Способ диагностики нарушений эндотелиального, нейрогенного и миогенного механизмов регуляции тонуса микрососудов и электронный терморегистратор для его осуществления

Группа изобретений относится к медицине, а именно к функциональной диагностике, и может быть использована для исследования нарушений механизмов регуляции тонуса микрососудов. Способ исследования включает регистрацию изменений сосудистого тонуса во время и после функциональной нагрузки. При этом проводят обработку данных с помощью непрерывного вейвлет-анализа в диапазонах частот, соответствующих эндотелиальному (0,0095-0,02 Гц), нейрогенному (>0,02-0,05 Гц), миогенному (>0,05-0,14 Гц) механизмам регуляции тонуса микрососудов. В качестве функциональной нагрузки проводят тепловую пробу. Для этого регистрируют температуру тестируемого участка кожи пациента непрерывно. В течение первых 1-2-х минут повышают температуру исследуемой поверхности кожи до 38-42ºС. Фиксируют мощность нагрева с целью поддержания постоянного среднего значения температуры исследуемой поверхности кожи. Регистрируют колебания температуры во время 10 минут проведения тепловой пробы и выключают нагрев. Затем в течение 10 минут после выключения нагрева и охлаждения до температуры 30-32ºС продолжают регистрацию колебаний кожной температуры. Далее на основании обработки сравнительных данных о колебаниях значений температуры во время и после тепловой пробы судят о соответствующем механизме нарушений регуляции тонуса микрососудов. Электронный регистратор температуры для осуществления предложенного способа содержит снабженный блоком нагрева выносной датчик температуры, аналого-цифровой преобразователь, микроконтроллер, передающий данные на персональный компьютер через интерфейс. Один кристалл микросхемы АЦП вмещает в себя трехканальный мультиплексор, инструментальный усилитель, источник опорного напряжения, управляемый источник тока и непосредственно сам блок сигма-дельта АЦП. Микроконтроллер включает в себя Flash-память программы, оперативную память, энергонезависимую память, интерфейс UART для связи с ПК, интерфейс SPI для связи с АЦП. Регистратор температуры содержит опторазвязку между блоком нагрева и измерительной цепью, а также опторазвязку между измерительной цепью и ПК, блок питания с блоком гальванической развязки питания. Выносной датчик включает в себя мостовую измерительную схему с термистором и основанный на SMD-резисторах блок нагрева. Достигается повышение точности, достоверности и упрощение исследования нарушений механизмов регуляции тонуса микрососудов. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл., 3 пр.

 

Область техники

Изобретение относится к медицине, а именно, к функциональной диагностике и может использоваться для диагностики нарушений эндотелиального, нейрогенного и миогенного механизмов регуляции тонуса микрососудов.

Предшествующий уровень техники

Известен способ оценки реактивности артерий у пациента(пат. США №8551008, опубл. 08.10.2013 г.) включающий:

а) вызывание сосудорасширяющей стимуляции у пациента путем создания артериальной окклюзии на части тела указанного пациента, используя один или несколько сдавливающих манжет, тем самым стимулируя артериальную реактивность в одной области этой части тела указанного пациента,

б) одновременный мониторинг температуры поверхности кожи пациента в одной области и во второй (контрольной) области перед созданием артериальной окклюзии, в течение проведения артериальной окклюзии, и после удаления артериальной окклюзии, до достижения равновесной температуры с помощью устройства измерения температуры, не прилагающего к поверхности кожи тепловой энергии, положительного или отрицательного давления в какой-либо значительной степени; при этом указанные первая и вторая (контрольная) области находятся на контралатеральных частях тела; и

в) определение исходной температуры в первой области до создания артериальной окклюзии;

г) определение максимума температуры в первой области после артериальной окклюзии; и

д) оценку артериальной реактивности у указанного пациента на основании изменений температуры во второй (контрольной) области и попятного изменения температуры, связанного с упомянутой исходной температурой и указанного максимума температуры в первой области тела.

Недостатками способа является длительность процесса и недостаточная точность, достоверность результатов диагностики.

Известен способ оценки диагностики эндотелиального, нейрогенного и миогенного механизмов регуляции сосудистого тонуса с помощью записи колебаний кожного кровотока лазерным допплеровским флоуметром (например, ЛАКК-01, НПП «Лазма», Россия). Для оценки состояния эндотелиального, нейрогенного и миогенного механизмов регуляции тонуса сосудов используется тепловая проба, заключающаяся в нагреве исследуемой поверхности кожи от 32° до 45°С, регистрации показателя микроциркуляции, выраженного в перфузионных единицах и спектральном анализе ЛДФ-грамм (Лазерная допплеровская флоуметрия микроциркуляции крови/ Под. ред. А.И. Крупаткина, В.В. Сидорова: Руководство для врачей. - М.: ОАО «Издательство «Медицина», 2005. - 256 с.).

К недостаткам способа следует отнести необходимость использования дорогостоящей аппаратуры, низкую воспроизводимость результатов измерений, обусловленную пространственной гетерогенностью распределения кровеносных сосудов в дерме и большое количество артефактов, связанных с микросмещениями световода относительно зондируемой поверхности в процессе измерений, что существенно снижает точность анализа низкочастотных колебаний, соответствующих эндотелиальному, нейрогенному и миогенному механизмам регуляции тонуса микрососудов.

Известен электронный терморегистратор, содержащий выносные датчики температуры, соединенные с первым основным входом аналого-цифрового преобразователя, соединенный с его вторым основным входом встроенный датчик температуры, связанный с аналого-цифровым преобразователем блок преобразования и сравнения, соединенный с блоком энергонезависимой памяти, дисплеем, клавиатурой и блоком сопряжения, выход которого соединен с выводом подключения персонального компьютера (RU 21092 U1, 2001).

Такой терморегистратор обеспечивает достаточно высокую точность многоканальных измерений в широком интервале температур при высокой достоверности получаемой информации. Однако он имеет недостаточно высокие функциональные возможности. Он не позволяет, в частности, эффективно анализировать результаты контроля состояния объектов с повышенной чувствительностью к температурным изменениям внешней среды, например, донорской крови, органов, лекарственных средств и вакцин.

Из известных устройств наиболее близким к заявленному является электронный терморегистратор, содержащий выносные датчики температуры, соединенные с первым основным входом аналого-цифрового преобразователя, соединенный с его вторым основным входом встроенный датчик температуры, связанный с аналого-цифровым преобразователем блок преобразования и сравнения, соединенный с блоком энергонезависимой памяти, дисплеем, клавиатурой и блоком сопряжения, выход которого соединен с выводом подключения персонального компьютера, и встроенный источник питания со стабилизатором напряжения, соединенный с выводом подключения внешнего питания, отличающийся тем, что он дополнительно содержит генератор сигналов опроса, вход которого соединен с соответствующим выходом блока преобразования и сравнения, а выход - с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя, вывод подключения датчика доступа и контрольный контакт разъема выносных датчиков температуры, связанные через коммутатор с блоком преобразования и сравнения, датчик температуры блока преобразования и сравнения, соединенный с дополнительным входом аналого-цифрового преобразователя, и связанные с блоком преобразования и сравнения блок памяти уставок, блок оперативной памяти и часы реального времени, а вывод подключения персонального компьютера выполнен с возможностью дополнительного подключения термопринтера (RU 43967 U1, 2005).

Такой терморегистратор обеспечивает достаточно высокую точность и чувствительность многоканальных измерений в широком интервале температур при высокой достоверности получаемой информации. Однако сам прибор выполнен на уже давно морально устаревших комплектующих. Так же в приборе реализован устаревший интерфейс связи RS-232 с персональным компьютером (далее ПК).

Раскрытие сущности изобретения

Предлагаемыми изобретениями решается задача повышение точности, достоверности анализа, упрощение процесса с помощью электронного терморегистратора.

Поставленная задача решается с помощью признаков, указанных в 1-м пункте формулы изобретения, общих с прототипом, таких как способ диагностики нарушения эндотелиального, нейрогенного и миогенного механизмов регуляции тонуса сосудов путем регистрации изменений сосудистого тонуса во время и после функциональной нагрузки, обработки данных с помощью математических методов спектрального анализа в диапазонах частот, соответствующих эндотелиальному (0,0095-0,02 Гц), нейрогенному (0,02-0,05 Гц), миогенному (0,05-0,14 Гц) механизмам регуляции тонуса сосудов, и отличительных существенных признаков, таких как у обследуемого регистрируют температуру тестируемого участка кожи пациента непрерывно с помощью регистратора температуры, в течение первых 1-2-х минут повышают температуру исследуемой поверхности кожи до 38-42 градусов С, устанавливают режим постоянной тепловой мощности и регистрируют колебания температуры в течение интервала времени не менее 10 минут проведения тепловой пробы, выключают нагрев, затем после снижения температуры до 30-32 градусов С не менее 10 минут после выключения продолжают регистрацию колебаний кожной температуры и сравнивают полученные значения, рассчитывая коэффициенты относительного изменения амплитуд колебаний кожной температуры, по которым судят о нарушении механизма регуляции тонуса сосудов.

Согласно п. 2 формулы изобретения рассчитывают коэффициенты относительного изменения амплитуд колебаний кожной температуры по следующим формулам:

А по формуле: А=(A1-A0)/A0

В по формуле: В=(B1-B0)/B0.

С по формуле: С=(C1-C0)/C0

где А0 В0 С0 - амплитуды колебаний кожной температуры в эндотелиальном, нейрогенном и миогенном диапазонах частот соответственно после пробы;

A1 B1 C1 - амплитуды колебаний кожной температуры в эндотелиальном, нейрогенном и миогенном диапазонах частот соответственно во время проведения тепловой пробы, при величине коэффициента А менее 0,7 определяют нарушение эндотелиального механизма регуляции тонуса сосудов, при величине коэффициента В менее 1,1 определяют нарушение нейрогенного механизма регуляции тонуса сосудов, при величине коэффициента С менее 1,3 определяют нарушение миогенного механизма регуляции тонуса сосудов.

Согласно п. 3 формулы изобретения, измерение температуры проводят с частотой не менее 1 Гц.

Согласно п. 4 формулы изобретения обработку полученного сигнала значений температуры осуществляют с помощью компьютерной программы с применением метода вейвлет-анализа. Вышеперечисленная совокупность существенных признаков способа позволяет получить следующий технический результат- повышение точности и упрощение способа диагностики нарушений эндотелиального, нейрогенного и миогенного механизмов регуляции тонуса сосудов.

Поставленная задача решается с помощью признаков, указанных в 5-м пункте формулы изобретения, таких как электронный регистратор температуры для осуществления способа по п. 1, содержащий выносной датчик температуры, снабженный блоком нагрева, подключенный к первому каналу микросхемы АЦП, подключенной к микроконтроллеру, передающим данные на ПК через интерфейс, при этом один кристалл микросхемы АЦП вмещает в себя трехканальный мультиплексор, инструментальный усилитель, источник опорного напряжения, температурный датчик, управляемый источник тока и непосредственно сам блок сигма-дельта АЦП, а микроконтроллер, включает в себя Flash - память программы, оперативную память, энергонезависимую память (EEPROM), интерфейс UART для связи с ПК, интерфейс SPI для связи с АЦП, при этом регистратор температуры содержит опторазвязку между блоком нагрева и измерительной цепью, а также опторазвязку между измерительной цепью и сигналом ПК, блок питания с блоком гальванической развязки питания, причем выносной датчик, включает в себя мостовую измерительную схему с термистором, позволяющую избавиться от синфазных помех на входе АЦП, а так же блок нагрева, основанный на SMD-резисторах, для теплового воздействия на тестируемый участок кожи пациента.

Согласно п. 6 формулы изобретения, в устройстве логикой работы и хранением данных занимается внешнее ПО, установленное на ПК.

Вышеперечисленная совокупность существенных признаков устройства позволяет получить, следующий технический результат-повышение точности и упрощение процесса диагностики нарушений эндотелиального, нейрогенного и миогенного механизмов регуляции тонуса микрососудов.

Предлагаемые изобретения иллюстрируются нижеприведенными примерами и блок схемой электронного терморегистратора.

Лучший пример осуществления изобретения

Способ осуществляется следующим образом. У обследуемого регистрируют температуру тестируемого участка кожи пациента, например ладонной поверхности ногтевой фаланги пальца непрерывно с помощью электронного регистратора температуры (см. Фиг.). Включается нагревательный элемент, который повышает в течение 1-2 минут температуру исследуемой поверхности кожи до 40°С, в течение 10 минут продолжается регистрация сигнала во время фиксации режима постоянной тепловой мощности и затем после выключения нагрева и снижения температуры в течение 10 минут после. Измерения температуры производят с частотой не менее 1 Гц. Обработку полученного сигнала осуществляют с помощью специальной компьютерной программы с применением математического метода вейвлет-анализа. Вычисляют амплитуду колебаний кожной температуры в диапазонах частот, соответствующих эндотелиальному (0,0095-0,02 Гц), нейрогенному (0,02-0,05 Гц), миогенному (0,05-0,14 Гц) механизмам регуляции тонуса сосудов в течение первых 10 минут исходного фона и далее в течение 10 минут проведения тепловой пробы.

Рассчитывают коэффициенты:

А по формуле: А=(A1-A0)/A0

В по формуле: В=(B1-B0)/B0.

С по формуле: С=(C1-C0)/C0

где А0 В0 С0 - амплитуды колебаний кожной температуры в эндотелиальном, нейрогенном и миогенном диапазонах частот соответственно в течение 10 минут после пробы;

A1 B1 C1 - средние амплитуды колебаний кожной температуры в эндотелиальном, нейрогенном и миогенном диапазонах частот соответственно в течение 10 минут проведения тепловой пробы.

При величине коэффициента А менее 0,7 определяют нарушение эндотелиального механизма регуляции тонуса сосудов. При величине коэффициента В менее 1,1 определяют нарушение нейрогенного механизма регуляции тонуса сосудов. При величине коэффициента С менее 1,3 определяют нарушение миогенного механизма регуляции тонуса сосудов.

Примеры конкретного выполнения способа.

Пример 1. Практически здоровый доброволец Е., 28 лет.

Добровольцу установили датчик регистратора температуры на ладонную поверхность ногтевой фаланги указательного пальца. Подключили прибор и проводили непрерывно регистрацию кожной температуры в течение 10 минут во время тепловой пробы в течение 10 минут после выключения прибора и снижения температуры. Измерения производили с частотой не менее 1 Гц. Обработали полученный сигнал с помощью специальной компьютерной программы с применением математического метода вейвлет-анализа и получением вейвлет-спектрограмм. Вычислили среднеквадратичную амплитуду колебаний в диапазоне 0,0095-0,02 Гц в течение 10 минут после пробы (А0=1,42*10-2 град С), в течение 10 минут проведения тепловой пробы (A1=2,44*10-2 град С), рассчитали коэффициент А по формуле: А=(2,44-1,42)/1,42=0,72. Вычислили амплитуду колебаний в диапазоне 0,02-0,05 Гц в течение 10 минут после пробы (В0=0,64*10-2 град С), в течение 10 минут проведения тепловой пробы (В1=3,45*10-2 град С), рассчитали коэффициент В по формуле: В=(3,45-0,64)/0,64=4,39. Вычислили амплитуду колебаний в диапазоне 0,05-0,14 Гц в течение 10 минут после пробы (С0=0,19*10-2 град С), в течение 10 минут проведения тепловой пробы (C1=0,99*10-2 град С), рассчитали коэффициент С по формуле: С=(0,99-0,19)/0,19=4,21.

Коэффициент А, равный 0,72, больше 0,7, что указывает на отсутствие нарушения эндотелиального механизма регуляции тонуса сосудов. Коэффициент В, равный 4,39, больше 1,1, что указывает на отсутствие нарушения нейрогенного механизма регуляции тонуса сосудов. Коэффициент С, равный 4,21, больше 1,3, что указывает на отсутствие нарушения миогенного механизма регуляции тонуса сосудов.

Пример 2. Больная В., 55 лет, диагноз: Сахарный диабет 2 тип, некомпенсированный. Непролиферативная диабетическая ретинопатия обоих глаз. Дислипидемия. Неалкогольный стеатогепатоз. Дистальная диабетическая нейропатия нижних конечностей, нейропатическая форма. Гипертоническая болезнь II стадии, 2 степени по АД, риск 4.

Пациентке установили датчик регистратора температуры на ладонную поверхность ногтевой фаланги указательного пальца. Подключили прибор и проводили непрерывно регистрацию кожной температуры в течение 10 минут во время тепловой пробы и в течение 10 минут после выключения прибора и снижения температуры. Измерения производили с частотой не менее 1 Гц. Обработали полученный сигнал с помощью специальной компьютерной программы с применением математического метода вейвлет-анализа и получением вейвлет - спектрограмм. Вычислили среднеквадратичную амплитуду колебаний в диапазоне 0,0095-0,02 Гц в течение 10 минут после пробы (А0=0,67*10-2 град С), и в течение 10 минут проведения тепловой пробы (A1=0,72*10-2 град С), рассчитали коэффициент А по формуле: А=(0,72-0,67)/0,67=0,07. Вычислили амплитуду колебаний в диапазоне 0,02-0,05 Гц в течение 10 минут после пробы (В0=0,16*10-2 град С), далее в течение 10 минут проведения тепловой пробы (В1=0,15*10-2 град С), рассчитали коэффициент В по формуле: В=(0,15-0,16)/0,16=-0,06. Вычислили амплитуду колебаний в диапазоне 0,05-0,14 Гц в течение 10 минут после пробы (С0=0,09*10-2 град С), далее в течение 10 минут проведения тепловой пробы (C1=0,11*10-2 град С), рассчитали коэффициент С по формуле: С=(0,11-0,09)/0,09=0,22.

Коэффициент А, равный 0,07, меньше 0,7, что указывает на наличие нарушения эндотелиального механизма регуляции тонуса сосудов. Коэффициент В, равный -0,06, меньше 1,1, что указывает на наличие нарушения нейрогенного механизма регуляции тонуса сосудов. Коэффициент С, равный 0,22, меньше 1,3, что указывает на наличие нарушения миогенного механизма регуляции тонуса сосудов.

Результат подтвержден биохимическим анализом крови - содержание триглицеридов (2,4 ммоль/л), холестерина (5,66 ммоль/л), липопротеидов низкой плотности (3,03 ммоль/л) и гликированного гемоглобина (11,4%) было повышенным. Заключение невролога: метаболическая нейропатия.

Пример 3. Больной Ш., 50 лет, диагноз: Сахарный диабет 2 тип, инсулинопотребный, некомпенсированный. Ангиопатия сетчатки обоих глаз. Диабетическая дистальная нейропатия нижних конечностей. Стеатогепатит смешанного генеза (токсический, лекарственный и диабетический). Дислипидемия. Миокардиодистрофия. Гипертоническая болезнь II стадии, 3 степени по АД, риск 4.

Пациенту установили датчик регистратора температуры на ладонную поверхность ногтевой фаланги указательного пальца. Подключили прибор и проводили непрерывно регистрацию кожной температуры и в течение 10 минут во время тепловой пробы и в течение 10 минут после выключения прибора и снижения температуры. Измерения производили с частотой не менее 1 Гц. Обработали полученный сигнал с помощью специальной компьютерной программы с применением математического метода вейвлет-анализа и получением вейвлет - спектрограмм. Вычислили среднеквадратичную амплитуду колебаний в диапазоне 0,0095-0,02 Гц в течение 10 минут после пробы (А0=2,1*10-2 град С), и в течение 10 минут проведения тепловой пробы (A1=2,83*10-2 град С), рассчитали коэффициент А по формуле: А=(2,83-2,1)/2,1=0,35. Вычислили амплитуду колебаний в диапазоне 0,02-0,05 Гц в течение 10 минут после пробы (В0=0,85*10-2 град С), и в течение 10 минут проведения тепловой пробы (B1=1,25*10-2 град С), рассчитали коэффициент В по формуле: В=(1,25-0,85)/0,85=0,47. Вычислили амплитуду колебаний в диапазоне 0,05-0,14 Гц в течение 10 минут после пробы (С0=0,26*10-2 град С), и в течение 10 минут проведения тепловой пробы (C1=0,28*10-2 град С), рассчитали коэффициент С по формуле: С=(0,28-0,26)/0,26=0,08.

Коэффициент А, равный 0,35, меньше 0,7, что указывает на наличие нарушения эндотелиального механизма регуляции тонуса сосудов. Коэффициент В, равный 0,47, меньше 1,1, что указывает на наличие нарушения нейрогенного механизма регуляции тонуса сосудов. Коэффициент С, равный 0,08, меньше 1,3, что указывает на наличие нарушения миогенного механизма регуляции тонуса сосудов.

Результат подтвержден биохимическим анализом крови - содержание триглицеридов (2,7 ммоль/л), холестерина (8,65 ммоль/л), липопротеидов низкой плотности (3,91 ммоль/л) и гликированного гемоглобина (14,4%) было повышенным. Заключение невролога: метаболическая полинейропатия нижних конечностей.

Проведено сопоставление показателей эндотелиального, нейрогенного и миогенного механизмов регуляции сосудистого тонуса у трех практически здоровых добровольцев с показателями эндотелиального, нейрогенного и миогенного механизмов регуляции сосудистого тонуса у трех больных сахарным диабетом.

Результаты представлены в табл. 1 и табл. 2.

У практически здоровых добровольцев коэффициент А колебался от 0,72 до 2,63, коэффициент В - от 1,80 до 4,39, коэффициент С - от 2,96 до 4,21.

У больных сахарным диабетом коэффициент А колебался от 0,02 до 0,35, коэффициент В - от -0,06 до 0,61, коэффициент С - от 0,08 до 1,05. Значения коэффициентов во всех диапазонах частот достоверно ниже, чем у практически здоровых добровольцев.

Преимуществом предлагаемого способа являются: повышение чувствительности за счет точной пороговой цифры, удобство и высокая скорость выполнения, хорошая воспроизводимость результатов, упрощение исследования из-за отсутствия артефактов, связанных с микросмещениями световода относительно зондируемой поверхности в процессе измерений, низкая себестоимость.

Изобретение иллюстрируется чертежом

На чертеже показана структурная блок-схема предпочтительного варианта выполнения электронного терморегистратора.

На Фиг. 1 позициями обозначены: 1 - датчик температуры; 2 - нагреватель; 3 - Аналого-цифровой преобразователь(АЦП); 4 - Микроконтроллер; 5 - ПК; 6 - интерфейс USB; 7 - интерфейс UART; 8 - порт SPI; 9 - опторазвязка; 10 - Опторазвязка + FT232; 11 - блок питания; 12 - гальваническая развязка; АА - ток; ВВ - сигнал; СС- шим; DD - управление; ЕЕ - данные; FF- шим.

Описание связей между элементами и блоками схемы (Фиг. 1). Электронный регистратор температуры для осуществления способа, содержит: выносной датчик температуры, соединенный с аналого-цифровым преобразователем (АЦП) 3, передающим данные на персональный компьютер (ПК). Выход выносного датчика температуры 1 подключен к измерительному каналу микросхемы АЦП 3, выход которой связан с портом SPI 8 микроконтроллера 4, подключенного своим выходом со входом ПК 5 через интерфейс USB 6. Первый выход микроконтроллера 4 через порт SPI 8 связан со входом управления АЦП 3. Второй выход микроконтроллера 4 через опторазвязку 9 связан со входом блока нагрева 2 датчика температуры 1. Третий выход микроконтроллера 4 через интерфейс 7 и опторазвязку 10 связан с ПК 5. Питание устройства осуществляется от порта USB компьютера 5 через блок питания 11 через гальваническую развязку 12.

Основа измерительной части прибора это микросхема AD7793 фирмы Analog devices. Один кристалл микросхемы АЦП 3 вмещает в себя трехканальный мультиплексор, инструментальный усилитель, источник опорного напряжения, температурный датчик, управляемый источник тока и непосредственно сам блок сигма-дельта АЦП.

Микроконтроллер 4, включает в себя Flash - память программы, оперативную память, энергонезависимую память (EEPROM), интерфейс UART 7 для связи с ПК 5, интерфейс SPI 8 для связи с АЦП 3.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал с датчиков 1 поступает на входной коммутатор, и далее - на инструментальный усилитель. Усиленный сигнал с выхода усилителя подается на АЦП 3. Результат преобразования считывается из АЦП 3 микроконтроллером 4. Микроконтроллер 4 управляет аналого-цифровым преобразователем и входным коммутатором. Микроконтроллер 4 так же осуществляет первичную обработку данных и обеспечивает интерфейс с блоком управления и индикации. Схема содержит стабилизатор тока для питания мостовых датчиков температуры. Блок АЦП выполнен в виде отдельной измерительной платы. Плата имеет гальваническую развязку цепей измерения от цепей, подключаемых к блоку управления и индикации.

В основе измерительной части прибора применяется микросхема AD7793 фирмы Analog devices. Один кристалл вмещает в себя трехканальный мультиплексор, инструментальный усилитель, источник опорного напряжения, температурный датчик, управляемый источник тока и непосредственно сам блок сигма-дельта АЦП. Основным преимуществом данной схемы является высокая точность. Микросхема АЦП AD7793 обладает достаточно большим разрешением (24-разряда), что позволяет измерять температуру с точностью до одной тысячной градуса с частотой до 128 Гц. Так же, в целях подавления помех в датчике применена мостовая схема измерения, что способствует подавлению синфазных помех. Встроенный мультиплексор позволяет проводить одновременные измерения по трем каналам. Благодаря тому, что все каналы АЦП и источник опорного напряжения выполнены на одном кристалле, в одном технологическом процессе, они имеют очень близкие характеристики, что позволяет свести на минимум температурный дрейф у измерительной части. В большинстве случаев, первичные аналоговые сигналы, снимаемые с термосопротивления, составляют милливольты. Использования коммутатора для непосредственной коммутации слабых сигналов может послужить источником шумов, помех и температурных дрейфов. В микросхеме AD7793, используемой в приборе усилитель стоит перед блоком коммутации, что так же положительно сказывается на точности.

Использование микросхемы AD7793 позволило избежать применения таких элементов, как: датчик температуры блока преобразования и сравнения, коммутатор, аналого-цифровой преобразователь, блок преобразования и сравнения.

Непосредственно всей периферией в устройстве управляет микроконтроллер ATmega 168. Введение микроконтроллера позволило избежать применения целого ряда эелементов, таких как: блок памяти уставок, блок энергонезависимой памяти, блок преобразования и сравнения, блок оперативной памяти, генератор сигналов опроса, шифратор.

Электронный терморегистратор позволяет:

1) Регистрировать температурные колебания измеряемого объекта с разрешением по температуре до 0,001 градуса с частотой до 128 Гц.

2) Осуществлять нагрев измеряемого объекта до 45 градусов Цельсия.

3) Передавать данные на ПК специальному программному обеспечению (далее ПО), которое позволяет сохранять данные, обрабатывать, а так же отображать их на графике,

4) Принимать команды управления от ПО, такие как: изменение мощности нагрева, сохранение/считывание калибровочных коэффициентов из памяти микроконтроллера, изменение коэффициента усиления, изменения частоты преобразования.

Совместная работа регистратора с программным обеспечением позволила избежать таких элементов в схеме, как: часы реального времени, дисплей, клавиатура, шифратор. В результате применения современной элементной базы (микроконтроллер, АЦП) в сочетании с внешним ПО, установленным на ПК, позволяет в значительной степени сократить функциональные блоки в электрической цепи, переложив часть функционала на программы, а также упростить и ускорить процесс возможной доработки функционала.

Промышленная применимость

Группа изобретений относится как к медицине, так и к измерительной технике и может использоваться преимущественно для регистрации температурных колебаний кожи человека в медицинских целях. Прибор может быть изготовлен из доступных комплектующих на сборочном участке приборостроительных предприятий. Как способ, так и прибор для его осуществления найдет широкое применение в практическом здравоохранении.

1. Способ исследования нарушений механизмов регуляции тонуса микрососудов путем регистрации изменений сосудистого тонуса во время и после функциональной нагрузки, обработки данных с помощью непрерывного вейвлет-анализа в диапазонах частот, соответствующих эндотелиальному (0,0095-0,02 Гц), нейрогенному (>0,02-0,05 Гц), миогенному (>0,05-0,14 Гц) механизмам регуляции тонуса микрососудов, отличающийся тем, что у обследуемого в качестве функциональной нагрузки проводят тепловую пробу, для чего регистрируют температуру тестируемого участка кожи пациента непрерывно, причем в течение первых 1-2-х мин повышают температуру исследуемой поверхности кожи до 38-42°С, фиксируют мощность нагрева с целью поддержания постоянного среднего значения температуры исследуемой поверхности кожи, регистрируют колебания температуры во время 10 минут проведения тепловой пробы, выключают нагрев, затем в течение 10 минут после выключения нагрева и охлаждения до температуры 30-32°С продолжают регистрацию колебаний кожной температуры и на основании обработки сравнительных данных о колебаниях значений температуры во время и после тепловой пробы судят о соответствующем механизме нарушений регуляции тонуса микрососудов.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для сравнения используют расчет коэффициентов относительного изменения среднеквадратичных амплитуд колебаний кожной температуры, по которым судят о нарушении механизма регуляции тонуса сосудов А, В и С по следующим формулам:

А по формуле: A=(A1-A0)/A0,

В по формуле: B=(B1-B0)/B0,

С по формуле: C=(C1-C0)C0,

где А0, В0, С0 - среднеквадратичные амплитуды колебаний кожной температуры в эндотелиальном, нейрогенном и миогенном диапазонах частот, соответственно, в течение 10 минут исследования после пробы;

A1, B1, C1 - среднеквадратичные амплитуды колебаний кожной температуры в эндотелиальном, нейрогенном и миогенном диапазонах частот, соответственно, в течение 10 минут проведения тепловой пробы.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что при величине коэффициента А менее 0,7 определяют нарушение эндотелиального механизма регуляции тонуса микрососудов, при величине коэффициента В менее 1,1 определяют нарушение нейрогенного механизма регуляции тонуса микрососудов, при величине коэффициента С менее 1,3 определяют нарушение миогенного механизма регуляции тонуса микрососудов.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что измерение значений температуры проводят дискретно с частотой не менее 1 Гц.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обработку полученного сигнала значений температуры осуществляют с помощью компьютерной программы с применением метода непрерывного вейвлет-анализа.

6. Электронный регистратор температуры для осуществления способа по п. 1, содержащий выносной датчик температуры, соединенный с аналого-цифровым преобразователем (АЦП), передающим данные на персональный компьютер (ПК), отличающийся тем, что выносной датчик температуры снабжен блоком нагрева, подключенный к первому каналу микросхемы АЦП, подключенной к микроконтроллеру, передающим данные на ПК через интерфейс, при этом один кристалл микросхемы АЦП вмещает в себя трехканальный мультиплексор, инструментальный усилитель, источник опорного напряжения, управляемый источник тока и непосредственно сам блок сигма-дельта АЦП, а микроконтроллер включает в себя Flash-память программы, оперативную память, энергонезависимую память (EEPROM), интерфейс UART для связи с ПК, интерфейс SPI для связи с АЦП, при этом регистратор температуры содержит опторазвязку между блоком нагрева и измерительной цепью, а также опторазвязку между измерительной цепью и ПК, блок питания с блоком гальванической развязки питания, причем выносной датчик включает в себя мостовую измерительную схему с термистором, позволяющую избавиться от синфазных помех на входе АЦП, а также блок нагрева, основанный на SMD-резисторах, для теплового воздействия на тестируемый участок кожи пациента.

7. Электронный регистратор температуры по п. 6, отличающийся тем, что логикой работы и хранением данных занимается внешнее ПО, установленное на ПК.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники, применяемой в медицине, и может быть использовано для передачи электрических сигналов, снятых с тела биологического объекта (человека или животного), на регистрирующее устройство.

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к средствам управляемой терапии сфокусированным ультразвуком высокой интенсивности. Устройство содержит блок излучения ультразвука для генерации сфокусированного ультразвукового излучения высокой интенсивности, при этом путь пучка ультразвукового излучения является перемещаемым вдоль траектории для оказания воздействия ультразвуковой энергии в целевой зоне представляющего интерес субъекта, и блок управления блоком излучения ультразвука для перемещения пути пучка ультразвукового излучения вдоль траектории и применения ультразвуковой дозы к целевой зоне, при этом блок управления выполнен с возможностью приема температурной информации целевой зоны и управления блоком излучения ультразвука на основании полученной температурной информации, и управления блоком излучения ультразвука на основании температуры текущего направления и по меньшей мере одного предыдущего направления пути пучка ультразвукового излучения вдоль траектории.

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к средствам управляемой терапии сфокусированным ультразвуком высокой интенсивности. Устройство содержит блок излучения ультразвука для генерации сфокусированного ультразвукового излучения высокой интенсивности, при этом путь пучка ультразвукового излучения является перемещаемым вдоль траектории для оказания воздействия ультразвуковой энергии в целевой зоне представляющего интерес субъекта, и блок управления блоком излучения ультразвука для перемещения пути пучка ультразвукового излучения вдоль траектории и применения ультразвуковой дозы к целевой зоне, при этом блок управления выполнен с возможностью приема температурной информации целевой зоны и управления блоком излучения ультразвука на основании полученной температурной информации, и управления блоком излучения ультразвука на основании температуры текущего направления и по меньшей мере одного предыдущего направления пути пучка ультразвукового излучения вдоль траектории.
Изобретение относится к информационным технологиям и нейрофизиологии и может быть использовано для мозг-машинного интерфейса. Устройство выполнено в виде носимого беспроводного устройства с возможностью регистрации электрофизиологических и биометрических параметров оператора.
Изобретение относится к медицине, а именно к физиологии и функциональной диагностике, и может быть использовано для измерения реакции потовых желез человека на психофизиологическое состояние.
Изобретение относится к медицине, а именно к области лучевой диагностики, анестезиологии и реанимации, и может быть использовано для визуализации подкожных вен конечностей в процессе лечения тромбофлебитов.

Группа изобретений относится к медицине, а именно к оториноларингологии, и может быть использовано для диагностики заболеваний верхнечелюстных пазух и кист. В предлагаемом способе диагностического исследования верхнечелюстных пазух пациента осуществляют регистрацию сигналов, соответствующих двумерному распределению по выбранному участку лица пациента интенсивности проходящего через ткани света с по меньшей мере двумя выбранными длинами волн видимой и/или ближней инфракрасной области, который распространяется от светового аппликатора, содержащего источники света и размещенного таким образом, чтобы выбранный участок лица пациента был расположен между источниками света, расположенными в ротовой полости, и устройством регистрации интенсивности излучения.

Изобретение относится к области медицинской диагностики и может быть использовано при проведении физиологического и психофизиологического мониторинга работоспособности и надежности специалистов опасных профессий.

Изобретение относится к области медицины, а именно к педиатрии и пульмонологии. Проводят дифференциальную диагностику затяжного кашля инфекционного и аллергического генеза при респираторных заболеваниях верхних дыхательных путей у детей от 2 до 17 лет.

Группа изобретений относится к медицине. Устройство для индукции управляемой гипотермии головного мозга субъекта содержит два криоаппликатора, средство охлаждения хладоносителя, гидравлическую систему, средства регистрации температуры по меньшей мере одного участка тела субъекта и средство управления.
Изобретение относится к медицине, а именно к сосудистой хирургии. Выполняют основные доступы соответственно выполняемой операции. После оценки проходимости и «шунтабельности» артерий проводят выделение большой подкожной вены для формирования из нее аутовенозного шунта по методике «реверсированной аутовены», с обязательной перевязкой и пересечением всех притоков. Вену отсекают на необходимую длину. Затем аутовену выводят из раны и максимально расправляют на всем протяжении. В проксимальный просвет отсеченной для шунта вены устанавливают иглу Дебейки, проксимальный конец вены, путем перевязки на игле, временно фиксируют к оливе, на дистальный конец аутовены накладывают зажим типа «бульдог». К концу иглы присоединяется 20-миллилитровый шприц с воздухом комнатной температуры, после чего аутовена расправляется введением внутрь воздушной массы. Раздутую воздухом аутовену погружают в неглубокую ванночку, наполненную теплым (t - 37С°) физиологическим раствором, при этом качество рельефа внутренней стенки оценивается по термограмме на экране тепловизора. Способ позволяет повысить качество аутовенозных шунтов и соответственно результаты шунтирующих операций, вернуть трудоспособность и улучшить качество жизни больных. 1 з.п. ф-лы, 1 пр.

Изобретение относится к способу и аппарату для управления устройством отображения и интеллектуальной подушке, предназначенной для определения физиологических характеристик пользователя. Технический результат заключается в улучшении эффективности поиска предпочтительной информации. Такой результат достигается за счет того, что определяют идентификационную информацию пользователя, находящегося на интеллектуальной подушке, определяют предпочтительную информацию пользователя согласно идентификационной информации пользователя и отправляют команду для отображения предпочтительной информации на устройство отображения, связанное с интеллектуальной подушкой. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 17 ил.

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к средствам термотерапии с МР-контролем. Система содержит систему термического воздействия для приложения импульсов термического воздействия к мишени в субъекте, при этом импульсы термического воздействия разделены во времени периодом охлаждения, магнитно-резонансную систему для выполнения температурного измерения на субъекте посредством сбора температурно-зависимых магнитно-резонансных сигналов, контроллер для включения или выключения системы термического воздействия на основании температурно-зависимых магнитно-резонансных сигналов, при этом система термического воздействия сконфигурирована для определения окончания периода охлаждения на основании температурного измерения в жире снаружи мишени, выполняемого в течение периода охлаждения, причем температура или изменение температуры определяется термометрией на основе постоянной времени релаксации. Способ определения окончания периода охлаждения в процессе термического воздействия осуществляется посредством системы и содержит этапы, на которых прикладывают импульсы термического воздействия к субъекту, при этом импульсы термического воздействия разделены во времени периодом охлаждения, собирают температурно-зависимые магнитно-резонансные сигналы в жире снаружи мишени в течение периода охлаждения для определения окончания периода охлаждения, причем температура или изменение температуры определяется термометрией на основе постоянной времени релаксации и регулируют период охлаждения на основании температурно-зависимых магнитно-резонансных сигналов. Использование изобретений позволяет повысить точность управления регулированием периода охлаждения. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

Группа изобретений относится к медицине, а именно к функциональной диагностике, и может быть использована для исследования нарушений механизмов регуляции тонуса микрососудов. Способ исследования включает регистрацию изменений сосудистого тонуса во время и после функциональной нагрузки. При этом проводят обработку данных с помощью непрерывного вейвлет-анализа в диапазонах частот, соответствующих эндотелиальному, нейрогенному, миогенному механизмам регуляции тонуса микрососудов. В качестве функциональной нагрузки проводят тепловую пробу. Для этого регистрируют температуру тестируемого участка кожи пациента непрерывно. В течение первых 1-2-х минут повышают температуру исследуемой поверхности кожи до 38-42ºС. Фиксируют мощность нагрева с целью поддержания постоянного среднего значения температуры исследуемой поверхности кожи. Регистрируют колебания температуры во время 10 минут проведения тепловой пробы и выключают нагрев. Затем в течение 10 минут после выключения нагрева и охлаждения до температуры 30-32ºС продолжают регистрацию колебаний кожной температуры. Далее на основании обработки сравнительных данных о колебаниях значений температуры во время и после тепловой пробы судят о соответствующем механизме нарушений регуляции тонуса микрососудов. Электронный регистратор температуры для осуществления предложенного способа содержит снабженный блоком нагрева выносной датчик температуры, аналого-цифровой преобразователь, микроконтроллер, передающий данные на персональный компьютер через интерфейс. Один кристалл микросхемы АЦП вмещает в себя трехканальный мультиплексор, инструментальный усилитель, источник опорного напряжения, управляемый источник тока и непосредственно сам блок сигма-дельта АЦП. Микроконтроллер включает в себя Flash-память программы, оперативную память, энергонезависимую память, интерфейс UART для связи с ПК, интерфейс SPI для связи с АЦП. Регистратор температуры содержит опторазвязку между блоком нагрева и измерительной цепью, а также опторазвязку между измерительной цепью и ПК, блок питания с блоком гальванической развязки питания. Выносной датчик включает в себя мостовую измерительную схему с термистором и основанный на SMD-резисторах блок нагрева. Достигается повышение точности, достоверности и упрощение исследования нарушений механизмов регуляции тонуса микрососудов. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл., 3 пр.

Наверх