ДИАГНОСТИРУЮЩИЙ КОМПЛЕКС Российский патент 2007 года по МПК A61B5/05 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам, аппаратам, комплексам для диагностики.

Известен аппаратурный комплекс для осуществления функциональной диагностики [патент RU №2192781 «Способ функциональной диагностики и аппаратурный комплекс для его осуществления»], содержащий генератор электромагнитного излучения миллиметрового диапазона длин волн с перестраиваемой частотой, излучающую антенну, приемное устройство, выполненное в виде, по крайней мере, одного датчика-аппликатора с возможностью закрепления на теле пациента, и соединенного с радиометром длинноволновой части СВЧ-диапазона, а также содержащего элементы для размещения, закрепления и/или перемещения датчиков на теле пациента, расположенные внутри помехозащищенной капсулы, при этом датчики соединены с программно-вычислительным модулем. Источник электромагнитного излучения миллиметрового диапазона длин волн жестко закреплен на внутренней стенке корпуса капсулы таким образом, чтобы расстояние между источником излучения и пациентом составляло 20-40 см, а воздействию электромагнитного излучения подвергались проекции внутренних органов пациента. Приемное устройство выполнено, по крайней мере, из двух датчиков-аппликаторов, каждый из которых соединен с многоканальным неперестраиваемым по частоте радиометром или с одноканальным неперестраиваемым по частоте радиометром через коммутирующее устройство.

Известен также «Аппарат для диагностики и полифакторной физиотерапии» [патент RU №2167686]. Аппарат содержит базовый блок, состоящий из основного облучающего терминала ИК-диапазона и пульта управления, связанных между собой, дополнительный терминал ИК-диапазона, N (где N≥1) дополнительных лазерных терминалов, выполненных с возможностью облучения и приема отраженного излучения для разных частот оптического диапазона, терминал диапазона КВЧ, ультразвуковой терминал, элементы для проведения экспресс-диагностики. Указанные терминалы и элементы экспресс-диагностики связаны с пультом управления через соответствующий разъем и выполнены с возможностью проведения плановой и экспресс-диагностики, воздействия на биологические объекты одновременно или последовательно во времени, получения информации на дисплее персонального компьютера и сравнения информации о состоянии больного до начала и по завершении физиотерапевтического воздействия.

Известен также аппарат для воздействия на биологические объекты электромагнитным полем в КВЧ-частотном диапазоне [патент RU 2032430]. Данный аппарат содержит n источников, фиксированных по частоте электромагнитных излучений, с возможностью работы в импульсном и непрерывном режимах, каждый из n источников выполнен с возможностью изменения пространственного положения в зависимости от режима работы и снабжен p-i-n аттенюаторами для регулирования выходной мощности при переходе от режима КВЧ-диагностики к режиму КВЧ-терапии и обратно, при этом 2<n<5, а фиксированные частоты источников электромагнитных излучений смещены одна относительно другой по частоте на 8-20%.

Известный аппарат позволяет сочетать режим предварительной диагностики с режимом терапевтического воздействия путем регулирования мощности выходного сигнала в зависимости от режима. Данный аппарат работает как в непрерывном, так и в импульсном режиме.

Однако аппарат для воздействия на биологические объекты электромагнитным полем в КВЧ-частотном диапазоне достаточно сложен и требует высокого профессионализма при выборе той или иной рабочей частоты воздействия после исследования организма в режиме диагностики.

Наиболее близким к заявляемому устройству является «Аналитическое устройство для исследования биообъектов» [патент RU №24794 от 06.03.2002, авторов Петросяна В.И., Власкина С.В., Соколова В.Г. и др.]. Оно включает в себя излучатель электромагнитных колебаний в виде КВЧ-генератора и антенны, приемник электромагнитного сигнала в виде СВЧ-радиометра с аппликаторной антенной, блок питания анализирующего устройства, пульт управления, содержащий контроллер, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), клавиатуру, блок звуковой сигнализации, блок световой сигнализации, источник питания пульта управления, шину команд, ЭВМ и программируемый источник питания, соединенный с излучателем электромагнитных колебаний. Шина команд соединяет контроллер с программируемым источником питания. ЭВМ соединена с контроллером, СВЧ-радиометр - с АЦП. Все элементы аналитического устройства, кроме ЭВМ, помещены в экранирующий бокс. Аналитическое устройство дополнительно имеет дешифратор, введенный в СВЧ-радиометр и соединенный с контроллером шиной команд.

Однако данное аналитическое устройство также может обеспечивать нормальную работу только при условии помещения аналитического устройства в специальный бокс.

Задачей заявляемого изобретения является уменьшение размеров комплекса за счет устранения бокса при стабильном обеспечении снимаемых достоверных параметров.

Сущность изобретения заключается в том, что диагностирующий комплекс, содержащий источник питания, КВЧ-генератор с излучающей широкополосной антенной, ЭВМ, контроллер с аналого-цифровым преобразователем, приемник электромагнитного сигнала, содержащий приемную антенну аппликаторного типа, соединенную коаксиальным фидером с СВЧ-радиометром, включающим дешифратор команд управления коэффициентом усиления и постоянной времени накопления сигнала, соединенным с контроллером шиной управления, причем аналоговый выход СВЧ-радиометра соединен с входом аналого-цифрового преобразователя контроллера, который связан через линию передачи данных в последовательном коде с ЭВМ, имеющей операционную систему для анализа измеряемого сигнала и сравнения его с образцами из библиотеки эталонов, имеет петлю электромагнитной обратной связи, соединяющую коаксиальный фидер и вход питания КВЧ-генератора, причем аппликаторная антенна, петля электромагнитной обратной связи, КВЧ-генератор и излучающая широкополосная антенна объединены в единый корпус-модуль и жестко соединены в нем.

Кроме того, диагностирующий комплекс имеет модулятор тока питания КВЧ-генератора, также введенный в корпус-модуль и соединяющий выход источника питания со входом питания КВЧ-генератора.

Заявляется также диагностирующий комплекс, в котором петля электромагнитной связи, модулятор и другие элементы, перечисленные в вышеназванных признаках, объединенные в едином корпусе-модуле, жестко соединены в нем посредством держателя в виде теплоотвода.

Кроме того, в качестве излучающей широкополосной антенны использована рупорная антенна.

Заявляется также диагностирующий комплекс, в котором петля электромагнитной обратной связи выполнена в виде проволочной незамкнутой перемычки, которая одним концом соединена с входом КВЧ-генератора, а другой ее конец закончен незамкнутым витком, жестко намотанным поверх диэлектрической оболочки фидера.

Техническим результатом заявляемого изобретения является исключение экранирующего бокса из конструкции комплекса и, следовательно, решение проблемы миниатюризации устройства. Это стало возможным за счет значительного возрастания, примерно в 1000 раз, уровня полезного сигнала на входе СВЧ-радиометра, что привело к увеличению отношения «сигнал-шум» до желаемого уровня и позволило пренебречь воздействием внешних электромагнитных помех. Это стало достижимым в связи с введением петли обратной связи, модулятора и совместной компоновки ряда перечисленных приемно-излучающих элементов в единый корпус-модуль, где они геометрически и механически жестко связаны в нем.

Другим техническим результатом заявляемого комплекса является повышение стабильности регистрируемых параметров пациента независимо от внешних условий.

Заявляемый диагностирующий комплекс поясняется с помощью чертежа, где цифрами обозначены:

1 - ЭВМ,

2 - СВЧ-радиометр,

3 - дешифратор команд,

4 - аппликаторная антенна,

5 - коаксиальный фидер,

6 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП),

7 - контроллер,

8 - широкополосная излучающая антенна,

9 - КВЧ-генератор,

10 - модулятор тока питания КВЧ-генератора,

11 - петля обратной связи;

12 - шина управления;

13 - источник питания;

14 - корпус-модуль.

Заявляемый комплекс состоит из ЭВМ 1, СВЧ-радиометра - 2 с дешифратором команд 3, вход которого соединен с аппликаторной антенной 4 с помощью коаксиального фидера 5, а аналоговый выход СВЧ-радиометра 2 подключен к входу аналогово-цифрового преобразователя - АЦП 6 контроллера 7, который связан через линию передачи данных в последовательном коде с ЭВМ 1, широкополосной излучающей антенны 8, соединенной с выходом КВЧ-генератора 9, вход питания которого подключен к выходу модулятора 10 источника питания 13, выход которого соединен со входом модулятора 10, петли обратной связи 11, соединяющей коаксиальный фидер 5 и выход модулятора 10. Аппликаторная антенна 4, петля электромагнитной обратной связи 11, КВЧ-генератор 9 и широкополосная излучающая антенна 8 объединены в единый корпус-модуль 14 и жестко соединены в нем.

В отличие от модулятора, входящего в состав СВЧ-радиометра 2, модулятор 10 обеспечивает изменение режима питания активного элемента КВЧ-генератора 9, приводящего к обогащению спектрального состава выходного сигнала КВЧ-генератора. Управляющие выходы контроллера 7 соединены с шиной управления 12, которая служит для передачи команд управления дешифратору команд 3, входящему в состав СВЧ-радиометра 2. Шина управления 12 соединяет входы дешифратора команд 3 и выход контроллера 7. ЭВМ 1 соединена с контроллером 7 линией, содержащей четыре витые пары, расположенные в общей экранирующей оболочке для передачи данных в последовательном коде. В заявляемом диагностирующем комплексе управляемыми элементами являются: СВЧ-радиометр 2, контроллер 7. Чувствительность диагностирующего комплекса определяется чувствительностью СВЧ-радиометра 2 и конструкцией аппликаторной антенны 4 и в опытном образце достигнут уровень чувствительности не менее 10-15 Вт. Дешифратор команд 3 предназначен для управления такими параметрами СВЧ-радиометра 2, как коэффициент усиления и время накопления сигнала. Аппликаторная антенна 4 и входные цепи СВЧ-радиометра 2 рассчитаны для диапазона принимаемых частот от 985 до 1015 МГц. Принципы построения СВЧ-радиометров модуляционного типа, описанные в литературе, распространяются на данный образец СВЧ-радиометра 2.

Заявляемый диагностирующий комплекс работает следующим образом. Работа начинается с подключения к питающей сети, после этого все блоки достигают рабочего состояния за время порядка 20 минут. С помощью ЭВМ 1 осуществляют выбор режима работы из набора имеющихся в наличии под решаемую задачу. С выхода источника питания 13 стабилизированное напряжение порядка 20 В поступает на модулятор 10, с выхода которого промодулированное напряжение питания поступает на КВЧ-генератор 9. Излучаемый КВЧ генератором спектр частот поступает на широкополосную излучающую антенну рупорного типа 8, которая направляется на область, выбранную для исследования тела обследуемого пациента. Индуцированный в теле - водосодержащем объекте радиоотклик в СВЧ-диапазоне принимается аппликаторной антенной 4, связанной с широкополосной рупорной антенной 8. Сигнал с выхода аппликаторной антенны 4 через коаксиальный фидер 5 поступает на вход СВЧ-радиометра 2 для дальнейшей обработки. Кроме того, коаксиальный фидер 5 связан с входом питания КВЧ-генератора с помощью петли обратной связи 11. Она представляет собой, например, проволочную незамкнутую перемычку, которая одним концом соединена с входом питания КВЧ-генератора, а другой конец ее заканчивается одним-двумя витками, жестко намотанными поверх диэлектрической защитной оболочки фидера.

Включаемый в схему заявляемого устройства модулятор 10 предназначен для модуляции тока питания активного элемента КВЧ-генератора, например лавинно-пролетного диода.

Сигнал на входе СВЧ-радиометра 2 преобразуется в постоянное напряжение, пропорциональное мощности принимаемого сигнала, несущего информацию об интенсивности биохимического процесса исследуемой ткани, находящейся в исследуемой зоне тела пациента. Сигнал поступает на вход АЦП 6, входящего в состав контроллера 7, где преобразуется в цифровую форму и запоминается, после чего контроллер 7 передает полученную информацию в область памяти ЭВМ для дальнейшей обработки. На стандартном дисплее ЭВМ отображается информация об окончании процесса измерения.

Изложенное выше демонстрирует назначение каждого из узлов, входящих в заявляемый диагностический комплекс.

В зависимости от конкретной медицинской задачи оператор выполняет те или иные действия и получает информацию о физиологическом состоянии организма.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам, аппаратам, комплексам для диагностики. Диагностирующий комплекс содержит источник питания, КВЧ-генератор, ЭВМ, контроллер с аналого-цифровым преобразователем, широкополосную излучающую и аппликаторную антенны, причем последняя соединена коаксиальным фидером с СВЧ-радиометром, включающим дешифратор команд, соединенный в свою очередь с контроллером шиной управления. Существенным является наличие в нем петли электромагнитной обратной связи, соединяющей коаксиальный фидер и вход питания КВЧ-генератора, причем аппликаторная антенна, петля электромагнитной обратной связи, КВЧ-генератор и излучающая широкополосная антенна объединены в единый корпус-модуль и жестко соединены в нем. Устройство содержит также модулятор тока питания КВЧ-генератора, введенный в корпус-модуль, и соединяющий выход источника питания со входом питания КВЧ-генератора, а также в нем осуществлено объединение в едином корпусе-модуле посредством держателя в виде теплоотвода модулятора, коаксиального фидера, аппликаторной антенны, петли электромагнитной обратной связи, КВЧ-генератора и излучающей широкополосной антенны. В комплексе обеспечивается исключение экранирующего бокса из конструкции комплекса и, следовательно, решение проблемы миниатюризации устройства. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Диагностирующий комплекс, содержащий источник питания, КВЧ-генератор с излучающей широкополосной антенной, ЭВМ, контроллер с аналого-цифровым преобразователем, приемник электромагнитного сигнала, содержащий приемную антенну аппликаторного типа, соединенную коаксиальным фидером с СВЧ-радиометром, включающим дешифратор команд управления коэффициентом усиления и постоянной времени накопления сигнала, соединенным с контроллером шиной управления, аналоговый выход радиометра соединен с входом аналого-цифрового преобразователя контроллера, который связан через линию передачи данных в последовательном коде с ЭВМ, имеющей операционную систему для анализа измеряемого сигнала и сравнения его с образцами из библиотеки эталонов, отличающийся тем, что он имеет петлю электромагнитной обратной связи, соединяющую коаксиальный фидер и вход питания КВЧ-генератора, причем аппликаторная антенна, петля электромагнитной обратной связи, КВЧ-генератор и излучающая широкополосная антенна объединены в единый корпус-модуль и жестко соединены в нем.2. Диагностирующий комплекс по п.1, отличающийся тем, что он имеет модулятор тока питания КВЧ-генератора, введенный в корпус-модуль и соединяющий выход источника питания со входом питания КВЧ-генератора.3. Диагностирующий комплекс по п.1, отличающийся тем, что модулятор, коаксиальный фидер, аппликаторная антенна, петля электромагнитной обратной связи, КВЧ-генератор и излучающая широкополосная антенна объединены в едином корпусе-модуле и жестко соединены в нем посредством держателя в виде теплоотвода.4. Диагностирующий комплекс по п.1, отличающийся тем, что в качестве излучающей широкополосной антенны использована рупорная антенна.5. Диагностирующий комплекс по п.1, отличающийся тем, что петля электромагнитной обратной связи выполнена в виде проволочной незамкнутой перемычки, которая одним концом соединена с входом КВЧ-генератора, а другой ее конец закончен незамкнутым витком, жестко намотанным поверх диэлектрической оболочки фидера.