способ для определения периода овуляции и устройство для его реализации

Формула изобретения

1. Способ определения периода овуляции, включающий приведение в контакт слизистых выделений с электродами датчика и последующее измерение в течение менструального цикла полярной проводимости слизистых выделений, позволяющее опосредованно определить концентрацию гормона в крови, и по полученному максимальному значению полярной проводимости определяют период овуляции, отличающийся тем, что измерение полярной проводимости слизистых выделений в каждом акте измерения осуществляют в импульсном режиме, в неоднородном электрическом поле, сформированном между электродами датчика, в момент подачи напряжения на электроды упомянутого датчика.

2. Устройство для определения периода овуляции, содержащее датчик с электродами, имеющими отличные друг от друга площади контактных поверхностей, формирующих неоднородное электрическое поле, схему обработки сигнала, включающую блок выделения полезного сигнала и блок преобразования полезного сигнала в цифровой код, выход которой соединен со входом цифрового индикатора, и источник питания, подключенный к упомянутым элементам устройства, отличающееся тем, что в нем блок выделения полезного сигнала содержит нагрузочный резистор, включенный последовательно с датчиком, два повторителя, вход одного из которых подключен к электродам датчика и упомянутому резистору, а выход соединен со входом второго повторителя, выход которого соединен со входом блока преобразования полезного сигнала в цифровой код, при этом упомянутые электроды датчика выполнены из химически однородного материала.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области медицины и ветеринарии, а конкретно к акушерству и гинекологии, и может быть использовано в процессе диагностики физиологического состояния женской репродуктивной системы, планировании беременности или принятия мер для предохранения от нежелательной беременности. Оно может широко использоваться в животноводстве при определении периода овуляции у животных.

В настоящее время гинекологическая наука и практика располагают широким арсеналом методик определения периода овуляции и средств, их реализующих, основанных на различных принципах, положенных в основу их функционирования. Можно выделить два направления, активно развивающиеся: ультразвуковая диагностика и гормональный мониторинг.

Известен способ диагностики овуляции, заключающийся в измерении в биологических тканях скорости сдвиговых волн по времени пробега переднего фронта импульса волны между приемным и излучающим, изгибными пьезопреобразователями. Поочередно прикладывают датчик на сосок правой, а затем левой молочной железы, регистрируют время распространения поперечной сдвиговой волны в тканях соска и по максимальному значению устанавливают день и сторону локализации овуляции (авторское свидетельство СССР №1378812, МПК 6 А 61 В 5/05, 1984).

Известен способ диагностики биологической готовности женщины к родам, заключающийся в измерении скорости распространения сдвиговой волны в коже сосков молочных желез, проведении пульсирующей вакуум-стимуляции каждого соска молочной железы с помощью декомпрессионной камеры, имитирующей губы и ротовую полость младенца, повторное измерение скорости распространения сдвиговой волны в коже правого и левого сосков и при уменьшении скорости распространения сдвиговой волны на 3 м/с и более диагностируют биологическую готовность к родам (авторское свидетельство СССР №1380726, МПК 6 А 61 В 5/05, 1985).

Известен также способ определения овуляции путем ультразвуковой диагностики, в процессе которой регистрируют пульсовой индекс маточной артерии на влагалищной доплерэхограмме, а приближение овуляции определяют по динамике изменения величины регистрируемого показателя (патент РФ №2013989, МПК 6 А 61 В 5/00, 1991).

Однако известные способы акустической диагностики не позволяют получать точных прогностических данных о наступлении овуляции, и их можно рассматривать только как экспресс-методы.

Более точные и полные диагностические данные о наступлении овуляции получают, используя гормональные способы определения овуляции.

Известен гормональный способ определения периода овуляции, заключающийся в приведение электродов датчика в контакт со слизистыми выделениями организма, в качестве которых используют слюну или цервикальную слизь, и измерении в течение менструального цикла разности редокс-потенциалов между электродами, выполненными из разнородных по химическому составу материалов, и определение периода овуляции по максимальному значению измеренного параметра (патент РФ №2128943, МПК 6 А 61 В 5/05, 1999).

Данный способ по сравнению с упомянутыми выше акустическими способами диагностики позволяет в значительной степени повысить точность определяемого периода овуляции, однако для его реализации необходимы стационарные условия и соответствующее приборное обеспечение.

Наиболее близким к заявленному изобретению в части способа по технической сущности и достигаемому при использовании результату является способ определения периода овуляции, включающий приведение в контакт электродов датчика со слизистыми выделениями и последующее измерение в течение менструального цикла полярной проводимости слизистых выделений в неоднородном электрическом поле, позволяющее опосредованно определить концентрацию лютеинизирующего гормона в крови, а по полученному максимальному значению полярной проводимости определяют период овуляции (патент РФ №2180443, МПК 6 А 61 В 5/05, А 61 В 10/00, 2001).

В известном способе устранены большей частью недостатки, характерные для указанных выше технических решений, представляющих известный уровень техники, что позволило повысить точность определения периода овуляции до нескольких часов. Известно, что данный способ основан на изменении калиево-натриевого баланса в сторону калия, концентрация которого в слизистых выделениях организма повышается как минимум на порядок по мере наступления начала овуляции. Это изменяет тонкую структуру аминокислот белка слизистых выделений, что и фиксируется по изменению полярной проводимости слизистых выделений. Величина полярной проводимости не постоянна и меняется со временем, т.е. она является случайной величиной. Неопределенность момента определения проводимости в слизистых выделениях в каждом акте измерения и является одним из существенных недостатков известного способа. Кроме того, длительное воздействие электрического поля приводит к существенным изменениям в тонкой структуре аминокислот белка слизистых выделений, и измеренная величина проводимости в этом случае не несет информации о состоянии тонкой структуры белка, что в итоге вносит определенную погрешность в достоверность измеряемого параметра.

Известно устройство для определения периода овуляции, содержащее датчик с двумя электродами, выполненными из различных металлов, подсоединенный к измерительному прибору. В процессе работы прибора измеряют электрические параметры, зависящие только от окислительных или восстановительных свойств влагалищных выделений, по которым определяют начало периода овуляции (патент RF 2230328, МПК А 61 В 10/00, 1974 г.). Использование информации только об окислительно-восстановительных свойствах влагалищных выделений обуславливает недостаточную точность определения начала периода овуляции.

Известно также устройство для определения периода овуляции, включающее электроды, закрепленные в держателе из диэлектрика, выполненные из разнородных по химическому составу материалов и подсоединенные к потенциометрической схеме, содержащей компаратор, один из входов которого соединен с упомянутыми электродами, а выход - со входом индикаторного устройства, второй вход компаратора соединен с задатчиком порога срабатывания, подсоединенного к источнику стабильного напряжения (патент РФ №2128943, МПК 6 А 61 В 5/05, 1999). В связи с тем, что для определения периода овуляции используют разность редокс-потенциалов, повышается точность определения искомого параметра. Однако достоверность определения искомого параметра недостаточна.

Наиболее близким к заявленному изобретению в части устройства по технической сущности и достигаемому при использовании результату является устройство для определения периода овуляции, включающее датчик с электродами, имеющими отличные друг от друга площади контактных поверхностей для формирования неоднородного электрического поля между электродами, схему обработки сигнала, содержащую блок выделения полезного сигнала и блок преобразования полезного сигнала, при этом индикатор выполнен в виде цифрового табло (патент РФ №2195863, МПК 6 А 61 В 5/05, А 61 В 10/00, 2001).

Известное устройство позволило устранить в основном недостатки, присущие аналогичным техническим решениям, характеризующим известный уровень техники, и повысить точность определения начала периода овуляции. Однако, как упоминалось выше, полярная проводимость является функцией времени и ее величина информативна к состоянию тонкой структуры белка только очень короткое время. Длительное воздействие электрического поля приводит к существенным изменениям в тонкой структуре аминокислот белка слизистых выделений. Начало процесса измерения проводимости слизистых выделений по времени в каждом акте измерения является неопределенным. Поэтому полученное значение полярной проводимости является случайной величиной, т.к. проводимость слизистых выделений, как отмечалось выше, есть функция времени. Таким образом, сопоставление случайных величин значений проводимости слизистых выделений вносит существенную погрешность в достоверность измеряемого параметра - периода овуляции.

Задача, положенная в основу заявленного изобретения, заключается в создании способа определения периода овуляции и устройства для его реализации, свободного от недостатков, присущих техническим решениям, представляющим известный уровень техники, за счет расширения использования информационной базы процессов, протекающих в диагностируемых организмах.

Технический результат, достигаемый при реализации заявленного изобретения, заключается в создании технического решения, обладающего более высокой достоверностью и точностью (до нескольких часов) определения начала периода овуляции.

Задача, положенная в основу заявленного изобретения, с достижением упомянутого выше технического результата решается в части способа за счет того, что в известном способе определения периода овуляции, включающем приведение в контакт слизистых выделений с электродами датчика и последующее измерение в течение менструального цикла полярной проводимости слизистых выделений, позволяющее опосредованно определить концентрацию гормона в крови и по полученному максимальному значению полярной проводимости определить период овуляции, измерение полярной проводимости слизистых выделений в каждом акте измерения осуществляют в импульсном режиме в неоднородном электрическом поле, сформированном между электродами датчика сразу после подачи напряжения на электроды упомянутого датчика.

Задача, положенная в основу заявленного изобретения, с достижением упомянутого выше технического результата решается в части устройства за счет того, что в известном устройстве для определения периода овуляции, содержащем датчик с электродами, имеющими отличные друг от друга площади контактных поверхностей, формирующих неоднородное электрическое поле, схему обработки сигнала, включающую блок выделения полезного сигнала и блок преобразования полезного сигнала в цифровой код, выход которой соединен со входом цифрового индикатора, и источник питания, подключенный к упомянутым элементам устройства, блок выделения полезного сигнала содержит нагрузочный резистор, включенный последовательно с датчиком, два повторителя, один из которых - детектирующий - подключен к электродам датчика и упомянутому резистору, а выход повторителя соединен с конденсатором, запоминающим значение напряжения на резисторе, и со входом второго повторителя, выход которого соединен со входом блока преобразования полезного сигнала в цифровой код, при этом упомянутые электроды датчика выполнены из химически однородного материала.

Изобретение иллюстрируется графическим материалом, где на фиг.1 показана принципиальная схема устройства; на фиг.2 приведена зависимость изменения падения напряжения на нагрузочном сопротивлении от времени; на фиг.3 представлены основные фазы развития фолликулы, концентрации эстрадиола 17 в крови, концентрации общего лизоцима белка в вагинальной слизи и показания прибора в период “охоты”.

Как отмечалось выше, известно влияние на калиево-натриевый баланс организма его гормонального фона и использование концентрации в крови лютенизирующего гормона для определения периода овуляции. В результате проведенных авторами исследований было установлено, что под воздействием электрического поля тонкая структура белка аминокислот быстро разрушается и измеренное значение проводимости в этом случае уже не несет информации о реальном состоянии тонкой структуры белка. В этой связи предложено измерение проводимости осуществлять в импульсном режиме, позволяющем зафиксировать величину полярной проводимости в момент появления неоднородного электрического поля в датчике. Т.е. в каждом акте измерения величины полярной проводимости слизистых выделений начало измерения проводимости строго определено во времени и соответствует моменту подачи напряжения на электроды датчика. Это позволило измерять максимальное значение проводимости слизистых выделений при максимальной концентрации в крови лютенизирующего гормона.

Способ определения периода овуляции в соответствии с настоящим изобретением реализуется следующим образом. На поверхность электродов датчика 1, создающих неоднородное электрическое поле в слизистых выделениях, наносятся выделения для создания электрического поля во всем объеме исследуемой среды. При подаче напряжения на электроды датчика в слизистых выделениях возникает неоднородное электрическое поле, под действием которого происходит поступательное движение многомерных органических цепочек и их частичный “разворот”. Таким образом, можно представить действие неоднородного электрического поля на тонкую структуру белка аминокислот, в результате чего возникает полярная проводимость слизистых выделений. Следует учесть, что в слизистых выделениях имеются ионы. Когда напряжение на электродах датчика 1 возрастает импульсно, то ионная проводимость в начальный момент больше, чем полярная, что нежелательно, т.к. отсутствует четко выраженное максимальное значение проводимости. Поэтому напряжение на электродах датчика 1 возрастает от 0 до 3 В за 10-15 мкс. В этом случае ионная проводимость является фоном полярной проводимости.

В соответствии с Данноновским равновесием при увеличении концентрации ионов К, тонкая структура белка аминокислот становится “короче”, их инертность меньше, а подвижность выше. В дальнейшем под воздействием поля в слизистых выделениях наступает динамическое равновесие с преобладанием ионной проводимости.

Способ в соответствии с настоящим изобретением реализуется устройством, функциональная схема которого приведена на фиг.1.

Устройство состоит из датчика 1 с электродами, нагрузочного сопротивления 2, двух повторителей 3 и 4, один из которых - повторитель 3 - является детектирующим, конденсатора 5, блока преобразования полезного сигнала в цифровой код 6, жидкокристаллического цифрового индикатора 7, источника питания 8, аккумулятора 9, сетевого адаптера 10. Прибор питается от собственных аккумуляторных батарей 9 с возможностью подзарядки от сети 220 В. Заряд аккумуляторных батарей обеспечивает интенсивную работу прибора в течение нескольких суток. Для подзарядки аккумуляторных батарей используется внешний сетевой адаптер 10 (преобразователь 220 В - 9 В). Блок питания 8 обеспечивает необходимым питанием все блоки устройства и режим заряда аккумуляторов при подсоединении внешнего сетевого адаптера 10.

Устройство функционирует следующим образом. Проба слизистых выделений, взятых у испытуемого млекопитающего, наносится с условием полного заполнения поверхности датчика. В том случае, если у особей взять достаточное количество слизистых выделений сложно или они слишком густые, пористый материал, используемый для взятия пробы, предварительно смачивается физиологическим раствором и после взятия пробы содержимое пористого материала отжимается на поверхность датчика.

Датчик 1 при подключении к источнику питания 8 создает в исследуемых слизистых выделениях, нанесенных на поверхности электродов датчика, неоднородное электрическое поле. Для этого электроды датчика 1 выполняют из химически однородного материала, но с различающимися друг от друга площадями контактных поверхностей, между которыми и формируется неоднородное электрическое поле.

После поступления напряжения от источника питания на электроды датчика 1, потенциал в точке а схемы, равен падению напряжения на резисторе 2. Зависимость от времени напряжения (потенциала) в точке a (Ua) представлена на фиг.2. Напряжение Ua через буферный каскад (детектирующий повторитель 3) поступает на конденсатор 5, который заряжается до значения Ua. Сопротивления входа буферного каскада (повторитель 4) и выхода буферного каскада (детектирующий повторитель 3) настолько велики, что позволяют сохранить потенциал на конденсаторе 5 неизменным в течение продолжительного времени. За это время оператор фиксирует показания жидкокристаллического индикатора 7, на вход которого поступает сигнал с аналого-цифрового преобразователя 6, непрерывно производящего обработку сигнала с выхода повторителя 4. Таким образом, обеспечивается измерение величины пропорциональной максимальной полярной проводимости в данном акте измерения.

Предлагаемое изобретение было опробировано в ряде регионов Российской Федерации. Так на Старожиловском конном заводе в соответствии с настоящим изобретением были покрыты 240 кобыл. Одновременно у этих кобыл были взяты анализы крови на эстрадиол 17. Основные результаты эксперимента приведены на фиг.3, где на фиг.3А показаны условно основные фазы развития фолликулы, на фиг.3В - концентрация на эстрадиола 17 в крови, на фиг.3С - концентрация общего белка и лизоцима в вагинальной слизи, на фиг.3Д - показания прибора в период созревания фолликулы. Как следует из полученных результатов, максимальное изменение проводимости в слизистых выделениях соответствует максимуму концентрации в крови эстрадиола 17. Поэтому более точное определение достижения этого момента посредством измерения величины полярной проводимости в строго определенное время позволило существенно повысить точность определения периода овуляции. В конечном итоге получение более точной информации о наступлении периода овуляции позволит более эффективно ее использовать во всех сферах применения настоящего изобретения.