Устройство для получения и записи информации о биологических объектах и коррекции их состояния

Полезная модель направлена на повышение эффективности работы устройства. Указанный технический результат достигается тем, что устройство выполнено на базе управляющего и операционного микроконтроллеров и включает компьютер. Компьютер имеет программный блок и снабжен монитором и/или печатающим устройством. Управляющий микроконтроллер включает блок коммутации, соединенный с датчиком напряженности электрического поля биологического объекта, блок синхронизации и блок суммирования. Операционный микроконтроллер включает реверсивный аналого-цифровой преобразователь, реверсивный преобразователь динамической обратной связи и блок управления реверсивным аналого-цифровым преобразователем. Технический результат - повышение эффективности работы устройства. 2 табл., 1 илл.

Устройство относится к медицинской технике и может быть использовано в лечебных, лечебно-профилактических, научно-исследовательских медицинских учреждениях, ветеринарных учреждениях, а также при исследовании и производстве биологических, в том числе, фармацевтических препаратов.

Известны устройства для получения и записи такой информации о человеке и животных, как температура тела, артериальное давление и/или пульс с целью определения наличия или отсутствия нарушений состояния объектов исследования (патенты RU 2102920, RU 9577, RU 8887). Назначение и эффективность работы этих устройств ограничивается выявлением только тех нарушений состояния объектов исследования, о которых известно, что они сопровождаются изменением определяемых характеристик. Кроме того, известные устройства не предусматривают воздействия на объект исследования с целью коррекции его состояния. Известные устройства для записи информации о человеке, снятой с акупунктурных точек (например, опубликованная заявка RU 98120985), также не предусматривают воздействия на объект исследования с целью коррекции его состояния.

Известно также устройство для получения и записи информации о биологических объектах и коррекции их состояния, содержащее тестирующий контур в виде поискового и резонансного электродов, связанных с аналоговым измерительным блоком, и управляемый блок памяти, выполненный в виде микроконтроллера, состоящего из постоянного запоминающего устройства, оперативного запоминающего устройства и связанного с ними микропроцессора; кроме того, устройство снабжено дополнительным записывающим электродом, а также аналого-цифровым преобразователем и блоком сопряжения с персональным компьютером (патент RU 16443). Воздействие на биологический объект осуществляется с помощью лечебных препаратов, приготовленных с использованием полученной информации о биологическом объекте. Недостатком этого устройства является невозможность осуществления воздействия без использования лечебных препаратов, а также сложность использования устройства, обусловленная, в том числе, предусмотренным наличием в устройстве двух электродов, один из которых (резонансный) зажимается в одной руке обследуемого человека, а другой, поисковый, прикладывается к акупунктурным точкам на другой его руке.

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является устройство для получения и записи информации о биологических объектах и коррекции их состояния, включающее датчик напряженности электрического поля биологического объекта, соединенный с блоком коммутации, реверсивный аналого-цифровой преобразователь, реверсивный преобразователь динамической обратной связи и компьютер, имеющий программный блок и снабженный монитором и/или печатающим устройством (патент UA 54310). Суммирование и синхронизация динамических характеристик напряженности электрического поля биологического объекта, а также управление обратной связи осуществляется с помощью программного обеспечения.

Недостатком известного устройства является невысокая точность получаемой и записываемой информации о биологическом объекте и, как следствие, низкая эффективность его работы.

Технической задачей, решаемой при создании предлагаемой полезной модели, является разработка устройства, лишенного указанного недостатка.

Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в повышении эффективности работы устройства.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для получения и записи информации о биологических объектах и коррекции их состояния, включающее датчик напряженности электрического поля биологического объекта, соединенный с блоком коммутации, реверсивный аналого-цифровой преобразователь, реверсивный преобразователь динамической обратной связи и компьютер, имеющий программный блок и снабженный монитором и/или печатающим устройством, дополнительно содержит блок суммирования, блок синхронизации и блок управления реверсивным аналого-цифровым преобразователем, и выполнено на базе управляющего и операционного микроконтроллеров, при этом управляющий микроконтроллер включает блок коммутации, блок суммирования и блок синхронизации, а операционный микроконтроллер включает реверсивный аналого-цифровой преобразователь, реверсивный преобразователь динамической обратной связи и блок управления реверсивным аналого-цифровым преобразователем.

Предпочтительно, операционный микропроцессор выполнен на базе полевых полупроводниковых переходов между слоями, что дополнительно повышает эффективность работы устройства за счет увеличения его чувствительности, и соединен с компьютером через шину USB 2.0, что повышает удобство использования устройства за счет возможности подключать микропроцессор непосредственно к материнской плате компьютера и выпускать прибор в едином корпусе.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства. Датчик напряженности электрического поля биологического объекта (1) соединен с блоком коммутации (2), который входит в управляющий микроконтроллер (3). Управляющий микроконтроллер (3) включает также блок суммирования (4) и блок синхронизации (5). Операционный микроконтроллер (6) включает реверсивный аналого-цифровой преобразователь (7), реверсивный преобразователь динамической обратной связи (8) и блок управления реверсивным аналого-цифровым преобразователем (9). Компьютер (10) снабжен монитором и/или, печатающим устройством (11).

При получении информации о биологических объектах (1-й этап работы устройства) аналоговый сигнал с датчика напряженности электрического поля биологического объекта (1) поступает в блок коммутации (2), который входит в управляющий микроконтроллер (3). Управляющий микроконтроллер (3) включает также блок суммирования (4) и блок синхронизации (5). Аналоговый сигнал от блока коммутации (2) поступает в блок суммирования (4), который соединен с блоком синхронизации (5). В блоке синхронизации (5) формируется цифровой синхронизирующий сигнал и поступает в реверсивный аналого-цифровой преобразователь (7) для синхронизации сигнала последующего воздействия на объект с собственной динамикой процессов в объекте. Одновременно, аналоговый сигнал от блока суммирования (4) поступает в реверсивный аналого-цифровой преобразователь (7) для преобразования из аналоговой формы в цифровую. А также, аналоговый сигнал от блока суммирования (4) поступает в реверсивный преобразователь динамической обратной связи (8) для формирования аналогового управляющего сигнала для блока синхронизации (5).

Операционный микроконтроллер (6) включает реверсивный аналого-цифровой преобразователь (7), реверсивный преобразователь динамической обратной связи (8) и блок управления реверсивным аналого-цифровым преобразователем (9). От реверсивного аналого-цифрового преобразователя (7) цифровой сигнал, содержащий информацию о состоянии объекта, поступает в компьютер (10), где анализируются, например, с помощью программных продуктов "Doctor's assistant", "Professional's assistant" или "CardIndex".

После соответствующих преобразований, анализа и сравнения динамических характеристик исследуемого объекта с аналогичными характеристиками объектов, имеющимися в базе данных, формируются отчеты о состоянии исследуемого объекта, и выводятся для регистрации на монитор и/или печатающее устройство (11).

На основании анализа полученной информации, формируется список характеристик, необходимых для компенсаторного воздействия на объект.

При активации функции воздействия на объект (2-й этап работы устройства), формируются компенсаторные характеристики для последующего воздействия на объект и в цифровом виде передаются компьютером (10) в реверсивный аналого-цифровой преобразователь (7). Блоком управления реверсивным аналого-цифровым преобразователем (9), под управлением компьютера (10), формируется цифровой управляющий сигнал, который поступает в реверсивный аналого-цифровой преобразователь (7). Компьютером (10) формируется цифровой управляющий сигнал для реверсивного преобразователя динамической обратной связи (8), который формирует управляющие сигналы в цифровом виде для реверсивного аналого-цифрового преобразователя (7) и в аналоговом виде для блока синхронизации (5). В блоке суммирования (4) обрабатываются аналоговые сигналы, поступающие от реверсивного аналого-цифрового преобразователя (7) и блока синхронизации (5). Затем от блока суммирования (4) аналоговый сигнал поступает в блок коммутации (2), а далее на датчик напряженности электрического поля биологического объекта (1) для последующего воздействия на объект.

Время и уровень воздействия на объект контролируются в режиме реального времени с помощью постоянной динамической записи по алгоритму получения информации о биологическом объекте (1-й этап работы устройства).

После того, как в блоке реверсивного преобразователя динамической обратной связи (8) при постоянном контроле динамических характеристик объекта будет сформирован нулевой управляющий цифровой сигнал, работа реверсивного аналого-цифрового преобразователя (7) прекращается. Сигнал о прекращении работы реверсивного аналого-цифрового преобразователя (7) передается в компьютер (10), который в свою очередь прекращает работу программных продуктов и оповещает оператора с помощью монитора и/или печатающего устройства (11) об окончании компенсаторного воздействия на объект.

Биологическими объектами, информация от которых получается и записывается предлагаемым устройством и на которые в дальнейшем осуществляется контролируемое воздействие, являются человек, животные, вирусы, бактерии, грибки и любые другие биологические объекты. Использование устройства применительно к человеку и животным позволяет с помощью полученной, записанной и обработанной информации осуществлять опреративное контролируемое воздействие на организм с целью коррекции состояния здоровья. При использовании в качестве биологических объектов микроорганизмов воздействие осуществляется путем оперативного направленного изменения их свойств с целью получения биологических препаратов определенного назначения, в том числе фармацевтических препаратов с заданными свойствами; такое воздействие может осуществляться, например, с целью селективной стерилизации биологичских препаратов и т.п.

При работе устройства осуществляется регистрации динамических характеристик объекта с помощью электрических сигналов, формируемых из напряженности собственного электрического поля объекта, которую определяют по результатам суммирования колебательных процессов, наблюдаемых в объекте во время внешнего воздействия. В качестве внешнего воздействия на биологические препараты используют, например, гидростатическое давление, температуру, электрическое поле и т.д., на человека и животных - например, двигательные нагрузки и т.п. Суммирование, в отличие от известного устройства (UA 54310 А), осуществляется не программно, а с помощью блока суммирования, входящего в управляющий микроконтроллер.

Программный блок компьютера включает такое программное обеспечение, как, например, «Doctor's assistant", "Professional's assistant", "CardIndex" или используемое в патенте UA 54310, для сравнения полученных динамических характеристик объекта с данными из предварительно сформированной базы данных известных динамических характеристик объектов (например, Базы данных "EnergoBase", "SystemBase", SpectrumBase"), анализа результатов сравнения, формирования динамических характеристик для обратного воздействия на объект.Сравнение динамических характеристик предпочтительно осуществлять с использованием wavelet-преобразования второго рода. При анализе и сравнении результатов анализа динамических характеристик предпочтительно используются принципы математических методов Каждана-Люстига для групп симметрии Ли. При этом синхронизация динамических характеристик с собственными характеристиками объекта, в отличие от известного устройства (UA 54310 А), осуществляется не программно, а с помощью блока синхронизации, входящего в управляющий микроконтроллер.

Получение, запись, контроль и анализ характеристик биологического объекта, а также воздействие на него осуществляют в режиме текущего времени. Управление обратной связью, в отличие от известного устройства ((UA 54310 А), осуществляется не программно, а с помощью блока управления обратной связи, входящего в операционный микроконтроллер. Полученные исходные данные объекта, данные для сравнения, результаты суммирования, синхронизации, а также все другие результаты работы устройства отображаются на мониторе и/или могут быть распечатаны на принтере.

Составные части (блоки, элементы) устройства могут представлять собой имеющиеся в продаже соответствующие стандартные функциональные блоки, соответствующие стандартные функциональные элементы. Датчик напряженности электрического поля может быть выполнен любым известным способом в зависимости от вида исследуемого биологического объекта. Так, если биологическим объектом является человек, то в качестве датчика может быть использован электрод, который, обернутый в двойную стерильную салфетку, зажимается рукой пациента.

Достижение указанного выше технического результата иллюстрируется результатами проведенных клинических испытаний.

Были проведены клинические испытания, состоящие в определении эффективности получения и записи информации и коррекции состояния больных с помощью устройства по предлагаемой полезной модели, включающие сопоставление полученных данных с данными, полученными с использованием устройства по патенту UA 54310. Устройство располагалось в типовом кабинете функциональной диагностики, однако работа с лежачими больными производилось в палатах, поскольку предлагаемое устройство мобильно. Специальная подготовка больных для участия в исследованиях не проводилась.

Для описания результатов сравнения устройства по предлагаемой полезной модели и устройства по патенту UA 54310 использовалась следующая терминология:

положительные результаты - % совпадения результатов с данными клинических исследований (а); равенство или снижение срока коррекции состояния больного по сравнению с соответствующими среднестатистическими клиническими данными (б);

отрицательные результаты - % не выявленных изменений, объективно подтвержденных методами клинических исследований (а); отсутствие признаков коррекции состояния больного или увеличение срока коррекции по сравнению с соответствующими среднестатистическими клиническими данными (б);

чувствительность - отношение положительных результатов (а) к сумме положительных (а) и отрицательных (а).

1. С помощью предлагаемого устройства и устройства по патенту UA 54310 было обследовано 287 человек с различными заболеваниями в возрастном диапазоне от 18 лет до 91 года, в состав которых были включены больные, находящиеся на лечении в отделениях терапии, неврологическом, кардиологическом, пульмонологическом и ревматологическом.

Наилучшие результаты для обоих устройств получены при обследовании больных с заболеваниями сердечно-сосудистой системы (чувствительность предлагаемого устройства 0,95), наихудшие (чувствительность предлагаемого устройства 0,84) - с заболеваниями органов дыхания.

Результаты сравнительного испытания чувствительности устройства по предлагаемой полезной модели и устройства по патенту UA 54310 представлены в таблице 1.

2. В испытаниях участвовало 2 группы по 10 человек в каждой (мужчины и женщины в равном количестве) в возрастном диапазоне от 21 до 46 лет, в состав которых были включены больные, поступившие в отделение терапии с диагнозом дискинезия желчевыводящих путей.

Результаты сравнительного испытания устройства по предлагаемой полезной модели и устройства по патенту UA 54310 представлены в таблице 2.

Устройство для получения и записи информации о биологических объектах и коррекции их состояния, включающее датчик напряженности электрического поля биологического объекта, соединенный с блоком коммутации, реверсивный аналого-цифровой преобразователь, реверсивный преобразователь динамической обратной связи и компьютер, имеющий программный блок и снабженный монитором и/или печатающим устройством, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит блок суммирования, блок синхронизации и блок управления обратной связью и выполнено на базе управляющего и операционного микроконтроллеров, при этом управляющий микроконтроллер включает блок коммутации, блок суммирования и блок синхронизации, а операционный микроконтроллер включает реверсивный аналого-цифровой преобразователь, реверсивный преобразователь динамической обратной связи и блок управления реверсивным аналого-цифровым преобразователем.