования предлагаемого способа по оценке текущего состояния проведены на трех испытуемых в течение одного месяца:
испытуемый N1 - возраст 69 лет. Пол мужской,
испытуемый N2 - возраст 74 года, пол мужской,
испытуемый N3 - возраст 59 лет, пол женский.

Измерения проводились один раз в сутки в 8 часов, натощак, до приема пищи, для измерений использовались участки кожи ладони. Средние данные скоростей нарастания приведены в таблице.

Скорость нарастания достоверно падает в зависимости от возраста пациента. В период наблюдения у пациента N1 зафиксировано гриппозное заболевание с высокой температурой в течение недели. При этом отклонение скорости нарастания ГКБ зафиксировано за 12 часов до появления клинических признаков заболевания (температура, ринит).

На фиг. 3 представлены сравнительные (в течение 7 дней) показатели температуры и скорости ГКБ.

В период наблюдения жаропонижающие средства не использовались. В первые два дня заболевания использовались домашние средства, на ночь - горячее молоке с медом. Ввиду отсутствия динамики изменения скорости ГКБ процедуры были исключены и на третий день использован препарат "Арбидол", который дал положительную динамику по показателю ГКБ. В последующие дни ежедневно проводился прием препарата перед сном в 20 часов до шестого дня заболевания, когда значения показателя достигли среднего для пациента уровня - 6 мВ/с.

Таким образом, данные ГКБ позволяют объективно оценить как эффективность используемого средства, так и время его применения. Клинические симптомы, в данном случае температура, таких возможностей не дают.

Оценка снимаемого параметра и учет получаемых результатов в процессе проведения терапии позволяют подобрать режимы воздействия для каждого пациента индивидуально,
Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа заключается, прежде всего, в возможности оперативного контроля состояния организма человека и может проводиться при наличии устройства измерения в бытовых условиях.

Малая длительность отдельных измерений позволяет организовать ежедневный контроль всех членов семьи для возможной коррекции поведения по результатам измерений. Способ может дать заметный эффект за счет своевременного выявления нарушения здоровья, особенно "бессимптомных", и получения адекватной картины их развития.

Изобретение относится к области сравнительного исследования биологических объектов и может быть использовано в биологии и медицине для определения состояния биологического объекта. Способ заключается в том, что сжигают биологические пробы исследуемого и контрольного объектов, формируют соответствующие параметры измерения. Биологические пробы исследуемого и контрольного объектов представляют собой выделяемую газовую компоненту соответственно человека и окружающей среды. Отбор газовой компоненты проводят в прямом контакте с кожным покровом исследуемого человека при наступлении терморавновесного состояния с воздухом окружающей среды, осуществляют пошаговое исследование всего кожного покрова человека и составляют карту зонального распределения параметров измерения. Определяют активность зоны, фиксируют наиболее активные зоны, в которых определяют скорость достижения максимального значения уровня сигнала измерения и регистрируют ее как скорость нарастания газовой компоненты человека. Определяя скорость нарастания его газовой компоненты ежедневно при одних и тех же условиях, устанавливают индивидуальное среднестатическое ее значение. По отклонению от этого значения измеряемой в дальнейшем скорости нарастания газовой компоненты в сторону увеличения или уменьшения определяют повышение или понижение тонуса человека. Эффективность воздействия терапевтических мероприятий на пациенте определяют после их проведения по отклонению измеряемой скорости нарастания газовой компоненты от индивидуального среднестатистического ее значения для данного пациента. Способ обладает расширенными функциональными возможностями при определении состояния биологического объекта, прост и позволяет проводить измерения в реальном масштабе времени. 2 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

1. Способ определения состояния биологического объекта, в котором сжигают биологические пробы исследуемого и контрольного объектов и формируют соответствующие параметры измерения, отличающийся тем, что биологическим объектом является человек, биологическая проба исследуемого объекта представляет собой выделяемую человеком газовую компоненту, снимаемую с его кожного покрова, а в качестве пробы контрольного объекта используют газовую компоненту окружающей среды, отбор газовой компоненты исследуемого человека проводят в измерительную камеру при наступлении терморавновесного состояния с воздухом окружающей среды, осуществляют пошаговое исследование всего кожного покрова человека и составляют карту зонального распределения параметров измерения, по разности уровней выделенной газовой компоненты человека в каждой зоне и газовой компоненты окружающей среды определяют активность данной зоны, фиксируют наиболее активные зоны, определяют в них время достижения максимального значения уровня сигнала от начала выделения газовой компоненты с кожного покрова в измерительную камеру, вычисляют скорость достижения максимального значения уровня сигнала и регистрируют ее как скорость нарастания газовой компоненты человека, определяют скорость нарастания газовой компоненты человека ежедневно при одних и тех же условиях и устанавливают индивидуальное среднестатистическое ее значение, по отклонению от которого в сторону увеличения или уменьшения измеряемой в дальнейшем скорости нарастания газовой компоненты определяют повышение или понижение тонуса человека. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при проведении терапевтических мероприятий на человеке об их эффективности судят по отклонению измеряемой после проведения лечебного воздействия скорости нарастания газовой компоненты человека от ее индивидуального среднестатистического значения для данного пациента. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что измерение скорости нарастания газовой компоненты человека проводят через 20-30 мин после проведения лечебного воздействия.