ПРИБОР ДЛЯ СОЗДАНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ И ИЗМЕРЕНИЯ ЕГО ПОГЛОЩЕНИЯ ПРОВОДЯЩЕЙ СРЕДОЙ Российский патент 2021 года по МПК A61B5/00 

Предложенное изобретение относится к области создания электромагнитного поля и измерения характеристик электромагнитного поля для целей использования при диагностике биологических тканей, органов и организма в целом.

Из уровня техники известны различные устройства и способы с использованием диагностики на основе измерений характеристик электромагнитного поля.

Известен способ корнеометрии и устройство, оценивающее состояние кожи (эпидермиса), для чего используется переменное электромагнитное поле частотой 0,9-1,2 МГц и конденсатор особой формы, что позволяет создать электромагнитное поле на глубине 10-20 нм, преимущественно в роговом слое кожи (Тимофеев Г.А. Методы аппаратного исследования кожи человека // Косметика и медицина. 2005. Вып. 4. С. 28-36). Недостатком устройства является высокая частота излучения и невозможность исследования внутренних органов.

Известно устройство корнеометрии, основанное на использовании СВЧ-излучения (40 ГГц) (Королькова Т.Н., Матыцин В.О., Турковский И.И., Харин В.Н. Перспективы изучения водного обмена кожи человека методом КВЧ-диэлектрометрии. Экспериментальная и клиническая дерматокосметология 2003; 1(1): 17-192). Недостатком является использование сверхвысоких частот электромагнитного излучения.

Известны также приборы ультразвуковых исследований (УЗИ), которые очень широко применяется в медицине (Лучевая диагностика: Учебник Т. 1. / Под ред. Г.Е. Труфанова - М., ГЭОТАР-Медиа, 2009).

Диапазон используемых частот лежит в пределах 1-50 МГц. Недостатком данных приборов является необходимость устранения воздушного зазора между датчиком и биологической тканью с помощью геля. Нанесение геля вызывает чрезмерное охлаждение и является нежелательным при обследовании детей и новорожденных. Недостатком приборов УЗИ также является риск теплового травмирования исследуемого органа, особенно при доплеровском УЗИ. Тепловой нагрев может достигать нескольких градусов, поэтому датчик прибора УЗИ рекомендуют все время перемещать, а ультразвуковое исследование плода беременных женщин проводят ограниченное число раз, как правило, не более трех. Вопросы о безопасности УЗИ исследований постоянно обсуждаются среди специалистов.

В патенте РФ №2112416 описан контроль состояния тканей и органов в послеоперационном периоде, согласно которому осуществляют измерение импеданса и его емкостей составляющей датчика-зонда, размещенного непосредственно в области возможной патологии, на нескольких частотах и затем сравнивают снятые показатели с заданными нормативами. При необходимости измерения повторяют через любое, необходимое для исследования динамики процесса время. Датчик для реализации способа содержит измерительный элемент с электродом, выполненным в виде двух полуцилиндрических токопроводящих пластин, охватывающих диэлектрик из материала с низкой диэлектрической проницаемостью. Измерительный элемент размещен внутри биологической нейтральной трубки и подключен к измерителю импеданса по четырехзажимной схеме с возможностью измерения в определенном диапазоне частот. Изобретение позволяет производить контроль за состоянием органа или тканей в динамике. Недостатками являются неопределенность диапазона частот, зависимость результатов измерения от положения токопроводящих обкладок электрода измерительного элемента при расположении его у исследуемого органа.

Очевидно, что, если обкладки электрода расположены симметрично по отношению к исследуемому органу, то это одни показания, а если электрод повернут только одной обкладкой к органу, то это совсем другие показания. Возникает неточность и субъективность при измерениях, когда надо контролировать не наличие и количество биологической жидкости (например: лимфы, крови или гноя), а состояние биологической ткани или органа. Применяется электродная двух- или четырехзажимная схема измерений, в которой подводящие провода имеют емкостное сопротивление, сравнимое с емкостным сопротивлением электродов. Необходимость компенсации сопротивления подводящих проводов для выбранной частоты измерения снижает оперативность при измерениях.

Задачей предложенного изобретения является исключение влияния указанных негативных и субъективных факторов.

Для решения поставленной задачи предложен прибор для создания электромагнитного поля и измерения его поглощения проводящей средой, содержащий конструктивно, в том числе электрически, взаимосвязанные генератор переменного напряжения, излучатель электромагнитного поля и средства измерения поглощения электромагнитного поля. При этом используется излучатель, обеспечивающий создание тороидального электромагнитного поля, содержащий, по крайней мере, две круглые пластины, выполненные и расположенные в одной плоскости таким образом, что в одной пластине имеется, по крайней мере, одно отверстие, в котором расположена, по крайней мере, одна другая пластина, при этом пластина с отверстием электрически изолирована от других пластин, а создаваемое электромагнитное поле симметрично в одной плоскости, при этом измерение поглощения электромагнитного поля осуществляется с помощью программы быстрого преобразования Фурье в ЭВМ с определением амплитуд гармоник, вычислением мощности излучения и распределением по мощности гармоник излучаемого сигнала, при этом генератор переменного напряжения обеспечивает работу излучателя на частоте менее 100 кГц.

Целесообразно, чтобы параметры генератора переменного напряжения были постоянны, а излучаемая мощность определялась только сопротивлением излучателя. Подача напряжения переменной частоты на излучатель от генератора осуществляется, как правило, через сопротивление, что обеспечивает возможность вычисления мощности излучения, при известном напряжении генератора и измеренном напряжении на излучателе.

Излучатель может содержать больше двух пластин, при этом одна пластина имеет, по крайней мере, одно отверстие в своей плоскости, внутри которых располагаются другие пластины, при этом все пластины электрически связаны между собой и изолированы от пластины с отверстием.

Излучатель подключают к генератору переменного напряжения частотой менее 100 кГц и с помощью АЦП и интерфейса связи сигналы подаются на ЭВМ, в частности, смартфон, компьютер или ноутбук.

Также предусмотрен интерфейс связи для подачи сигналов с излучателя на ЭВМ, в частности, смартфон, компьютер или ноутбук, где с помощью заданной программы измеряется и анализируется средняя мощность излучения с учетом поглощения в диапазоне частот 100 Гц - 20 кГц, а также измеряется спектр мощности излучения с учетом поглощения.

Предложенный излучатель тороидального электромагнитного поля содержит, по крайней мере, две круглые пластины, выполненные и расположенные в одной плоскости таким образом, что в одной пластине имеется, по крайней мере, одно отверстие, в котором расположена, по крайней мере, одна другая пластина, при этом пластина с отверстием электрически изолирована от других пластин, а создаваемое электромагнитное поле симметрично в одной плоскости.

Излучатель может содержать больше двух пластин, при этом одна пластина имеет, по крайней мере, одно отверстие в своей плоскости, внутри которых располагаются другие пластины, при этом все пластины электрически связаны между собой и изолированы от пластины с отверстием. Отверстие может иметь круглую или овальную форму, а в случае нескольких отверстий они симметричны. Подключают излучатель к генератору переменного напряжения частотой менее 100 кГц.

Прибор служит для измерения параметров исследуемого участка в области излучения электромагнитного поля частотой менее 100 кГц, предпочтительно менее 20 кГц, для чего применяют предложенный излучатель электромагнитного поля. Параметры исследуемого участка можно определять по способности поглощать излучаемое электромагнитное поле. При этом можно использовать тестовые измерения здоровой ткани и органа в качестве эталонных для анализа состояния, отклонений и выявления патологий.

В предлагаемом приборе создают и используют для измерений электромагнитное поле частотой менее 100 кГц, предпочтительно менее 20 кГц. Излучатель формирует электромагнитное поле и далее измеряется способность ткани или органа поглощать это электромагнитное поле. Проведенные исследования различных участков кожи, мягких тканей и внутренних органов в сравнении с поглощением электромагнитного поля не биологическими тканями, например воздухом, деревом, металлом, водой показали, что существует определенная разница. Исследование на частоте 5-6 кГц и на частоте 10-13 кГц с помощью спектрального анализа поглощенной мощности в диапазоне 10-20 кГц показали наличие в спектре частот кроме основной частоты излучения других частот в зависимости от состояния исследуемого участка и наличия в нем каких-то отклонений или патологий.

Известно, что на сегодняшний день по аритмии пульса, электрическим сигналам при измерении кардиограммы сердца, можно определить наличие того или иного отклонения от нормы, благодаря большому статистическому материалу.

Совершенно очевидно, что по спектру частот поглощения электромагнитного поля можно определять отклонения от нормы при наличии статистических данных, соответствующей калибровки, расшифровки и анализа. Таким образом, нормирование и тарировка показаний для анализа состояния является стандартной процедурой.

Известно, что электромагнитные колебания существуют как в ближней зоне, так и в дальней зоне, а электромагнитное поле может существовать на большом расстоянии от излучателя. Электромагнитная волна это такой вид электромагнитного поля, в котором напряженность электрического и магнитного поля изменяется обратно пропорционально расстоянию от излучателя. В ближней зоне наблюдаются так называемые «стоячие» волны и фаза колебаний электрического поля отличается от фазы колебаний магнитного поля на π/2. В дальней зоне фазы колебаний электрического поля и магнитного поля совпадают. (Лавров В.М. Теория электромагнитного поля и основы распространения радиоволн. Учебное пособие для вузов связи. Издательство «СВЯЗЬ». Москва. 1964 С. 231-233). Электромагнитное поле непрерывно, но напряженность электромагнитного поля изменяется в ближней зоне обратно пропорционально кубу расстояния для электрической составляющей электромагнитных колебаний и обратно пропорционально квадрату расстояния (от излучателя) для магнитной составляющей электромагнитных колебаний. А в дальней зоне, напряженность электромагнитного поля изменяется обратно пропорционально расстоянию от излучателя. (Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники: Электромагнитное поле. Учебник для студентов вузов. - 7-е издание, М.: Высшая школа, 1978. С. 174-175; Тамм И.Е. Основы теории электричества: Учебное пособие для вузов.- 11-е изд., М.:ФИЗМАТЛИТ. 2003 г. С. 468-470).

Известно, что для частот меньших 100 кГц длина волны в вакууме составляет более 3 км, тогда как биологические ткани и органы являются проводящей средой. Электрическая проводимость биологических тканей и органов различна и лежит в пределах 0,06-1,5 См/м (Симменс/метр) (1/Ом⋅м), см. Калакутский Л.И. Основы импульсной импедансометрии биологических тканей [Электронный ресурс]: электрон, учеб. пособие / Л.И. Калакутский, С.А. Акулов, А.А. Федотов; Минобрнауки России, Самар. гос.аэрокосм, ун-т им. С.П. Королева (нац. исслед. ун-т). - Электрон, текстовые и граф. дан. - Самара, 2011 с. 9.

Для проводящей среды под длиной волны понимают расстояние вдоль распространения волны, на котором фаза колебания изменяется на 2π. Длину волны определяют из уравнения:

λk=2π, где

γ - проводимость среды

μ - магнитная проницаемость

См. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники: Электромагнитное поле. Учебник для студентов вузов. - 7-е издание, М.: Высшая школа,1978. С. 138-139.

Экспериментально установлено, что для частоты 5 кГц и γ≈0,2 См/м (печень, кожа, мышцы), μ≈1,26×10⁶ (магнитная проницаемость) λ≈100 м. Для частоты 100 кГц λ≈25 м. Таким образом, для биологических тканей и органов длина волны лежит в пределах примерно 25-100 м, для частот менее 100 кГц.

Согласно теории электромагнитного поля излучение энергии может осуществляться электрическим диполем с длиной Не вдаваясь в теорию, очевидно, что электромагнитное поле вблизи излучателя (осциллятора) не является шаровой или плоской (волновой) электромагнитной волной, а имеет более сложную форму, так как напряженность электрического поля меняется обратно пропорционально кубу расстояния, а напряженность магнитного поля обратно пропорционально квадрату расстояния от излучателя. При этом в ближней зоне протекают два процесса. Первый процесс - это процесс периодического обмена энергией между источником энергии, к которому присоединен излучатель, и ближней зоной. Энергия то забирается от источника и накапливается в электромагнитном поле ближней зоны, то отдается обратно источнику. Второй процесс - это процесс излучения энергии. Он характеризует волновой процесс в ближней зоне. Излученная энергия составляет относительно небольшую величину по сравнению с энергией, периодически накапливаемой в электромагнитном поле ближней зоны и затем отдаваемой источнику питания. См. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники: Электромагнитное поле. Учебник для студентов вузов. - 7-е издание, М.: Высшая школа, 1978. С. 175.

Предложенное изобретение основано на возможности измерения поглощения различными средами (биологическими и проводящими) электромагнитного поля низкой частоты в ближней зоне.

Например, из патента РФ №2287891 известен детектор амплитудно-модулированных колебаний, выполненный на ферритовом кольце, имеющем квадратную форму сечения, на одной половине которого установлены на каждой из его граней ленточные электроды, а на другой его половине расположена обмотка соленоида. При этом амплитудно-модулированное колебание подано к входам первого и второго резонансных усилителей через фазосдвигающие на +45° и на -45° цепочки соответственно. Выход первого резонансного усилителя подключен к одной паре противоположно установленных на ферритовом кольце ленточных электродов, выход второго резонансного усилителя подключен к другой паре противоположно установленных на ферритовом кольце ленточных электродов, а выходное линейно продетектированное колебание возбуждается в обмотке соленоида. Можно использовать трехгранный тороидальный ферритовый магнитопровод с обмоткой и тремя электродами для подключения их к трехфазному источнику АМ-сигнала. Используя ферритовые кольца с сечением не квадратной, а прямоугольной формы, можно получить вращающееся электрическое поле с соответствующей регулировкой коэффициентов усиления К₁ и К₂ в первом и втором резонансных усилителях, чтобы обеспечивалась одинаковая напряженность электрического поля в ферритовом кольце для соответствующих пар ленточных электродов. При действии циркулярно поляризованного (эллиптического в общем случае) электрического поля, вместо кругового, намагничивание ферритового кольца также имеет место, но с меньшей величиной. Это допускает вариацию величин фазовых сдвигов в фазосдвигающих цепочках.

В свою очередь из патента РФ №2617270 известна катушка для визуализации методом магнитоиндукционной томографии, которая содержит множество первых и множество вторых концентрических проводящих витков, расположенных в первой и второй плоскостях соответственно, причем вторая плоскость отделена от первой расстоянием между плоскостями, при этом множество первых витков соединены последовательно со множеством вторых витков. Система для визуализации методом магнитоиндукционной томографии содержит источник РЧ-энергии, катушку, соединенную с источником РЧ-энергии и схему измерения. Использование изобретений позволит проводить визуализацию методом магнитоиндукционной томографии с помощью одной катушки.

В качестве наиболее близкого аналога может быть рассмотрен прибор по патенту РФ №2366360. Изобретение предназначено для измерения импеданса биологических тканей. Устройство содержит синусоидальный генератор с регулируемой частотой выходного сигнала, электронный коммутатор, измерительный блок, измерительные электроды, аналоговый мультиплексор, широкополосный усилитель, преобразователь средневыпрямленного значения с перестраиваемой постоянной времени, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), трансверсальный цифровой фильтр, блок управления и обработки информации и индикатор. Изобретение обеспечивает расширение диапазона частот и рабочего диапазона измеряемых значений импеданса, повышение точности, возможность измерения удельных значений импеданса, статистической обработки и расчета различных функциональных параметров, выдачу результатов на индикатор. Однако, данному прибору также присущи недостатки, указанные выше.

Предложенный прибор с излучателем и устройством измерения работает следующим образом.

Для создания электромагнитного поля используют излучатель, состоящий из двух пластин расположенных в одной плоскости таким образом, что в одной пластине имеется отверстие, в котором расположена другая пластина. Пластины электрически изолированы друг от друга и от исследуемого участка. Излучатель может состоять из нескольких пластин, но минимум одна пластина должна иметь отверстия в своей плоскости, внутри которых располагаются другие пластины, и все они электрически связаны между собой и изолированы от пластины с отверстиями. Пластины подключены к генератору переменного напряжения частотой менее 100 кГц и с помощью АЦП и интерфейса связи сигналы подаются на ЭВМ, в частности, на смартфон, компьютер или ноутбук, где с помощью заданной программы измеряется и анализируется средняя мощность излучения (поглощения) в диапазоне частот 100 Гц - 20 кГц и измеряется спектр мощности излучения (поглощения) с возможностью определения спектральных характеристик видимых пиков на спектре.

Прибор работает следующим образом.

На излучатель от генератора переменного напряжения подается напряжение через сопротивление (для измерения протекающего тока). С помощью встроенного АЦП происходит измерение напряжения на излучателе и через интерфейс USB это значение поступает на смартфон, компьютер или ноутбук. Так как напряжение на излучатели отличается от синусоидальной формы, то с помощью программы быстрого преобразования Фурье (БПФ) определяют амплитуды гармоник и вычисляют мощность излучения. В режиме программы «анализатор спектра» можно наблюдать распределение по мощности гармоник излучаемого сигнала. Параметры генератора переменного напряжения постоянны и излучаемая мощность определяется только сопротивлением излучателя. Сопротивление излучателя зависит от конструктивных параметров излучателя и от электрической проводимости среды ее диэлектрической (ε) и магнитной проницаемости (μ).

Волновое сопротивление среды (ГОСТ Р 52002-2003 с. 42):

См. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники: Электромагнитное поле. Учебник для студентов вузов. - 7-е издание, М.: Высшая школа, 1978. С. 128-139

В хорошо проводящих средах, таких как металлы, преобладает значение В биологических тканях значение не велико и волновое сопротивление определяется значением диэлектрической проницаемости ε.

Для воздушной среды (См. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники: Электромагнитное поле. Учебник для студентов вузов. - 7-е издание, М.: Высшая школа, 1978. С. 150).

На фиг. 1 приведена электрическая эквивалентная схема клетки, см. Калакутский Л.И. Основы импульсной импедансометрии биологических тканей. ФБГОУ ВПО «Самарский государственный университет им. Академика СП. Королева» с. 67.

На фиг. 2 приведена зависимость диэлектрической проницаемости скелетной мышцы (сплошная линия) и 0.85% раствора NaCl в воде (штриховая лини) от частоты электрического поля, см. Б.И. Седунов, Д.А. Франк-Каменецкий. Диэлектрическая проницаемость биологических объектов. Успехи физических наук. 1963 г. Апрель. Т. LXXIX, вып. 4.

Диэлектрическая проницаемость клетки зависит от состояния клеточной мембраны, а проводимость среды определяется внеклеточной жидкостью. Диэлектрическая проницаемость крови 10², а клетки до 10⁶.

Это означает большую зависимость сопротивления среды от состояния клеток при данном методе измерения, поэтому измеряем общую эквивалентную проводимость (величину обратную сопротивлению).

Излучатель прикладывают к исследуемому участку и фиксируют спектральные характеристики электромагнитного поля и с учетом его поглощения значение проводимости. По появлению отклонений от заданных характеристик спектра и проводимости нормального состояния определяют наличие отклонения, что может быть следствием патологии.

В настоящее время изготовлено несколько опытных экземпляров прибора «Кибер-Доктор» (прибор «КД»). Прибор «КД» подключается через USB порт к компьютеру, смартфону или ноутбуку. Данное устройство не подменяет УЗИ или МРТ, но, позволяет с помощью простого измерения быстро ответить на вопрос, есть ли в ткани или органе подозрения на отклонение от заданной нормы. Например, в случае известной патологии требуется проводить серьезный анализ состояния пациента, чтобы определить динамику развития патологии. Предложенное устройство позволяет отслеживать динамику без использования вредных для организма излучений и методик исследования, чтобы контролировать состояние и оценить риск отклонения и возможность патологии, и в случае необходимости принять решение о более серьезных исследованиях. Например, при помощи прибора "КД" можно контролировать состояние кожи, в том числе после косметических процедур, чтобы определить степень воздействия и последствия. Важно отметить, что речь идет о безопасном исследовании, которое можно проводить регулярно и даже самостоятельно, чтобы контролировать состояние и динамику при наличии необходимости или в целях профилактики. В этом смысле прибор выполняет профилактические функции исследования, но не заменяет собой медицинские исследования, утвержденные для использования во врачебной практике.

Используются не электроды, а излучатель-антенна, которая электрически изолирована от пациента. Подача напряжения переменной частоты на излучатель от генератора осуществляется через сопротивление, что обеспечивает возможность вычисления мощности излучения, при известном напряжении генератора и измеренном напряжении на излучателе. Наиболее удобная форма пластин и отверстий это круглая или эллиптическая форма, однако, отверстия могут быть произвольной формы.

Минимальный зазор с пластиной(ами) в отверстии определяется только возможностями технологии изготовления, а максимальный зазор только уменьшает площадь пластины излучателя. Площадь пластины излучателя должна быть существенно больше площади поверхности проводников через которые излучатель подключен к генератору переменного напряжения).

Прибор должен иметь хорошую эргономику, чтобы было удобно держать прибор и при перемещении по телу пациента не возникало неприятных ощущений от возможного трения, т.е. без острых углов. Кабель интерфейса должен быть достаточной длины и гибким для подключения к компьютеру.

Известные аналоги излучателя это пластины, расположенные в одной плоскости. Пластины круглые или квадратные, а также в виде двух гребней, расположенных взаимно в зазорах.

В качестве материала для пластин может использоваться фольгированный стеклотекстолит и медная фольга.

Для обследования пазух носоглотки и для обследования шейки матки внутренняя пластина излучателя имеет штыревой излучатель диаметром менее 4 мм длиной от 15 до 100 мм.

Для экспериментальных целей прибором «КД» были обследованы телята и два стада коров по 200 голов. Обследования телят проводили сотрудники Всероссийского научно-исследовательского института экспериментальной ветеринарии имени К.И. Скрябина и Я.Р. Коваленко под руководством академика И.М. Гулюкина в опытном хозяйстве института в поселке Конобеево М.О. Обследование коров проводили на ферме «Алексеевское» АО «Совхоз Москворецкий» Одинцовского района М.О. Результаты обследований приведены в таблице 1.

Результаты обследования телят совпали с имеющимися результатами анализов крови и мочи, полученными ранее.

На фиг. 3 приведена диаграмма измерений для первого стада коров.

По оси X порядковый номер коровы при обследовании. По оси Y измеренное значение проводимости в нСм (нано Сименс).

Результаты обследования первого стада коров позволили выявить больных коров (10%) и выделить группу риска (15%).

На фиг. 4 приведена диаграмма измерений для второго стада коров.

Результаты обследования второго стада коров выявили больных (20%) и значительную группу риска (25%) и подтвердили эффективность медикаментозного лечения применяемого по отношению к первому стаду коров.

Создаваемое предложенным излучателем электромагнитное поле симметрично в одной плоскости. Для этого использованы пластины и отверстия круглой формы. В этой связи исключается субъективный фактор, связанный с ориентацией излучателя. Электромагнитное поле также сконцентрировано между пластинами и ограничено большей пластиной, внутри которой расположена вторая пластина, поэтому поле излучения и поле поглощения практически совпадают. Мощность излучения при данном способе не превышает 1 мкВт, и с учетом частоты не более 20 кГц является безопасным методом исследования. Эта мощность на порядки меньше мощности излучения наушников современных гаджетов в том же диапазоне частот.

Специалисты компании ООО «РОДЕ И ШВАРЦ РУС» провели измерение спектра и мощности излучения прибора «КД» с помощью прибора анализатора спектра и сигналов R&S FSV (Roshde & Schwarz) и активной штыревой антенны для измерения напряженности электрического поля R&S HFH2-Z6E (Roshde & Schwarz) на расстоянии 1 см от излучателя прибора «КД». На фиг. 5 показана соответствующая диаграмма спектра. На спектре видны пики на частотах ~5,65 кГц ~18 дБмкВ. Добавляем к уровню как минимум +10 дБ ~28 дБмкВ, поскольку коэффициент калибровки антенны 10 дБ учитывается анализатором с 8,3 кГц, получаем далее ~11,3 кГц ~38 дБмкВ, далее ~17 кГц ~42 дБмкВ (шаг деления по частоте 1,6 кГц).

Таким образом, прибор обеспечивает безопасную диагностику и позволяет исключить влияние субъективных факторов при измерениях, обеспечивая возможность объективной диагностики с определением отклонения от нормы или заданных характеристик. Прибор можно адаптировать для определения локальных патологий биологических тканей, внутренних органов при полостных операциях, определении патологии участков кожи, имеющих отклонения вследствие нарушения водного баланса, кровотока, лимфотока. При этом исключается возможность механического и теплового травмирования исследуемого органа при измерениях.

Изобретение относится к области создания электромагнитного поля и измерения характеристик электромагнитного поля для целей использования при диагностике биологических тканей, органов и организма в целом и основано на возможности измерения поглощения различными средами (биологическими и проводящими) электромагнитного поля низкой частоты в ближней зоне. Предложен прибор для создания электромагнитного поля и измерения его поглощения проводящей средой, содержащий конструктивно взаимосвязанные генератор переменного напряжения, излучатель электромагнитного поля и средства измерения поглощения электромагнитного поля. При этом используется излучатель, обеспечивающий создание тороидального электромагнитного поля, содержащий, по крайней мере, две круглые пластины, выполненные и расположенные в одной плоскости таким образом, что в одной пластине имеется, по крайней мере, одно отверстие, в котором расположена, по крайней мере, одна другая пластина, при этом пластина с отверстием электрически изолирована от других пластин, а создаваемое электромагнитное поле симметрично в одной плоскости, при этом измерение поглощения электромагнитного поля осуществляется с помощью программы быстрого преобразования Фурье в ЭВМ с определением амплитуд гармоник, вычислением мощности излучения и распределением по мощности гармоник излучаемого сигнала, при этом генератор переменного напряжения обеспечивает работу излучателя на частоте менее 100 кГц. Использование прибора обеспечивает безопасную диагностику, позволяет исключить влияние субъективных факторов при измерениях, обеспечивая возможность объективной диагностики с определением отклонения от нормы или заданных характеристик. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

1. Прибор для создания электромагнитного поля и анализа его поглощения проводящей средой, такой как биологические ткани и органы, содержащий конструктивно взаимосвязанные генератор переменного напряжения, излучатель электромагнитного поля, средства измерения, а также ЭВМ, отличающийся тем, что используется излучатель-антенна, обеспечивающий создание тороидального электромагнитного поля в ближней зоне, содержащий, по крайней мере, две пластины круглой или эллиптической формы, выполненные и расположенные в одной плоскости таким образом, что в одной пластине имеется, по крайней мере, одно отверстие, в котором расположена, по крайней мере, одна другая пластина, при этом пластина с отверстием электрически изолирована от других пластин, а создаваемое электромагнитное поле симметрично в одной плоскости, генератор переменного напряжения обеспечивает работу излучателя-антенны на частоте менее 100 кГц, подача напряжения переменной частоты на излучатель-антенну от генератора осуществляется через сопротивление, что обеспечивает возможность вычисления мощности излучения при известном напряжении генератора и измеренном напряжении на излучателе-антенне, с помощью аналого-цифрового измерительного преобразователя происходит измерение напряжения на излучателе-антенне и с помощью заданной программы в ЭВМ определяется средняя мощность излучения и спектр мощности излучения с учетом поглощения электромагнитного поля проводящей средой, при этом излучатель-антенну прикладывают к исследуемому участку, фиксируют спектральные характеристики электромагнитного поля и с учетом его поглощения проводящей средой значение проводимости, по появлению отклонений от заданных характеристик спектра и проводимости нормального состояния, определяют наличие отклонения.

2. Прибор по п. 1, в котором параметры генератора переменного напряжения постоянны, а излучаемая мощность определяется только сопротивлением излучателя-антенны.

3. Прибор по п. 1, в котором сопротивление излучателя-антенны зависит от конструктивных параметров излучателя-антенны и от электрической проводимости среды.

4. Прибор по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что излучатель-антенна содержит больше двух пластин, при этом одна пластина имеет, по крайней мере, одно отверстие в своей плоскости, внутри которых располагаются другие пластины, при этом все пластины электрически связаны между собой и изолированы от пластины с отверстием.

5. Прибор по п. 1, в котором излучатель-антенна подключен к генератору переменного напряжения частотой менее 100 кГц, с помощью АЦП и интерфейса связи сигналы подаются на ЭВМ, в частности, смартфон, компьютер или ноутбук.

6. Прибор по п. 1, в котором излучатель-антенна электрически изолирована от проводящей среды.

7. Излучатель-антенна тороидального электромагнитного поля, содержащий, по крайней мере, две пластины круглой или эллиптической формы, выполненные и расположенные в одной плоскости таким образом, что в одной пластине имеется, по крайней мере, одно отверстие, в котором расположена, по крайней мере, одна другая пластина, при этом пластина с отверстием электрически изолирована от других пластин, а создаваемое электромагнитное поле симметрично в одной плоскости.

8. Излучатель-антенна по п. 7, отличающийся тем, что содержит больше двух пластин, при этом одна пластина имеет, по крайней мере, одно отверстие в своей плоскости, внутри которых располагаются другие пластины, при этом все пластины электрически связаны между собой и изолированы от пластины с отверстием.

9. Излучатель по п. 7, отличающийся тем, что подключен к генератору переменного напряжения частотой менее 100 кГц.

10. Излучатель по п. 7, в котором отверстие имеет круглую или овальную форму, а в случае нескольких отверстий они симметричны.