устройство для определения состояния биологического объекта

Формула изобретения

Устройство для определения состояния биологического объекта, включающее генератор электронных импульсов, прозрачную пластину, снабженную электродом, выполненным в виде нанесенного на нее слоя оптически прозрачного токопроводящего материала, объектив, оптоэлектронный цифровой преобразователь, компьютер и блок представления информации, при этом выход генератора соединен с электродом, а первый выход компьютера соединен со входом блока представления информации, отличающееся тем, что снабжено одной или более дополнительными прозрачными пластинами с нанесенными на них электродами, а также одним или более дополнительными объективами и одним или более дополнительными оптоэлектронными цифровыми преобразователями, при этом количество дополнительных объективов и оптоэлектронных цифровых преобразователей соответствуют количеству дополнительных прозрачных пластин с нанесенными на них электродами, а также дополнительно снабжено блоком памяти и блоком управления и обмена данными, при этом электроды всех прозрачных пластин соединены между собой, выходы оптоэлектронных цифровых преобразователей соединены соответственно с первым, вторым, n-ным входами блока памяти, выход которого соединен с первым входом блока управления и обмена данными, первый выход которого соединен с (n+1)-ым входом блока памяти, а второй его выход соединен со входом компьютера, второй выход которого соединен со вторым входом блока управления и обмена данными.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области физики и может быть использовано для определения функционального состояния биологического объекта, например человека, животного.

Известно устройство для определения состояния организма человека, включающее электрод, покрытый слоем диэлектрика, на котором размещен термопластический материал; электрод соединен с генератором импульсов высокого напряжения, RU 94012892 A1. В цепи электрод - регистрирующий материал (термопластический полимер) - тело пациента - земля протекает электрический ток, и в зоне контакта пальца и полимера происходит перенос заряда с кожи пациента на полимер. После удаления пальца регистрирующий материал снимается с электрода, нагревается до 75-80°С, при этом в местах нахождения на поверхности полимера избыточного заряда происходит деформация полимерного слоя. В результате визуализации этих деформаций (рельефа полимерного слоя) получается изображение, которое выглядит как набор стриммеров, исходящих от границы площадки контакта пальца с полимером. Критерием нормы данного пациента является средняя длина разрядных стриммеров. Устройство позволяет осуществлять поочередную регистрацию разрядных стриммеров кончиков пальцев.

Сопоставляя характеристики стриммеров различных пальцев, получают представление о состоянии организма в целом.

Основным недостатком вышеописанного устройства является весьма низкая степень точности определения состояния человека ввиду отсутствия возможности получения какой-либо количественной информации о параметрах изображений, что не позволяет проводить их сравнение при съемке в различные моменты времени. Анализ и сопоставление изображений осуществляется экспертом субъективно на основе их визуальных оценок.

Известно устройство для определения состояния биологического объекта, описанное в RU 2141250.

Устройство включает генератор, прозрачную пластину, снабженную электродом, выполненным в виде нанесенного на нее слоя оптически прозрачного материала, объектив, оптоэлектронный цифровой преобразователь, компьютер и блок представления информации - монитор. Выход генератора соединен с электродом, а выход компьютера соединен со входом блока представления информации.

От генератора подаются электронные импульсы к электроду, при этом создается электромагнитное поле на поверхности прозрачной пластины.

Эталонный биологический объект - палец здорового человека - контактирует с поверхностью прозрачной пластины. Электромагнитное поле вызывает газоразрядное свечение вокруг эталонного биологического объекта. Это свечение посредством объектива переносится на оптоэлектронный цифровой преобразователь, в котором преобразуется в цифровой код. С выхода оптоэлектронного цифрового преобразователя сигнал поступает на вход компьютера, где определяются количественные параметры структуры газоразрядного свечения вокруг эталонного биологического объекта; определяются параметры, отражающие двумерные геометрические характеристики структур свечения, а также яркостные характеристики. На мониторе компьютера газоразрядное свечение вокруг эталонного объекта может быть представлено в виде двумерного цветного изображения.

Далее в компьютере совокупность количественных параметров определяется в виде точки в пространстве.

Таким же образом представляется газоразрядное свечение вокруг исследуемого объекта и определяется точка в пространстве, соответствующая исследуемому объекту. По расстоянию между указанными выше точками определяют отклонение состояния исследуемого объекта от эталонного.

Недостаток прототипа состоит в следующем.

Устройство позволяет получать в определенный момент времени информацию, снятую только с одной точки биологического объекта, в частности, с какого-либо одного пальца. Однако такая информация дает лишь частичное представление о состоянии объекта. Поэтому для получения информации в больших объемах ее снимают с двух, трех и более пальцев поочередно (желательно с десяти пальцев рук и десяти пальцев ног), поскольку каждый палец связан с определенными органами и системами, см. Коротков К.Г. Основы ГРВ биоэлектрографии. СПб., 2001, с.40-45.

Время съемки одного пальца составляет от 1 до 10 секунд в зависимости от выбранного оператором статического или динамического режима. С учетом времени перестановки пальцев двух рук это время составляет от 3 до 5 минут. За это время за счет возбуждения симпатических и парасимпатических отделов вегетативной нервной системы под воздействием импульсов электрического поля состояние пациента меняется, что существенно искажает результаты измерений; кроме того, при последовательной передаче больших объемов информации (5 МБ на один палец) в течение времени съемки через USB порт существует большая вероятность возникновения сбоев в работе компьютера, что приводит к потере информации и необходимости проведения повторной съемки; в свою очередь, это также приводит к дополнительному искажению информации о состоянии биологического объекта.

Задачей настоящего изобретения является повышение точности информации о состоянии биологического объекта.

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что устройство для определения состояния биологического объекта, включающее генератор электронных импульсов, прозрачную пластину, снабженную электродом, выполненным в виде нанесенного на нее слоя оптически прозрачного токопроводящего материала, объектив, оптоэлектронный цифровой преобразователь, компьютер и блок представления информации, при этом выход генератора соединен с электродом, а первый выход компьютера соединен со входом блока представления информации, снабжено одной или более дополнительными прозрачными пластинами с нанесенными на них электродами, а также одним или более дополнительными объективами и одним или более дополнительными оптоэлектронными цифровыми преобразователями, при этом количество дополнительных объективов и оптоэлектронных цифровых преобразователей соответствуют количеству дополнительных прозрачных пластин с нанесенными на них электродами, а также дополнительно снабжено блоком памяти и блоком управления и обмена данными, при этом электроды всех прозрачных пластин соединены между собой, выходы оптоэлектронных цифровых преобразователей соединены соответственно с первым, вторым, n-м входами блока памяти, выход которого соединен с первым входом блока управления и обмена данными, первый выход которого соединен с (n+1)-м входом блока памяти, а второй его выход соединен со входом компьютера, второй выход которого соединен со вторым входом блока управления и обмена данными.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "новизна".

Благодаря реализации отличительных признаков изобретения достигается важное новое свойство объекта, которое состоит в том, что появляется возможность одномоментной съемки любого необходимого количества точек, благодаря чему объект участвует в процессе съемки от 1 до 10 секунд. При этом не происходит перегрузка канала передачи информации, так, снятая информация сначала поступает в блок памяти и затем извлекается из него с помощью блока управления и обмена данными и поступает в компьютер через USB порт с нормальной скоростью; благодаря этому исключаются искажения информации как при ее получении от биологического объекта, так и при ее передаче.

Заявителем не обнаружены какие-либо источники информации, содержащие сведения о влиянии заявленных отличительных признаков на достигаемый вследствие их реализации технический результат. Это, по мнению заявителя, свидетельствует о соответствии данного технического решения критерию «изобретательский уровень».

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена блок-схема устройства.

Устройство для определения состояния биологического объекта, в конкретном примере, человека, включает генератор 1 электрических импульсов с амплитудой 10-20 кВ, длительностью 10 мкс, скважностью 1000 Гц, подающихся пачками, длительностью 0,5 сек. В частности, использован генератор «Корона», выпускаемый российской фирмой ЗАО «Кирлионикс Технолоджис Интернейшнл» (Санкт-Петербург). Съем информации осуществляется с n точек. Устройство включает прозрачные пластины 2, 8, 9, 10,...n. Пластины снабжены соответственно электродами 3, 11, 12, 13,...n, выполненными в виде нанесенных на них слоев оптически прозрачного токопроводящего материала (в данном примере - слоя SnO₂ толщиной 200 мкм). Под прозрачными пластинами расположены соответственно объективы 4, 14, 15, 16,...n. Объективы оптически сопряжены с оптоэлектронными преобразователями соответственно 5, 17, 18, 19,...n. Оптоэлектронные преобразователи представляют собой матричную структуру, выполненную на основе прибора с зарядовой связью (ПЗС-структура).

Выход генератора 1 соединен с электродом 3, при этом электроды 3, 11, 12, 13, ...n соединены между собой. Выходы оптоэлектронных преобразователей 5, 17, 18, 19, ...n соединены соответственно с первым, вторым, третьим, четвертым, n-м входами блока 20 памяти, выполненного на базе микросхемы BS62LV4001-TI, фирма Texas Instruments (США). Выход блока 20 памяти соединен с первым входом блока 21 управления и обмена данными, выполненного на базе микросхемы C8051F320 фирмы Silicon Labs (США). Первый выход блока 21 соединен с n+1-м входом блока 20. Второй выход блока 21 соединен со входом компьютера 6, первый выход которого соединен со входом блока 7 представления информации - монитора. Второй выход компьютера 6 соединен со вторым входом блока 21.

Устройство работает следующим образом. Исследуемые точки-пальцы 22, 23, 24, 25,...n человека одновременно размещаются на свободных поверхностях прозрачных пластин 2, 8, 9, 10,...n, после чего на электроды 3, 11, 12, 13,...n от генератора 1 подаются импульсы напряжения, создающие электромагнитное поле с напряженностью 10⁶-10 ⁸ В/см. Возникающее при этом вокруг пальцев свечение одновременно поступает на объективы 4, 14, 5, 16,...n и через них на входы оптоэлектронных цифровых преобразователей 5, 17, 18, 19,...n, с выходов которых цифровые сигналы одномоментно поступают на соответствующие входы блока памяти 20, где сохраняются в виде цифровых файлов. В момент времени, определяемый оператором путем посылки команды управления от блока 21 управления и обмена данными цифровые файлы, сохраненные в блоке памяти 20, передаются в компьютер 6 для последующей обработки и анализа в нормальном режиме, определяемом техническими характеристиками компьютера 6 и блока управления 21. При этом цифровые файлы могут сохраняться в блоке памяти 20 до поступления команды на стирание от блока управления 21, что обеспечивает точность передачи и хранения больших объемов информации вне зависимости от технических характеристик канала передачи информации между компьютером 6 и блоком управления 21. Одномоментная регистрация свечения со всех пластин 2, 8, 9, 10,...n обеспечивает точность анализа невозмущенного состояния пациента.