Офтальмологический лечебно-диагностический комплекс

Офтальмологический диагностический и лечебный комплекс относится к медицинской технике, а именно к устройствам, аппаратам, комплексам для КВЧ-диагностики и КВЧ-терапии глазных заболеваний. Сущность полезной модели заключается в том, что офтальмологический лечебно-диагностический комплекс содержит источник питания, КВЧ-генератор с излучающей широкополосной антенной, ЭВМ, контроллер с аналого-цифровым преобразователем, приемник электромагнитного сигнала, содержащий приемную антенну аппликаторного типа, соединенную коаксиальным фидером с СВЧ-радиометром, включающем дешифратор команд управления коэффициентом усиления и постоянной времени накопления, соединенным с контроллером шиной управления, аналоговый выход СВЧ-радиометра, соединенный с входом аналого-цифрового преобразователя контроллера, с которым связана ЭВМ с помощью линии для передачи данных в последовательном коде и операционной системой для анализа измеряемого сигнала и сравнения его с эталонами, петлю электромагнитной обратной связи, соединяющую коаксиальный фидер и вход питания КВЧ-генератора, модулятор тока питания КВЧ, соединяющий выход источника питания со входом питания КВЧ-генератора. Модулятор, коаксиальный фидер, аппликаторная антенна, петля электромагнитной обратной связи, КВЧ-генератор и излучающая широкополосная антенна объединены в едином модуле и жестко соединены в нем посредством держателя в виде теплоотвода. Кроме того, модуль имеет внешний диаметр в фронтальной плоскости равный или меньше 25 мм и имеет съемную внешнюю защитную пленочную оболочку одноразового пользования.

Полезная модель относится к медицинской технике, а именно к устройствам, аппаратам, комплексам для диагностики и КВЧ-терапии глазных заболеваний.

Известен аппаратурный комплекс для осуществления функциональной диагностики [патент RU №2192781 «Способ функциональной диагностики и аппаратурный комплекс для его осуществления»], содержащий генератор электромагнитного излучения миллиметрового диапазона длин волн с перестраиваемой частотой, излучающую антенну, приемное устройство, выполненное в виде, по крайней мере, одного датчика-аппликатора с возможностью закрепления на теле пациента, и соединенного с радиометром длинноволновой части СВЧ-диапазона, а также содержащего элементы для размещения, закрепления и/или перемещения датчиков на теле пациента, расположенные внутри помехо-защищенной капсулы, при этом датчики соединены с программно-вычислительным модулем. Источник электромагнитного излучения миллиметрового диапазона длин волн жестко закреплен на внутренней стенке корпуса капсулы таким образом, чтобы расстояние между источником излучения и пациентом составляло 20-40 см, а воздействию электромагнитного излучения подвергались проекции внутренних органов пациента. Приемное устройство выполнено, по крайней мере, из двух датчиков-аппликаторов, каждый из которых соединен с многоканальным неперестраиваемым по частоте радиометром или с одноканальным неперестраиваемым по частоте радиометром через коммутирующее устройство.

Известен также «Аппарат для диагностики и полифакторной физиотерапии» [патент RU №2167686]. Аппарат содержит базовый блок, состоящий из основного облучающего терминала ИК-диапазона и пульта управления, связанных между собой, дополнительный терминал ИК-диапазона, N (где N1) дополнительных лазерных терминалов, выполненных с возможностью облучения и приема отраженного излучения для разных частот оптического диапазона, терминал диапазона КВЧ, ультразвуковой терминал, элементы для проведения экспресс-диагностики. Указанные терминалы и элементы экспресс-диагностики связаны с пультом управления через соответствующий разъем и выполнены с возможностью проведения плановой и экспресс-диагностики, воздействия на биологические объекты одновременно или последовательно во времени, получения информации на дисплее персонального компьютера и сравнения информации о состоянии больного до начала и по завершении физиотерапевтического воздействия.

Известен также аппарат для воздействия на биологические объекты электромагнитным полем в КВЧ-частотном диапазоне [патент RU 2032430]. Данный аппарат содержит n источников, фиксированных по частоте электромагнитных излучений, с возможностью работы в импульсном и непрерывном режимах, каждый из п источников выполнен с возможностью изменения пространственного положения в зависимости от режима работы и снабжен p-i-n аттенюаторами для регулирования выходной мощности при переходе от режима КВЧ-диагностики к режиму КВЧ-терапии и обратно, при этом 2<n<5, а фиксированные частоты источников электромагнитных излучений смещены одна относительно другой по частоте на 8-20%.

Известный аппарат позволяет сочетать режим предварительной диагностики с режимом терапевтического воздействия путем регулирования мощности выходного сигнала в зависимости от режима. Данный аппарат работает как в непрерывном, так и в импульсном режиме.

Однако, аппарат для воздействия на биологические объекты электромагнитным полем в КВЧ-частотном диапазоне достаточно сложен и требует

высокого профессионализма при выборе той или иной рабочей частоты воздействия после исследования организма в режиме диагностики.

Известно также «Устройство для исследования спектров сигналов информационного гомеостаза биообъектов» [патент RU №2156106]. Устройство содержит антенну, модулятор, ферритовый вентиль, смеситель, усилитель промежуточной частоты, квадратичный детектор, генератор-гетеродин, усилитель, синхронный детектор, первый цифроаналоговый преобразователь, дифференциальный усилитель, интерфейс связи, второй цифроаналоговый преобразователь, усилитель, микропроцессор, интерфейс связи с ЭВМ, электронный ключ, аналого-цифровой преобразователь, повторитель, источник опорного напряжения.

Однако, использование дорогостоящих узлов КВЧ техники в виде смесителей волнового тракта завышает стоимость серийно изготовляемого устройства в целом. Кроме того, зондирующий биообъект КВЧ-генератора снижает разрешающую способность при получении диагностической информации.

Известно также «Устройство для автоматизированного съема и обработки информации о электромагнитном поле биообъекта» [патент RU №2201132]. Оно содержит источник электромагнитного излучения для облучения биообъекта, датчик регистрации отраженных от биообъекта электромагнитных волн, детектор, усилитель постоянного тока, дополнительный источник электромагнитного излучения для облучения датчика, характеристики которого идентичны характеристикам источника электромагнитного излучения для облучения биообъекта, высокочастотный коммутатор, последовательно соединенные АЦП и ПВЭМ для формирования изображения, характеризующего распределение амплитуды обрабатываемого сигнала в зависимости от изменения времени и частоты. При этом вход АЦП подключен к выходу усилителя, вход которого соединен с выходом детектора, а датчик включает, по крайней мере, две диэлектрические пластины, на одной поверхности каждой из которых размещен электропроводящий элемент из нелинейного материала в форме правосторонней или левосторонней спирали. Пластины объединены в пакет, причем пластины с левосторонними спиралями чередуются с пластинами с правосторонними спиралями. Перпендикулярно пластинам датчика установлена коммутационная плата в виде диэлектрической пластины с проводниками, посредством которых

соответствующие выводы спиралей связаны с соответствующими входами коммутатора. Токопроводящие элементы могут быть выполнены в виде пленочных проводников.

Однако, данное устройство в условиях практической реализации осложнено по ряду причин. Источник одного только КВЧ измерения содержит сложную дорогостоящую фидерную систему для обеспечения когерентного облучения датчика и биообъекта - порядка 1500-3000 долларов. Производство приемного датчика связано с большими трудностями по причине высокой стоимости технологии нанесения нелинейных пленок и трудностей контроля в обеспечении идентичности параметров в процессе производства.

Известно также «Устройство для исследования объектов КВЧ-воздействием» [патент RU №2108058 авторов Петросяна В.И., Синицына Н.И., Гуляева Ю.В., Девяткова Н.Д., Елкина В.А.], включающее генератор миллиметрового диапазона электромагнитных волн и приемник радиоотклика объекта, излучающую и приемную антенны, соединенные через объект посредством радиоволновой связи. В него введен контактирующий с исследуемым объектом поршневой узел, образованный приемной антенной-аппликатором приемника, служащий поршнем, и полым цилиндром из радиопрозрачного материала с длиной по образующей не меньше поперечного размера приемной антенны-аппликатора, со сменным вкладышем в нем из несмачиваемого радиопрозрачного материала, преимущественно, в форме стакана. Приемник выполнен в виде радиометра длинноволновой части СВЧ-диапазона - сантиметрового, дециметрового, метрового и/или радиодиапазона.

Однако, данное устройство могло функционировать только в условиях изолированного бокса, что значительно повышает стоимость устройства на 8-10 тыс. долларов.

Известно также «Аналитическое устройство для исследования биообъектов» [патент RU №24794 от 06.03.2002, авторов Петросяна В.И., Власкина С.В., Соколова В.Г. и др.]. Оно включает в себя излучатель электромагнитных колебаний в виде КВЧ генератора и антенны, приемник электромагнитного сигнала в виде СВЧ радиометра с аппликаторной антенной, блок питания анализирующего устройства, пульт управления, содержащий контроллер, аналого-цифровой

преобразователь (АЦП), клавиатуру, блок звуковой сигнализации, блок световой сигнализации, источник питания пульта управления, шину команд, ЭВМ и программируемый источник питания, соединенный с излучателем электромагнитных колебаний. Шина команд соединяет контроллер с программируемым источником питания. ЭВМ соединена с контроллером, СВЧ радиометр - с АЦП, Все элементы аналитического устройства, кроме ЭВМ, помещены в экранирующий бокс. Аналитическое устройство дополнительно имеет дешифратор, введенный в СВЧ радиометр и соединенный с контроллером шиной команд.

Однако, данное аналитическое устройство также может обеспечивать нормальную работу только при условии помещения аналитического устройства в специальный бокс.

Наиболее близким аналогом к заявляемой полезной модели является «Диагностирующий и лечебный комплекс с электромагнитным излучением» [патент RU №2226116 от 06.03.2002, авторов Петросяна В.И., Власкина С.В., Соколова В.Г. и др.]. Он содержит КВЧ-генератор с широкополосной антенной, приемник электромагнитного сигнала, блок питания, ЭВМ, пульт управления, включающий контроллер. Данное устройство отличается тем, что в него введен программируемый источник питания, соединенный со входом КВЧ-генератора, в качестве приемника электромагнитного сигнала используют приемную антенну, соединенную с СВЧ-радиометром, выполненным с дешифратором команд управления коэффициентом усиления на СВЧ, постоянной времени накопления и динамическим диапазоном выходных сигналов. Пульт управления дополнительно включает аналого-цифровой преобразователь, клавиатуру и шину команд для соединения контроллера с дешифратором и программируемым источником питания. Аналоговый выход радиометра соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, связанного с контроллером, с которым связаны также клавиатура и ЭВМ. Последняя соединена коаксиальной линией для передачи данных в последовательном коде и оснащена операционной системой для анализа фрагментов спектра измеряемого сигнала и сравнения его с образцами из библиотеки эталонов, причем все блоки комплекса, за исключением ЭВМ, помещены в экранирующий электромагнитное излучение бокс.

Однако, данное устройство могло функционировать только в условиях изолированного бокса, что значительно повышает стоимость устройства на 8-10 тыс. долларов.

Задачей заявляемой полезной модели является разработка офтальмологического лечебно-диагностического комплекса, способного выявить патологии сосудистой оболочки глазного яблока и определить ее степень на этапах раннего выявления, когда другой аппаратурой это еще не визуализируется при сочетании лечебных функций заявляемого комплекса.

Сущность полезной модели заключается в том, что офтальмологический лечебно-диагностический комплекс содержит источник питания, КВЧ-генератор с излучающей широкополосной антенной, ЭВМ, контроллер с аналого-цифровым преобразователем, приемник электромагнитного сигнала, содержащий приемную антенну аппликаторного типа, соединенную коаксиальным фидером с СВЧ-радиометром, включающем дешифратор команд управления коэффициентом усиления и постоянной времени накопления, соединенным с контроллером шиной управления, аналоговый выход СВЧ-радиометра, соединенный с входом аналого-цифрового преобразователя контроллера, с которым связана ЭВМ с помощью линии для передачи данных в последовательном коде и операционной системой для анализа измеряемого сигнала и сравнения его с эталонами, петлю электромагнитной обратной связи, соединяющую коаксиальный фидер и вход питания КВЧ-генератора, модулятор тока питания КВЧ, соединяющий выход источника питания со входом питания КВЧ-генератора, причем модулятор, коаксиальный фидер, аппликаторная антенна, петля электромагнитной обратной связи, КВЧ-генератор и излучающая широкополосная антенна объединены в едином модуле и жестко соединены в нем посредством держателя в виде теплоотвода.

Кроме того, офтальмологический лечебно-диагностический комплекс с вышеизложенными признаками характеризуется тем, что в нем модуль имеет внешний диаметр в фронтальной плоскости равный или меньше 25 мм.

Заявляется также офтальмологический лечебно-диагностический комплекс с вышеназванными признаками, в котором модуль имеет съемную внешнюю защитную пленочную оболочку одноразового пользования.

Техническим результатом заявляемой полезной модели является исключение экранирующего бокса из конструкции комплекса и, следовательно, решение проблемы миниатюризации устройства. Это стало возможным за счет значительного возрастания, примерно в 1000 раз, уровня полезного сигнала на входе СВЧ-радиометра, что привело к увеличению отношения «сигнал-шум» до желаемого уровня и позволило пренебречь воздействием внешних электромагнитных помех. Это стало достижимым в связи с введением петли обратной связи, модулятора и совместной компоновки модулятора, коаксиального фидера, аппликаторной антенны, петли электромагнитной обратной связи, КВЧ-генератора в единый модуль, где они геометрически и механически жестко связаны в нем.

Другим техническим результатом заявляемого комплекса является повышение стабильности регистрируемых параметров пациента, независимо от внешних условий. Это качество было недостижимым в наиболее близком аналоге и предыдущих аналогах, несмотря на разнообразные попытки совершенствования эксплуатации комплексов. При любом перемещении врача или пациента внутри экранирующего бокса возникала неудовлетворительная повторяемость параметров у одного и того же пациента (отсутствие стабильности и повторяемости параметров). Новые признаки, внесенные в формулу, наряду с вышеизложенными и характерными и для наиболее близкого аналога, позволили изменить ситуацию и считать данный комплекс удовлетворяющим требованиям, предъявляемым к диагностическому оборудованию.

Новые признаки, выраженные в формуле, оказались значимыми и повлияли на технический результат, устранив недостатки, имевшие место в наиболее близком аналоге и предшествующих аналогах.

Заявляемый офтальмологический лечебно-диагностический комплекс поясняется с помощью фиг., где цифрами обозначены:

1 - ЭВМ,

2 - СВЧ-радиометр,

3 - дешифратор команд,

4 - аппликаторная антенна,

5 - коаксиальный фидер,

6 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП),

7 - контроллер,

8 - широкополосная излучающая антенна,

9 - КВЧ-генератор,

10 - модулятор тока питания КВЧ-генератора,

11 - петля обратной связи;

12 - шина управления;

13 - источник питания;

14 - модуль.

Заявляемый офтальмологический лечебно-диагностический комплекс состоит из ЭВМ 1, СВЧ-радиометра 2 с дешифратором команд 3, вход которого соединен с аппликатроной антенной 4 с помощью коаксиального фидера 5, а аналоговый выход СВЧ-радиометра 2 подключен к входу аналогово-цифрового преобразователя - АЦП 6 контроллера 7 широкополосной излучающей антенны 8, соединенной с выходом КВЧ - генератора 9, вход питания которого подключен к выходу модулятора 10 источника питания 13, выход которого соединен со входом модулятора 10, петли обратной связи 11, соединяющей коаксиальный фидер 5 и выход модулятора 10. Аппликаторная антенна 4, петля электромагнитной обратной связи 11, КВЧ-генератор 9 и широкополосная излучающая антенна 8 объединены в единый модуль 14 и жестко соединены в нем.

В отличие от модулятора, входящего в состав СВЧ-радиометра 2, модулятор 10 обеспечивает изменение режима питания активного элемента КВЧ-генератора 9, приводящего к обогащению спектрального состава выходного сигнала КВЧ-генератора. Управляющие выходы контроллера 7 соединены с шиной управления 12, которая служит для передачи команд управления дешифратору команд 3, входящего в состав СВЧ-радиометра 2. Шина управления 12 соединяет входы дешифратора команд 3 и выход контроллера 7. ЭВМ 1 соединена с контроллером 7 линией, содержащей четыре витые пары, расположенные в общей экранирующей оболочке для передачи данных в последовательном коде. В заявляемом офтальмологическом лечебно-диагностическом комплексе управляемыми элементами являются: СВЧ-радиометр 2, контроллер 7.

Чувствительность диагностирующего комплекса определяется чувствительностью СВЧ-радиометра 2 и конструкцией аппликаторной антенны 4 и в опытном образце достигнут уровень чувствительности не менее 10-15 Вт. Дешифратор команд 3 предназначен для управления такими параметрами СВЧ-радиометра 2, как коэффициент усиления и время накопления сигнала. Аппликаторная антенна 4 и входные цепи СВЧ-радиометра 2 рассчитаны для диапазона принимаемых частот от 985 до 1015 МГц. Принципы построения СВЧ-радиометров модуляционного типа, описанные в литературе, распространяются на данный образец СВЧ-радиометра 2.

Заявляемый офтальмологический лечебно-диагностический комплекс работает следующим образом.

Работа начинается с подключения к питающей сети, после этого все блоки достигают рабочего состояния за время порядка 20 минут. С помощью ЭВМ 1 осуществляют выбор режима работы из набора имеющихся в наличии под решаемую задачу. С выхода источника питания 13 стабилизированное напряжение порядка 20В поступает на модулятор 10, с выхода которого промодулированное напряжение питания поступает на КВЧ-генератор 9. Излучаемый КВЧ генератором спектр частот поступает на широкополосную излучающую антенну рупорного типа 8, которая направляется на область, выбранную для исследования тела обследуемого пациента. Индуцированный в теле - водосодержащем объекте радиоотклик в СВЧ диапазоне принимается аппликаторной антенной 4, связанной с широкополосной рупорной антенной 8. Сигнал с выхода аппликаторной антенны 4 через коаксиальный фидер 5 поступает на вход СВЧ-радиометра 2 для дальнейшей обработки. Кроме того, коаксиальный фидер 5 связан с входом питания КВЧ генератора с помощью петли обратной связи 11. Она представляет собой, например, проволочную незамкнутую перемычку, которая одним концом соединена с входом питания КВЧ-генератора, а другой конец ее заканчивается одним-двумя витками жестко намотанными поверх диэлектрической защитной оболочки фидера.

Включаемый в схему заявляемого устройства модулятор 10 предназначен для модуляции тока питания активного элемента КВЧ-генератора, например, лавинно-пролетного диода.

Сигнал на входе СВЧ-радиометра 2 преобразуется в постоянное напряжение, пропорциональное мощности принимаемого сигнала, несущего информацию об интенсивности биохимического процесса исследуемой ткани, находящейся в исследуемой зоне тела пациента. Сигнал поступает на вход АЦП 6, входящего в состав контроллера 7, где преобразуется в цифровую форму и запоминается, после чего контроллер 7 передает полученную информацию в область памяти ЭВМ для дальнейшей обработки. На стандартном дисплее ЭВМ отображается информация об окончании процесса измерения.

Изложенное выше демонстрирует назначение каждого из узлов, входящих в заявляемый офтальмологический лечебно-диагностический комплекс.

В зависимости от конкретной медицинской задачи оператор выполняет те или иные действия и получает информацию о физиологическом состоянии конкретной зоны глаза.

Заявляемый офтальмологический лечебно-диагностический комплекс в виде опытного образца проходит апробацию и демонстрирует работоспособность и соответствие заданным параметрам.

1. Офтальмологический лечебно-диагностический комплекс, характеризующийся тем, что он содержит источник питания, КВЧ-генератор с излучающей широкополосной антенной, ЭВМ, контроллер с аналого-цифровым преобразователем, приемник электромагнитного сигнала, содержащий приемную антенну аппликаторного типа, соединенную коаксиальным фидером с СВЧ-радиометром, включающем дешифратор команд управления коэффициентом усиления и постоянной времени накопления, соединенным с контроллером шиной управления, аналоговый выход СВЧ-радиометра, соединенный с входом аналого-цифрового преобразователя контроллера, с которым связана ЭВМ с помощью линии для передачи данных в последовательном коде и операционной системой для анализа измеряемого сигнала и сравнения его с эталонами, петлю электромагнитной обратной связи, соединяющую коаксиальный фидер и вход питания КВЧ-генератора, модулятор тока питания КВЧ, соединяющий выход источника питания со входом питания КВЧ-генератора, причем модулятор, коаксиальный фидер, аппликаторная антенна, петля электромагнитной обратной связи, КВЧ-генератор и излучающая широкополосная антенна объединены в едином модуле и жестко соединены в нем посредством держателя в виде теплоотвода.

2. Офтальмологический лечебно-диагностический комплекс по п.1, отличающийся тем, что модуль имеет внешний диаметр в фронтальной плоскости, равный или меньше 25 мм.

3. Офтальмологический лечебно-диагностический комплекс по п.1 или 2, отличающийся тем, что в нем модуль имеет съемную внешнюю защитную пленочную оболочку одноразового пользования.