способ диагностики состояния биообъектов и устройство для его реализации

Формула изобретения

1. Способ диагностики состояния биообъектов, основанный на регистрации дистанционного изменения свойств чувствительного элемента датчика под воздействием физического поля биообъекта, отличающийся тем, что чувствительный элемент датчика выполнен из диэлектрика с линейной поляризационной характеристикой, а в качестве регистрируемых свойств указанного датчика используют изменение диэлектрической проницаемости его элемента, по которому судят о состоянии биообъекта.

2. Устройство для диагностики состояния биообъектов, содержащее датчик с чувствительным элементом, являющийся частотозадающим элементом ВЧ-автогенератора, который связан с преобразователем сигнала, связанным с индикатором, и блок питания, отличающееся тем, что датчик является емкостным датчиком, а чувствительный элемент датчика выполнен в виде диэлектрика с линейной поляризационной характеристикой и высокой стабильностью при температурных изменениях, преобразователь сигнала выполнен по аналогово-импульсной схеме, а ВЧ-автогенератор заключен в экранирующий кожух.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине, биологии, физике и может быть использовано для безынвазивной регистрации физических полей биообъектов и их изменений при воздействии на биообъект различных факторов (внешних и внутренних), а также при исследовании и индикации физических полей, обладающих низкими уровнями энергетики.

Известны различные методы регистрации состояния биообъектов. Большинство из них основано на анализе изменения внешних сигналов различной природы при взаимодействии их с исследуемым объектом (например, реография, УЗИ, рентген, компьютерная томография и т.п.).

К основным недостаткам этих методов можно отнести значительные ошибки и малую достоверность результатов регистрации. Это объясняется прямым воздействием на биообъект сигналов различной природы и интенсивности, что приводит к возмущению биообъекта или отдельных его органов и, как следствие, приводит к ошибкам в диагностике, в некоторых случаях, кроме того, наблюдаются вредные воздействия этих сигналов на биообъект.

Известны также способы регистрации сигналов, непосредственно исходящих от биообъекта. К ним можно отнести тепловидение - регистрация теплового поля биообъекта, а также случаи восприятия поля биообъекта экстрасенсами. Недостатком первого способа является сложность его реализации (индентификация, избирательность и т. п.) и, как следствие, низкая достоверность диагностирования. Что касается второго способа, то он основан на субъективном восприятии экстрасенса.

Наиболее близким решением к предлагаемому можно считать изобретение "Способ диагностики состояния биообъектов и устройство для его реализации" по патенту РФ 2129407, МКИ А 61 В 5/05 от 30.12.97 г.

Способ основан на введении в поле биообъекта датчика с мембраной, изготовленной из эпидермиса (например, чешуя рыбы), свойства которой, по мнению авторов, изменяются под воздействием излучения биообъекта, а о состоянии исследуемого объекта судят по отклонению опорной частоты датчика.

Для реализации способа в указанном патенте предложено устройство, содержащее ВЧ-генератор, преобразователь частоты - число и индикатор, причем датчик с мембраной из эпидермиса выполнен в виде колебательного контура ВЧ-генератора.

Основными недостатками прототипа, как и в уже известных методах, являются нестабильность и, как следствие, недостаточная точность в диагностике.

Однако анализ результатов практического использования известного способа и устройства подтвердил правильность выбранного направления исследований - регистрация дистанционного изменения свойств чувствительного элемента датчика под воздействием физического поля биообъекта.

Наиболее важная информация о состоянии биообъекта может быть получена из оценок электрофизических характеристик пограничной ткани кожи биообъекта - эпидермиса (В. Е.Манойлов. "Электричество и человек"// Л., Ленинград, Энергоиздат, 1982 г.).

Эпидермис в системе электрической регуляции представляет ту физическую среду, на которой "записывается" информация о состоянии органов биообъекта в виде поверхностного динамического распределения зарядов. Процессы метаболизма должны поддерживать это распределение в здоровом организме на определенном уровне значений. Изменения этих значений в распределении зарядов на эпидермисе связаны с нарушением нормального функционирования органов и тканей биообъекта.

Заряды, распределенные на эпидермисе, создают вокруг биообъекта электрическое поле. С помощью датчика, реагирующего на это поле, можно определить состояние биообъекта. Если датчик при этом не оказывает влияния на поле биообъекта, то это обеспечит повышение достоверности результатов.

Предлагаемый способ, также как и известный, позволяет определять состояние физического поля биообъекта путем регистрации дистанционных изменений свойств чувствительного элемента датчика под воздействием этого поля. В качестве такого элемента в известном способе был использован эпидермис. Однако всесторонние исследования известного прибора показали, что под воздействием поля биообъекта меняются не свойства эпидермиса, а свойства чувствительного элемента датчика, в схему которого был включен эпидермис. Опыты показали, что исключение эпидермиса не влияет на параметры датчика, а следовательно, добиться улучшения результатов измерений можно только за счет совершенствования взаимодействия поля биообъекта и чувствительного элемента датчика.

Задача предлагаемого решения - повышение достоверности результатов и стабильности работы устройства.

Для решения поставленной задачи в способе диагностики состояния биообъектов, основанном на регистрации дистанционного изменения свойств чувствительного элемента датчика под воздействием физического поля биообъекта, чувствительный элемент датчика выполнен из диэлектрика с линейной поляризационной характеристикой, а в качестве регистрируемых свойств указанного датчика используют изменение диэлектрической проницаемости его элемента, по которому судят о состоянии биообъекта.

Устройство для реализации данного способа содержит датчик с чувствительным элементом, который является частотозадаюшим элементом ВЧ-автогенератора, преобразователь сигнала, индикатор и блок питания. Для решения поставленной задачи в него введены существенные конструктивные усовершенствования. Чувствительный элемент датчика выполнен в виде диэлектрика с линейной поляризационной характеристикой и высокой стабильностью при температурных изменениях, преобразователь сигнала выполнен по аналого-импульсной схеме, а ВЧ-автогенератор заключен в экранирующий кожух.

Использование для измерения предлагаемого датчика с линейной поляризационной характеристикой позволяет исключить нестабильность показаний и тем самым повысить достоверность измерений.

Выполнение датчика в виде частотозадающего элемента ВЧ-автогенератора, а преобразователя сигнала по аналого-импульсной схеме позволит повысить чувствительность датчика, а наличие экранирующей защиты снижает влияние собственного физического поля датчика на измеряемый объект, что также способствует повышению стабильности работы и достоверности результатов.

Алгоритм диагностики состояния биообъекта с помощью предлагаемого способа заключается в следующем.

Информацией о состоянии биообъекта являются уровень электрического поля, который поддерживается нормально функционирующими органами биообъекта, а также изменения этого уровня в зонах патологии.

При введении датчика в это поле и сканировании его вдоль поверхности биообъекта происходит воздействие поля на чувствительный элемент датчика, в результате чего изменяются его параметры, в частности диэлектрическая проницаемость его чувствительного элемента. Это преобразуется в изменение частоты ВЧ-автогенератора, которая и фиксируется. По отклонениям этой частоты от нормы судят о состоянии биообъекта.

При введении датчика в поле биообъекта поле датчика не должно вносить заметных возмущений в исследуемое электрическое поле. Выполнение этого условия обеспечивает безинвазивность и бесконтактность способа.

Способ реализуется с помощью устройства, показанного на чертеже.

В датчике 1 чувствительный элемент 2 выполнен в виде диэлектрика с линейной поляризационной характеристикой и высокой стабильностью при температурных изменениях. Датчик является частотозадающим элементом ВЧ-автогенератора 3, который заключен в экранирующий экран 4. При этом ВЧ-автогенератор 3 соединен с преобразователем сигнала 5, который выполнен по аналого-импульсной схеме. Преобразователь 5 соединен с индикатором 6, и все блоки соединены с блоком питания 7.

Схема датчика представляет собой набор резисторов, емкостей и индуктивностей, распределенных в пространстве в определенной геометрической последовательности и электрически связанных с ВЧ-автогенератором. При этом чувствительным элементом датчика является материал, относящийся к классу керамик с линейной поляризационной характеристикой и минимальным ТКЕ (см. Ю. В.Корицкий. "Электротехнические материалы". - М.: "Энергия", 1968 г.).

Чувствительный элемент предлагаемой конструкции представляет собой сильно неравновесную систему (см. И.Пригожин, И.Стенгерс. "Порядок из хаоса", перевод с английского, Эдиториал УРСС, Москва, 2000 г.). При таком свойстве системы малейшее внесение возмущения (сигнала биообъекта) приводит к резкой ее разбалансировке, что влечет изменение частоты ВЧ-автогенератора.

Таким образом удалось получить прибор высокой чувствительности, который позволил регистрировать слабые сигналы поля биообъекта и их изменения.

Устройство работает следующим образом. Перед началом обследования задается базовая частота (_o) ВЧ-автогенератора. Далее датчиком прибора дистанционно сканируют по поверхности биообъекта (тела человека, туловища животного и т.д.).

В результате взаимодействия с полем биообъекта происходит изменение диэлектрической проницаемости чувствительного элемента датчика, которое пропорционально изменению электрического поля в зоне диагностики. Это изменение приводит к изменению емкости датчика и, как следствие, к изменению частоты ВЧ-автогенератора.

Сигнал о разности частот обрабатывается преобразователем 5, который выполнен по аналогово-импульсной схеме, и поступает на индикатор 6. Индикатор может быть цифровым, звуковым, световым или комбинированным.

В случае превышения разности частоты заданного значения включается звуковой сигнал. В качестве заданного значения выбирается разность частоты, соответствующая определенной глубине патологии. Эти значения можно заранее откалибровать.

Предлагаемый датчик прост в изготовлении, имеет малый вес и габариты, удобен и стабилен в условиях эксплуатации.

Для стационарных лабораторных исследований на основе этого устройства можно создавать диагностические компьютерные комплексы с двух- и трехкоординатным сканированием датчиками над поверхностью поля биообъекта. Запись сигналов с датчиков может производиться на дисплее компьютера и создаваться топологическая карта биообъекта.

На таких комплексах, кроме диагностики, можно исследовать воздействие различных факторов (в том числе лекарств) на биообъект.

Особенно удобен такой прибор в нестационарных условиях, что позволяет оперативно обследовать любой биообъект.

Исследования работы прибора, проведенные на животных и добровольцах, включая разработчиков прибора и их родных, показали наличие связи между патогенезом и показаниями прибора, а также качественной зависимости показаний прибора от глубины патологии.

Кроме того, исследования, проведенные на животных в Санкт-Петербургской Академии ветеринарной медицины, однозначно показали что, "в результате проведенной работы по испытанию прибора было достоверно установлено, что прибор выявляет аномальные зоны, расположенные в прямой проекции от пораженных органов и тканей" (см. "Заключение на испытания ветеринарного диагностического прибора "ДЕЛАБ" (торговое название ПСИ-021), Санкт-Петербургская Государственная Академия ветеринарной медицины, г. Санкт-Петербург, 29 апреля 1998 г. ). Обследования детей от 3 до 12 лет, проведенные под руководством профессора, доктора медицинских наук Иовы С.М. в детской клиники им. Раухфуса, также подтвердили работоспособность прибора по выявлению патологических изменений на мозге больных детей.