устройство для раннего выявления патологических состояний внутренних органов путем измерения биопотенциалов

Формула изобретения

Устройство для раннего выявления патологических состояний внутренних органов путем измерения биопотенциалов, содержащее блок питания, два электрода и последовательно соединенные процессор, блок оптронной развязки и компьютер, отличающееся тем, что в него введены два дополнительных электрода, конвертор питания, коммутатор, аналого-цифровой преобразователь и блок компенсации потенциала смещения между электродами, выход которого через аналого-цифровой преобразователь соединен с первым входом процессора, выход которого через блок оптронной развязки связан с компьютером, выходы блока питания через конвертор питания подключены к питающим входам коммутатора, блока компенсации потенциала смещения между электродами, аналого-цифрового преобразователя, процессора, блока оптронной развязки и компьютера, выход которого связан с аналого-цифровым преобразователем через блок оптронной развязки и процессор, третий выход которого соединен с третьим входом блока компенсации потенциала смещения между электродами, а четвертый выход соединен с пятым входом коммутатора, первый, второй, третий и четвертый входы которого соединены с одним из четырех электродов, а каждый выход соединен с соответствующим входом блока компенсации потенциала смещения между электродами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине и предназначено для проведения обследования (скрининга) населения с целью выявления патологии внутренних органов на ранних стадиях заболевания и может быть использовано для проведения обследования в условиях стационара, амбулатории, в домашних условиях, а также в полевых условиях в условиях отсутствия компьютера.

Известно техническое решение устройства для выявления патологических состояний молочных желез - патент RU №2116748 С1, кл. А 61 В 5/04, 1998. Устройство содержит блок питания и последовательно соединенные дифференциальный усилитель, фильтр, аналого-цифровой преобразователь, блок оптронной развязки и компьютер, а также два электрода, связанные с соответствующими входами дифференциальными усилителями.

Недостатками этого устройства являются массивность и неудобство в использовании; опасность несанкционированного или случайного вторжения в программное обеспечение устройства.

Наиболее близким аналогом является портативное устройство для выявления патологических состояний молочных желез - патент RU №2176474 С1, кл. А 61 В 5/04, 2001. Устройство содержит блок питания и последовательно соединенные дифференциальный усилитель, фильтр, аналого-цифровой преобразователь, блок оптронной развязки и компьютер, а также два электрода, связанные с соответствующими входами дифференциального усилителя.

Недостатками этого устройства являются неудобство в использовании при массовом обследовании; опасность несанкционированного или случайного вторжения в программное обеспечение устройства; невозможность осуществления ранней дифференциальной диагностики патологических состояний по характеру и степени развития патологического процесса; невозможность прогнозирования развития патологического процесса; невозможность создания базы данных и формирования групп риска в обследуемом массиве; невозможность выдачи врачу прямых рекомендаций по терапии и направлению дальнейшего обследования других органов и систем организма больного; необходимость многократной перестановки электродов на теле обследуемого (не менее 4 раз по типовой схеме и 12 раз по расширенной), что может привести к ошибкам оператора при длительной работе с прибором; ограниченная область применения - выявление патологических состояний молочных желез.

Целью изобретения является повышение его надежности, точности и достоверности результатов обследования, расширение функциональных возможностей.

Это достигается тем, что устройство для раннего выявления патологических состояний внутренних органов путем измерения биопотенциалов, содержащее блок питания, два электрода и последовательно соединенные процессор, блок оптронной развязки и компьютер, дополнительно содержит еще два электрода, конвертер питания, коммутатор (блок компенсации потенциала смещения между электродами) и аналого-цифровой преобразователь (АЦП), выход которого соединен с первым входом процессора, второй вход которого соединен со вторым выходом блока оптронной развязки. Выходы блока питания через конвертер питания подключены к питающим входам коммутатора, блока компенсации потенциала смещения между электродами, АЦП, процессора, блока оптронной развязки и компьютера, выход которого через блок оптронной развязки соединен со вторым входом процессора, третий выход которого соединен с третьим входом блока компенсации потенциала смещения между электродами, а четвертый выход соединен с пятым входом коммутатора, первый, второй, третий и четвертый входы которого соединены с одним из четырех электродов, а каждый выход соединен с соответствующим входом блока компенсации потенциала смещения между электродами.

Коммутатор, управляемый процессором, позволяет сократить в четыре раза число перестановок электродов на пациенте, что существенно повышает эффективность работы оператора и снижает вероятность ошибок и повреждений электродов при их перестановках на исследуемом пациенте. Благодаря коммутатору может производиться съем биопотенциалов с использованием четырех электродов, помещенных на четыре разные точки на теле пациента. При этом производится замер потенциалов между всеми парами точек за один цикл, что существенно повышает достоверность результатов обследования.

Блок компенсации потенциала смещения между электродами позволяет автоматически производить коррекцию измерений с учетом неидентичности электродов, например, вследствие различия их нижнего порога чувствительности, а также компенсировать потенциал смещения, возникающий в месте контакта с биологической тканью, и вследствие этого повысить точность измерений.

Двенадцатиразрядный АЦП двойного преобразования позволяет осуществлять оцифровку принятого компенсированного сигнала с достаточной для последующей обработки точностью. Дифференциальный вход АЦП содержит аналоговые каскады, позволяющие подавить синфазную помеху с достаточной для последующей обработки точностью, но не менее чем на 72 дБ.

Процессор осуществляет первичную обработку данных по каждому из измерений, отсев ошибок измерений, управляет коммутатором и блоком калибровки и организует обмен с компьютером.

Блок оптронной развязки обеспечивает защиту обследуемого от поражения электричеством в случае возникновения нештатных ситуаций.

Компьютер выполняет обобщение и анализ полученных в результате первичной обработки данных, осуществляет раннюю дифференциальную диагностику патологических состояний по характеру и степени развития патологического процесса, прогнозирование развития патологического процесса, выдачу врачу прямых рекомендаций по терапии и направлению дальнейшего обследования других органов и систем организма больного. На накопителе компьютера формируется банк данных проведенных измерений. Компьютер после проверки правильности подключения электродов, проверки правильности проведения их компенсации и запроса на готовность пациента проводит серию измерений. По завершении измерений компьютер производит математическую обработку данной серии измерений и вычисляет показатели, по которым относит измерение к определенной категории. Есть возможность повторить серию измерений на данном пациенте непосредственно после предыдущей серии или через некоторое время. При неоднократном подтверждении результатов измерений они заносятся в базу данных и, кроме того, пациент относится к той или иной группе риска заболевания. В соответствии с результатами обследования пациент получает соответствующие рекомендации по лечению или дальнейшего дифференциального обследования.

Питание устройства осуществляется от внешнего источника питания через DC/DC конвертер, обеспечивающий развязку более 4 кВ, необходимую для защиты обследуемого от поражения электричеством в случае возникновения нештатных ситуаций.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство для раннего выявления патологических состояний внутренних органов путем измерения биопотенциалов содержит четыре электрода 1, коммутатор 2, блок 3 компенсации потенциала смещения между электродами 1, АЦП 4, процессор 5, блок 6 оптронной развязки, компьютер 7, блок 8 питания и конвертер 9 питания.

Устройство работает следующим образом. Четыре электрода 1 устанавливаются на теле обследуемого пациента. Сигналы с каждого электрода 1 поступают на входы коммутатора 2. Диапазон измерения величины снимаемого биопотенциала, обеспечиваемый устройством, находится в пределах от 0,1 мВ до 200 мВ. Выбор пары электродов 1, сигналы с которых поступят на входы блока 3 компенсации потенциала смещения между электродами 1, осуществляется через процессор 5 компьютером 7. Подключение электродов 1 осуществляется по сигналу, поступающему от процессора 5 на вход коммутатора 2. Сигналы с коммутатора 2 поступают на входы блока 3 компенсации потенциала смещения между электродами 1, с выхода которого сигнал через АЦП 4 и процессор 5 поступает в компьютер 7, который оценивает поступивший сигнал. В случае наличия потенциала смещения с процессора 5 на третий вход блока 3 компенсации потенциала смещения между электродами 1 подается сигнал, необходимый для компенсации потенциала смещения между электродами 1. АЦП 4 по сигналу запуска, поступающего с процессора 5, преобразует компенсированный аналоговый сигнал в цифровой, который поступает на вход процессора 5 для предварительной обработки. Предварительно обработанная информация о состоянии обследуемого пациента с процессора 5 поступает на компьютер 7 для дальнейшей комплексной обработки. Сопряжение процессора 5 с компьютером 7 обеспечивается СОМ-портом с оптронной развязкой более 4 кВ.

Настоящее устройство может быть изготовлено с использованием современной радиоэлектронной элементной базы и программного обеспечения. В качестве электродов могут быть использованы серийно изготавливаемые стеклянные электроды, например ЭВЛ-1МЗ. Наиболее эффективно настоящее изобретение может быть использовано для проведения обследования (скрининга) населения с целью выявления патологии внутренних органов на ранних стадиях заболевания.