Устройство для определения состояния человека

Изобретение относится к медицинской технике и преимущественно может быть использовано для определения физиологического и психоэмоционального состояния человека. Устройство содержит оптически прозрачную диэлектрическую пластину, на поверхности которой выполнен электрод в виде слоя оптически прозрачного электропроводящего материала, генератор импульсов, выполненный с возможностью присоединения одним выходным выводом к обследуемому человеку и подключенный вторым выходным выводом к электроду, формирователь цифрового сигнала изображения с объективом, направленным на электрод, вычислительный блок, к которому подключен выход формирователя цифрового сигнала изображения, и блок отображения информации, подключенный к выходу вычислительного блока. Изобретение обеспечивает повышение достоверности определения состояния человека. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области приборостроения и преимущественно может быть использована для определения физиологического и психоэмоционального состояния человека.

Известны устройства для определения состояния биологического объекта (RU 2303391 С2, 2007; RU 67839 U1, 2007; RU 2377951 С1, 2010; WO 2011/028146, 2011), принцип действия которых основан на возбуждении, регистрации и анализе газоразрядного свечения вокруг исследуемого биологического объекта, находящегося в электромагнитном поле. Указанные известные устройства в общей для них части содержат генератор электромагнитных импульсов, стеклянную пластину, на нижней поверхности которой размещен подключенный к генератору электромагнитных импульсов электрод в виде тонкого слоя оптически прозрачного электропроводящего материала, цифровой оптоэлектронный преобразователь с объективом, сориентированным на электрод, вычислительный блок в виде персонального компьютера, к которому подключен оптоэлектронный преобразователь, и блок представления информации в виде монитора, подключенного к компьютеру.

Наиболее близким по технической сущности к настоящей полезной модели является известное устройство для определения энергоинформационного состояния биологического объекта (RU 2141250 С1, 1999), которое содержит генератор электромагнитных импульсов, выполненный с возможностью присоединения одного выходного вывода к обследуемому биологическому объекту, стеклянную пластину, на нижней поверхности которой размещен электрод в виде тонкого слоя оптически прозрачного электропроводящего материала, подключенный ко второму выходному выводу генератора электромагнитных импульсов, цифровой оптоэлектронный преобразователь с объективом, сориентированным на электрод, вычислительный блок в виде персонального компьютера, к которому подключен оптоэлектронный преобразователь, и блок представления информации в виде монитора, подключенного к компьютеру.

При обследовании биологического объекта, например, человека, с помощью устройства, являющегося ближайшим аналогом, как и с помощью перечисленных выше аналогов, обследуемый прижимает палец руки к стеклянной пластине, в результате чего создаваемое генератором электромагнитное поле вызывает газоразрядное свечение вокруг его пальца. Формируемый оптоэлектронным преобразователем цифровой сигнал изображения газоразрядного свечения поступает в компьютер, который определяет количественные параметры структуры газоразрядного свечения, в частности, яркостные и двумерные геометрические характеристики структуры свечения. Затем компьютер сравнивает их с соответствующими эталонными характеристиками, полученными ранее при обследовании заведомо здорового человека, не находящегося в состоянии стресса, и на основании результатов сравнения определяет состояние обследуемого.

Таким образом, определение состояния человека с помощью всех известных аналогов осуществляют на основе анализа изображения газоразрядного свечения, вызываемого электромагнитным полем.

Вместе с тем, газоразрядное свечение, вызываемое электромагнитным полем, сопровождается акустическим эффектом, причем, как установили авторы настоящей полезной модели, интенсивность звука снижается при переходе обследуемого в состояние стресса.

В связи с этим, использование в ближайшем аналоге, как и во: всех перечисленных выше аналогах, анализа только изображения газоразрядного свечения не позволяет обеспечить достаточно высокой достоверности определения состояния человека, поскольку в них не осуществляется анализ звукового сигнала, также несущего информацию о его состоянии.

Задачей настоящего изобретения явилось создание устройства для определения состояния человека на основе анализа как изображения газоразрядного свечения, так и сопровождающего акустического эффекта, что обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в повышении достоверности определения состояния человека.

Поставленная задача решена и технический результат достигнут тем, что устройство для определения состояния человека, содержащее, в соответствии с ближайшим аналогом, оптически прозрачную диэлектрическую пластину, на поверхности которой выполнен электрод в виде слоя оптически прозрачного электропроводящего материала, генератор импульсов, выполненный с возможностью присоединения одним выходным выводом к обследуемому человеку и подключенный вторым выходным выводом к электроду, формирователь цифрового сигнала изображения с объективом, направленным на электрод, вычислительный блок, к которому подключен выход формирователя цифрового сигнала изображения, и блок отображения информации, подключенный к выходу вычислительного блока, отличается от ближайшего аналога тем, что оно снабжено последовательно соединенными акусто-электрическим преобразователем, усилителем и аналого-цифровым преобразователем, выход которого подключен к вычислительному блоку.

При этом диэлектрическая пластина выполнена из стекла.

Электрод выполнен из оксида олова.

В качестве формирователя цифрового сигнала изображения с объективом использована цифровая видеокамера или цифровая фотокамера.

В качестве вычислительного блока использован персональный компьютер.

В качестве блока отображения информации использован монитор персонального компьютера.

В качестве акусто-злектрического преобразователя использован микрофон.

Акусто-электрический преобразователь установлен под электродом.

Снабжение устройства для определения состояния человека последовательно соединенными акусто-электрическим преобразователем, усилителем и аналого-цифровым преобразователем, выход которого подключен к вычислительному блоку, позволяет принимать акустический сигнал, преобразовывать его в электрический сигнал и после усиления и аналого-цифрового преобразования вводить в вычислительный блок, который в результате его обработки определяет состояние человека не только на основании анализа изображения газоразрядного свечения, но и оценивания интенсивности сопровождающего газовый разряд звука, что обеспечивает повышение достоверности определения состояния человека.

Отмеченное свидетельствует о решении декларированной выше задачи настоящей полезной модели и достижение сформулированного выше технического результата благодаря наличию у устройства для определения состояния человека перечисленных отличительных признаков.

На чертеже представлена структурная схема устройства для определения состояния человека, где 1 - пластина, 2 - электрод, 3 - генератор импульсов, 4 - формирователь цифрового сигнала изображения, 5 - вычислительный блок, 6 - блок отображения информации, 7 - акусто-электрический преобразователь, 8 - усилитель, 9 - аналого-цифровой преобразователь и 10 - палец обследуемого.

Устройство для определения состояния человека содержит оптически прозрачную диэлектрическую пластину 1, которая выполнена, например, из стекла. На поверхности пластины 1 выполнен электрод 2 в виде тонкого слоя толщиной около 200 мкм оптически прозрачного электропроводящего материала, в качестве которого использован, например, оксид олова.

Устройство содержит генератор 3 импульсов, выполненный с возможностью присоединения одним выходным выводом к обследуемому человеку, например, к его пальцу 10 с помощью клипсы (на чертеже не показано), и подключенный вторым выходным выводом к электроду 2. Генератор 3 импульсов выполнен с возможностью формирования электрический импульсов, имеющих амплитуду 10-20 кВ, длительность около 10 мкс и частоту 1000 Гц и формируемых пачками с длительностью около 0,5 с. В качестве генератора 3 импульсов может быть использован, например, генератор «Корона», выпускаемый ЗАО «Кирлионикс Технолоджиз Интернейшнл», Санкт-Петербург, Россия.

Устройство содержит формирователь 4 цифрового сигнала изображения с объективом, расположенным под пластиной 1 и направленным на электрод 2. В качестве формирователя 4 цифрового сигнала изображения использована цифровая видеокамера, например, модель LCF-23MP, производство фирмы «Lianchao Future Tech. Со», или цифровая фотокамера, например, модель CAM8200-U, производство фирмы «Embest lnfo&Tech».

Устройство также содержит вычислительный блок 5, например, в виде персонального компьютера, к которому подключен выход формирователя 4 цифрового сигнала изображения, и подключенный к его выходу блок 6 отображения информации, например, в виде монитора персонального компьютера. Вычислительный блок 5 снабжен программным обеспечением, которое позволяет накапливать и фильтровать цифровой сигнал изображения с последующим оцениванием его геометрических параметров, а также накапливать и фильтровать цифровой звуковой сигнал с последующим оцениванием интенсивности звука. В качестве такого программного обеспечения может быть использована, например, программа для ЭВМ «Программный комплекс «Кроуноскопия-Лаб», зарегистрированная 15.06.2017, свидетельство о государственной регистрации №2017616822, выданное на имя заявителя по настоящей заявке на полезную модель.

Кроме того, устройство содержит последовательно соединенные акусто-электрический преобразователь 7, усилитель 8 и аналого-цифровой преобразователь 9, выход которого подключен к вычислительному блоку 5. В качестве акусто-электрического преобразователя 7 использован, например, микрофон модели ЕСМ-ЗОА, производство фирмы «Jinin Group», который установлен в области расположения диэлектрической пластины непосредственно у зоны возникновения разряда с обеспечением возможности приема звукового сигнала, излучаемого газовым разрядом, например, под электродом 2. В качестве усилителя 8 может быть использована микросхема SSM2166SZ, производство фирмы «Analog Devices», а в качестве аналого-цифрового преобразователя 9 - микросхема AD7655, производство фирмы «Analog Devices ».

Устройство для определения состояния человека работает следующим образом.

Для проведения исследований обследуемый размещает палец 10 руки, к которому присоединен с помощью клипсы (на чертеже не показано) один выходной вывод генератора 3 импульсов, на поверхность пластины 1, противоположную поверхности расположения электрода 2. При включении устройства на электрод 2 с генератора 3 импульсов поступают электрические импульсы, имеющие указанные выше параметры, в результате чего между электродом 2 и пальцем 10 обследуемого возникает электромагнитное поле с напряженностью 10⁶-10⁸ В/см, индуцирующее газовый разряд, сопровождающийся свечением и акустическим эффектом.

Формирователь 4 цифрового сигнала изображения формирует цифровой сигнал изображения газового разряда, который поступает в вычислительный блок 5. Одновременно акусто-электрический преобразователь 7 принимает акустический сигнал, возникающий при газовом разряде, и преобразует его в электрический сигнал, который после усиления усилителем 8 и аналого-цифрового преобразования с помощью аналого-цифрового преобразователя 9 также поступает в вычислительный блок 5.

Как было экспериментально установлено, при обследовании здорового человека, не находящегося в состоянии стресса, изображение газового разряда имеет форму, близкую к круглой, и на поле изображения газового разряда отсутствуют области, в которых не наблюдается газовый разряд. При переходе обследуемого человека в состояние стресса площадь изображения газового разряда уменьшается, контур изображения приобретает существенно извилистую форму и на поле изображения появляются области, в которых не наблюдается газовый разряд.

Поэтому вычислительный блок 5 осуществляет накопление во времени и фильтрацию цифрового сигнала изображения и определяет общую площадь S изображения газового разряда, количество N областей на поле изображения газового разряда, в которых не наблюдается газовый разряд, и параметр К, характеризующий форму контура изображения газового разряда, K=L/(2πR), где L - длина кривой линии контура изображения; R - радиус окружности, вписанной в контур изображения.

Кроме того, вычислительный блок 5 осуществляет накопление во времени и фильтрацию цифрового звукового сигнала и определяет интенсивность I звука.

Затем вычислительный блок 5 вычисляет отношение SI/(NK) и сравнивает его с пороговым значением, хранящимся в его запоминающем устройстве и полученным предварительно при аналогичном обследовании заведомо здоровых людей, принадлежащих к той же возрастной группе и не находящихся в состоянии стресса. Результат сравнения вычислительный блок 5 отображает на экране блока 6 отображения информации оператору, который принимает решение о наличии у обследуемого состоянии стресса, если отношение SI/(NK) оказывается меньше порогового значения, или об отсутствии стресса, когда отношение SI/(NK) оказывается больше порогового значения.

Таким образом, изобретение обеспечивает повышение достоверности определения состояния человека по сравнению с известными аналогами.

1. Устройство для определения состояния человека, содержащее оптически прозрачную диэлектрическую пластину, на поверхности которой выполнен электрод в виде слоя оптически прозрачного электропроводящего материала, генератор импульсов, выполненный с возможностью присоединения одним выходным выводом к обследуемому человеку и подключенный вторым выходным выводом к электроду, формирователь цифрового сигнала изображения с объективом, направленным на электрод, вычислительный блок, к которому подключен выход формирователя цифрового сигнала изображения, и блок отображения информации, подключенный к выходу вычислительного блока, отличающееся тем, что оно снабжено последовательно соединенными акусто-электрическим преобразователем, усилителем и аналого-цифровым преобразователем, выход которого подключен к вычислительному блоку.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что диэлектрическая пластина выполнена из стекла.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что электрод выполнен из оксида олова.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве формирователя цифрового сигнала изображения с объективом использована цифровая видеокамера или цифровая фотокамера.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве вычислительного блока использован персональный компьютер.

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве блока отображения информации использован монитор персонального компьютера.

7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве акусто-электрического преобразователя использован микрофон.

8. Устройство по п. 1, отливающееся тем, что акусто-электрический преобразователь установлен под электродом.