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 г., 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 биообъекта (ГКБ), как реального продукта жизнедеятельности живой материи. При этом одной из важнейших характеристик процессов жизнедеятельности биообъекта является динамика выделения газовой компоненты биообъектом или скорость нарастания газовой компоненты биообъекта, использование которой с учетом калибровочных коэффициентов позволяет следить за изменением того или другого диагностического параметра.

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

Известный способ не определяет состояние биологического объекта по уровню газовой составляющей, выделяемой кожным покровом исследуемого объекта, а также динамики выделения газовой компоненты биообъектом, не позволяет следить за диагностическими параметрами биообъекта 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, динамики выделения газовой компоненты биообъекта и использования скорости нарастания газовой компоненты биообъекта как для мониторинга состояния биообъекта в целом, так и для мониторинга отдельных диагностических параметров биообъекта.

Технический результат состоит в расширении функциональных возможностей при определении состояния биологического объекта за счет исследования параметров газовой компоненты биологического объекта, динамики выделения газовой компоненты биообъектом и использования скорости нарастания газовой компоненты биообъекта для мониторинга конкретных параметров биообъекта, упрощении способа определения состояния биообъекта и мониторинга отдельных диагностических параметров 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, воздействуют на биообъект определенным тестовым препаратом и фиксируют уровень измеряемого параметра, определяют калибровочный коэффициент как отношение скорости нарастания газовой компоненты биообъекта к значению измеренного любым известным способом параметра, в дальнейшем определяют значение измеряемого параметра как отношение измеренной скорости нарастания газовой компоненты к калибровочному коэффициенту, и тем, что калибровочный коэффициент определяют для одного и того же пациента с одной и той же измерительной камерой, и тем, что калибровочный коэффициент определяют для любого тестового препарата или воздействия, и тем, что калибровочный коэффициент используют для анализа отдельных диагностических параметров биообъекта.

Способ реализуется с помощью соответствующего устройства, конкретный, но не ограничивающий настоящее изобретение, пример реализации приведен на фиг. 1, 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 4 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. 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. При проведении тестов на различные лекарственные и другие формы воздействия на конкретные диагностические параметры биообъекта, одномоментно определяют уровень измеряемого параметра известными методами и одновременно регистрируют скорость нарастания газовой компоненты того же биообъекта с помощью определенной измерительной камеры. По отношению скорости нарастания газовой компоненты и измеренного значения параметра определяют калибровочный коэффициент для данного параметра. Последующие измерения скорости нарастания ГКБ этого биообъекта той же измерительной камерой и использование установленного калибровочного коэффициента позволяет определять значение этого конкретного параметра и, таким образом осуществлять мониторинг состояния биообъекта. Такой калибровочный коэффициент может быть установлен для отдельных конкретных параметров биообъекта, имеющих диагностическую ценность и нормативы.

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.е. значение U_датч стабилизируется и даже начинает падать. Это значение сигнала формируется в формирователе 5 и регистрируется в блоке 7, как и показание таймера 6. 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.

При поведении теста на лекарственное или пищевое воздействие, например, глюкозой, воздействующей на конкретный параметр биообъекта, а именно содержание сахара в крови, определяют уровень измеряемого параметра, например, глюкометром "ONE TOUCH" и одновременно регистрируют скорость нарастания газовой компоненты того же биообъекта с помощью определенной измерительной камеры 1. По отношению скорости нарастания газовой компоненты и измеренного значения параметра определяют калибровочный коэффициент К для данной характеристики. Последующие измерения скорости нарастания ГКБ этого биообъекта той же измерительной камерой 1 и использование установленного калибровочного коэффициента К позволяет определять содержание сахара в крови и, таким образом осуществлять мониторинг состояния биообъекта, причем неинвазивным методом. Такой калибровочный коэффициент может быть установлен для отдельных конкретных параметров биообъекта, имеющих диагностическую ценность и нормативы, таких как холестерин, адреналин, инсулин и т.п.

Таким образом, изобретение позволяет расширить функциональные возможности при определении состояния биологического объекта за счет исследования параметров газовой компоненты биологического объекта, динамики выделения газовой компоненты биообъектом и использования скорости нарастания газовой компоненты биообъекта для мониторинга определенных параметров биообъекта, упростить способ определения состояния биообъекта в целом и мониторинга отдельных диагностических параметров биообъекта, имеющих диагностическую ценность и нормативы при проведении измерений в реальном масштабе времени.

Экспериментальные исследования предлагаемого способа проведены на нескольких испытуемых. В таблице приведены данные измерения одного из них при проведении глюкозо-толерантного теста. Фиг.3, 4 показывают наличие корреляционной зависимости между параметрами, снятыми по данному способу с контрольными замерами глюкозы крови, полученными экспресс-анализатором "ONE TOUCH" в те же моменты времени.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа заключается в возможности оперативного контроля состояния организма человека неинвазивным способом, что может быть проведено во внелабораторных условиях. Проведение измерений доступно каждому испытуемому, что позволяет организовать на базе данного способа систему профилактических мероприятий для лиц с высоким риском аномалий содержания сахара в крови. Способ может дать заметный эффект за счет своевременного выявления эндокринных нарушений.

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 выделяемые газовые компоненты соответственного человека и окружающей среды. Отбор газовой компоненты исследуемого человека проводят в прямом контакте измерительной камеры с его кожным покровом, проводят пошаговое исследование всего кожного покрова человека и составляют карту зонального распределения параметров измерения, определяют активность зоны и фиксируют наиболее активные зоны, в которых определяют скорость достижения максимального значения уровня сигнала измерения и регистрируют ее как скорость нарастания газовой компоненты человека. Воздействуя на человека определенным тестовым препаратом, фиксируют уровень одного измеряемого из конкретных параметров, имеющих диагностическую ценность, и определяют калибровочный коэффициент как отношение скорости нарастания газовой компоненты человека к значению этого конкретного параметра, а в дальнейшем определяют значение данного параметра как отношение измеренной скорости нарастания газовой компоненты человека к установленному калибровочному коэффициенту. Способ позволяет расширить функциональные возможности при определении состояния человека, он прост и позволяет проводить измерения в реальном масштабе времени. 4 ил., 1 табл.

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, воздействуют на человека определенным тестовым препаратом и фиксируют уровень одного из конкретных параметров, имеющих диагностическую ценность, таких, как содержание сахара в крови, холестерина, адреналина, инсулина и других, определяют калибровочный коэффициент как отношение скорости нарастания газовой компоненты человека к значению этого конкретного параметра, а в дальнейшем определяют значение данного параметра как отношение измеренной скорости нарастания газовой компоненты человека к установленному калибровочному коэффициенту.