УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОПУНКТУРНОЙ ДИАГНОСТИКИ И МЕДИКАМЕНТОЗНОГО ТЕСТИРОВАНИЯ

Полезная модель относится к медицинской информационно-измерительной технике [А61В 5/05, А61Н 39/00, А61Н 39/02], а именно к устройствам исследования динамики параметров электропроводности кожного покрова человека в области биологически активных точек для оценки состояния организма методами электропунктурой диагностики и медикаментозного тестирования, а также с возможностью обратного воздействия на кожу человека безопасным модулированным излучением.
Известны устройства для измерения электрического сопротивления кожного покрова человека в биологически активных точках, предназначенные для электропунктурной диагностики по методу Р.Фолля (Voll R. Arbeitsrichtlinien fur die Elektroakupwilctur. - M.L.Verlag, Hamburg, II Teil, 1963. - 102 s.; Крамер Ф. Учебник по электропунктуре, т.I - М.: ИМЕДИС, 1995. - 189 с.) и его современные модификации, например, патент России №2108085, А61Н 39/00, «Устройство для электропунктурной диагностики и терапии по методы Р.Фолля и способ записи характеристик тестирующего объекта на носителе для этого устройства» (Волков Е.Е., Егорочкин И.В., Ермолаев М.М., Нахабцев В.В., Николаев В.П., Пыхачев Г.Ю., Шамарин О.В. 1998 г) или патент России №2173537, МПК А61В 5/05 «Устройство для измерения электрокожного сопротивления». (А.Т.Селезнев, Н.А.Селезнева, Ю.В.Юров, 2001 г.) содержащие индифферентный и измерительный электроды, подключенные к измерительному устройству, блок преобразования электрокожного сопротивления в выходной сигнал, регистрируемый в условных единицах "проводимости" по линейной измерительной шкале, блоки памяти, содержащие информационные характеристики тестируемого агента биологически активных веществ в виде образов этих веществ на носителе и базу данных тестируемых состояний организма человека по измеряемым характеристикам изменения сопротивления кожного покрова, а также, средства визуального отображения информации (стрелочные индикаторы и приборы или современные средства отображения в виде дисплея компьютера).
В известных устройствах обеспечивается преобразование электрокожного сопротивления, подключаемого к цепи между измерительным и индифферентным электродами в анализируемый сигнал для заданного измерительного тока, и (или) падения напряжения между электродами в регистрируемые с помощью регистратора выходные значения параметров, определяемые в условных единицах проводимости в соответствии с "эталонной кривой" Вернера, формируемой при использовании линейных преобразующих элементов, а также, размещение биологически активных веществ (БАВ) между гелийнеоновым или гелийаргоновым лазером и носителем информационных характеристик БАВ в виде подложки со светочувствительным фотоматериалом таким образом, чтобы расфокуссированный лазерный луч охватывал весь объем БАВ, при этом экспозиция по времени соответствует времени формирования оптического изображения БАВ на носителе и базу носителей препаратов для тестирования в виде образов этих объектов.
Недостатками известных устройств является низкая точность, так как практически полное соответствие измерительной шкалы "эталонной кривой" Вернера может быть достигнуто лишь при использовании дополнительно нелинейных элементов (например, полупроводниковых диодов - в цепи второго регистратора) или нелинейного участка амплитудной характеристики второго усилителя, выбираемого при настройке устройства, что не возможно сделать автоматически в процессе применения устройства, а также, недостаточной точностью измерения параметров электропроводности БАТ в значениях условных единиц "проводимости", повышение которой не возможно из-за принципа построения устройств и низкой диагностической информативностью регистрируемых параметров. Это существенно сужает диапазон применения устройств. Наиболее близким к заявляемой полезной модели является известное устройство по патенту России №70775, А61В 5/05 «Аппаратно-программный комплекс «Юпрана» для электропунктурой диагностики и медикаментозного тестирования» (Юсупов Г.А. 2008 г.), содержащее один измерительный электрод и один контактный электрод, аналоговый модуль измерения, модуль памяти, модуль накопления рецепта, интерфейс связи с персональным компьютером (ПК), где на разность потенциалов между входами операционного усилителя влияет ток, протекающий через измерительный и контактный электроды, который зависит от электропроводности кожного покрова обследуемого пациента и эти данные передаются в компьютер. При этом, с целью повышения точности результатов измерения за счет не критичности разброса параметров операционного усилителя, модуль измерения в своей основе содержит операционный усилитель, включенный по схеме повторителя, обладающего большим входным и малым выходным импедансом. На выходе усилителя получается напряжение от 1,5 до 3,5 В, в зависимости оттока входа, что и является в свою очередь входным параметром аналогово-цифрового преобразователя (АЦП). Микроконтроллер обрабатывает полученные данные, исходя из 1024 уровней квантования для АЦП, и осуществляет передачу данных посредством порта USB в компьютер, где происходит накопление характеристик тестируемых препаратов в КМОП-ячейках аналоговых ключей, управляет выдачей на контактный электрод характеристик тестируемых препаратов. Использование электропитания от USB-порта персонального компьютера (ПК) позволяет исключить из принципиальной схемы модуль питания, а применение микроконтроллера, включающего в себя модули АЦП и USART, создает возможность функционирования устройства совместно с карманным ПК. Недостатками данного устройства является сложность эксплуатации и ограниченный диапазон применения по причинам невозможности дистанционного расширения базы БАВ, невозможности взаимодействия с внешними устройствами для обратного не инвазивного воздействия на кожу пациентов, невозможность удаленной работы по локальной или глобальной сети, то есть, создания виртуальных систем дистанционной диагностики пациентов. Кроме того, раздельное хранение информационной базы названий «нозодов» - потенцированных препаратов, приготовляемых согласно определенным гомеопатическим методам, и самих нозодов затрудняет синхронизацию нескольких разных устройств. Использование в устройстве одной версии операционной системы на компьютерах и другой версии операционной системы для карманного ПК заставляет пользоваться двумя разными программами с разными интерфейсами, что исключает возможность простой синхронизации, а также, отсутствие общей внутренней шины в конструкции устройства не позволяет его масштабировать.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является упрощение процесса эксплуатации устройства и расширение диапазона функциональных возможностей его применения.
Заявленный технический результат достигается за счет того, что устройство для электропунктурой диагностики и медикаментозного тестирования, содержащее измерительные электроды, объединенные в модуле интерфейса с электродами с операционным усилителем, выполненным с возможностью формирования с одной стороны высокого входного сопротивления, а с другой стороны поддержания опорного напряжения, аналоговый модуль измерения с одним входом АЦП, модуль постоянного хранения информации, модуль накопителя рецепта, модуль ввода-вывода и обработки с микроконтроллером, интерфейс связи соединенный через UBS с компьютером и питанием, отличающееся тем, что к модулю постоянного хранения информации подключены внешние накопители рецепта, содержащие в своем составе матрицу транзисторов с лавинной инжекцией заряда и, в свою очередь, подключенным к модулю ввода-вывода и обработки информации, а также, к модулю интерфейса электродов и к модулю формирования сигнала внешнего воздействия, имеющем в своем составе набор твердотельных реле, функцией которых является управление внешними устройствами, в качестве внутренней сети использована общая шина I2C. Кроме того, микроконтроллер содержит встроенные порт USB и входы АЦП. Кроме того, ячейки транзисторов с лавинной инжекцией заряда сформированы в матрицу с параллельно-последовательной структурой. Кроме того, модуль ввода-вывода и обработки информации включен в связь с удаленными компьютерными устройствами через проводные или беспроводные системы связи. Кроме того, использован микроконтроллер типа PIC18XXX.
Сущностью заявляемой полезной модели является устройство, содержащее измерительные электроды, объединенные в модуле интерфейса с электродами с операционным усилителем, подключенный особым образом для формирования с одной стороны высокого входного сопротивления, с другой стороны для поддержания опорного напряжения, аналоговый модуль измерения с одним входом АЦП, модуль постоянного хранения информации, модуль накопителя рецепта, модуль ввода-вывода и обработки с микроконтроллером, интерфейс связи соединенный через UBS с компьютером и питанием.
Отличительными особенностями заявляемой полезной модели является то, что в устройстве использован современный микроконтроллер, например, типа PIC18XXX, в котором порт USB и четыре входа АЦП являются встроенными, в модуле накопления волновых характеристик препаратов для тестирования применяются ячейки транзисторов с лавинной инжекцией заряда сформированные в матрицу с параллельно-последовательной структурой, модули связаны между собой через общую внутреннюю шину I2C для взаимодействия с входными и выходными устройствами и автоматизированного согласования их работы, а в качестве элементов управления внешними устройствами использованы твердотельные реле, при этом, к модулю постоянного хранения информации подключены внешние рецептурные накопители, а модуль ввода-вывода и обработки информации включен в дистанционную связь с удаленными компьютерными устройствами через интранет, интернет и другие системы связи.
На Фиг.1 изображена заявленная полезная модель, в которой измерительные электроды (10), соединены с модулем интерфейса электродов (2), а модуль постоянного хранения информации (3) связан через интерфейс с модулем внешнего хранения информации (7) и включен в общую сеть с модулем накопителя рецепта (4), содержащим в своем составе матрицу транзисторов с лавинной инжекцией заряда (14) и, в свою очередь, подключенным к модулю ввода-вывода и обработки информации (1), а также, к модулю интерфейса электродов (2) и к модулю формирования сигнала внешнего воздействия (5), имеющем в своем составе набор твердотельных реле (13). В качестве внутренней сети использована общая шина I2C - (12). Модуль интерфейса с электродами (2) содержит операционный усилитель, подключенный особым образом для формирования с одной стороны высокого входного сопротивления, с другой стороны для поддержания опорного напряжения, а модуль ввода-вывода и обработки (1) включает в себя современный микроконтроллер PIC18XXX (9), имеющий в своем составе АЦП с четырьмя входами и встроенный USB-интерфейс, при этом, внешние устройства (8) безопасного воздействия на кожу пациента соединены с модулем формирования сигнала внешнего воздействия (5), а модуль ввода-вывода и обработки информации подключен к линейке внешних устройств анализа и отображения информации (6), которые могут иметь дистанционную связь с удаленными компьютерными устройствами через интранет, интернет или другие системы связи (11).
Устройство на Фиг.1 работает следующим образом: при проведении электропунктурной диагностики и медикаментозного тестирования пациента к его рукам подводятся измерительные электроды (10), на которые подается опорное напряжение с модуля интерфейса электродов (2) совместно с волновыми характеристиками исследуемого нозода, сформированного модулем накопителя рецепта (4).
Нозодами являются препараты, приготовляемые согласно определенным гомеопатическим методам их производства из патологически измененных органов (или частей органов) человека и животных, а также из умерщвленных культур микроорганизмов, продуктов разложения органов и жидкостей, содержащих возбудителей болезни или ее продукты.
Под изопатией понимают использование автонозодного (аутонозодного) препарата, приготовленного из непатогенного материала самой болезни или самого больного, например, из крови самого пациента. В настоящее время применяются такие ее формы, как автовакцины (аутовакцины) и собственная кровь пациента.
Нозод, в нашем случае, представляет собой энергетический волновой пакет, отражающий в достаточной степени структуру реального объекта - потенцированных препаратов, приготовляемых согласно определенным гомеопатическим методам или свойства бактерий, грибков, различных инфекций, ядов, токсинов и т.д., поражающих организм человека.
Микроконтроллер (9) в модуле ввода-вывода и обработки (1) через первый вход АЦП производит оцифровку сигналов с электродов (10) получая информацию для обработки с модуля интерфейса электродов (2). После оцифровки, обработанная информация об уровне сигнала в цифровой форме передается через шину и USB-порт на внешние устройства анализа и отображения информации (6) для дальнейшей обработки и визуализации сигнала, например, на условно изображенной на дисплее линейной шкале. При этом, ток, протекающий через электроды (10) при существующем опорном напряжении, отображает отрицательную реакцию кожи пациента в случае, когда величина измеренной силы тока по показаниям внешних устройств анализа и отображения информации (6) находится в пределах от 30-45 мкА, и как положительную реакцию кожи пациента, когда сила толка находится в пределах от 55-65 мкА. Микроконтроллер (9) в модуле ввода-вывода и обработки (1) через второй вход АЦП также производит оцифровку сигналов воздействия и отклика, передаваемых от модуля формирования сигналов внешнего воздействия (5), который работает в обмене информации с внешними устройствами (8) безопасного воздействия на кожу пациента. После передачи этих сигналов от модуля (1) и обработки на внешних устройствах анализа и отображения информации (6), модуль ввода-вывода и обработки (1) выдает обратный сигнал на модуль (5) управляющий работой устройств (8) путем коммутации внешними токами до 500 mА.
Микроконтроллер (9) с использованием третьего входа АЦП и общей шины I2C (12), соединенной с модулем постоянного хранения информации (3) и, в свою очередь, связанного с модулем внешнего хранения информации (7), осуществляет адресацию ячеек нозодов и считывание параметров нозодов, отражающих свойства бактерий, грибков, различных инфекций, ядов, токсинов и т.д., поражающих организм человека, из базы модуля внешнего хранения информации (7), которые туда записываются предварительно путем определения их параметров.
Микроконтроллер (9) с использованием четвертого входа АЦП также через общей шины I2C (12), соединенной с модулем накопителя рецепта (4), задействует в работу матрицу транзисторов с лавинной инжекцией заряда (14), производя таким образом управление формированием рецепта из набора нозодов, представляющих собой отображение свойств потенцированных препаратов, приготовляемых согласно определенным гомеопатическим методам.
В процессе работы заявленной нами полезной модели устройства на Фиг.1, также осуществляется также взаимодействие с линейкой различных внешних устройств анализа и отображения информации (6) по локальной и/или глобальной сети и передача-получение информации по интранету, интернету и другим системам связи (11). В качестве примера приведены исследовательские данные разработки принципа работы нашего устройства при его конструировании и испытании. Разработку электронного аналога нозодов проводили в рамках классической схемы Фолля (Фиг.2), отличающейся наличием ключа (18), отсутствием измерительного прибора, при этом исследуемый объект заменяли на элемент (19), в котором хранится электронный аналог. Описание физических процессов проводилось с учетом работ в области исследований возбужденных состояний в твердых телах.
Известная информация позволяет подойти к описанию физических процессов лишь в феноменологическом аспекте. В этом случае, рассматривалась возможность использования возбужденных состояний для выявления структуры объекта (15) (Фиг.2), передачи энерго-информации по проводникам (16) и ее записи в элемент (19). На Фиг.2 показана схема создания электронного аналога, где 15 - сертифицированный нозод, 16 - проводник, 17 - источник тока, 18 - ключ, 19 - элемент записи электронного аналога.
Известно, что структурные особенности объекта проявляются в виде возбуждений, как квазичастицы. В частности, связанное состояние электрон-дырка в молекулярных кристаллах называют экситонами малого радиуса, в полупроводниках экситонами большого радиуса. Такую связь можно рассматривать как водородоподобное состояние или как квазиводород в рассматриваемой среде. Для определения энергетических характеристик, как и для водорода, может привлекаться тот же инструментарий квантовой механики, в первую очередь уравнение Шредингера. В варианте для водородоподобного при энергии Е<0, т.е. для связанного состояния, уравнение имеет вид:
где: R- координата центра масс электронно-дырочной пары,
n1m(r)
F - волновая функция водородоподобного атома с эффективным зарядом
e
Z=е/ε
ε - диэлектрическая проницаемость;
n, l, m - главное, орбитальное и магнитное квантовые числа;
ħk - квазиимпульс, определяющий поступательное движение электронно-дырочной пары как целого.
Предельные энергии такого состояния определяются для полупроводников и диэлектриков шириной запрещенной зоны и оцениваются зависимостью
где:
e
h
k, n, m, m - волновой вектор, квантовое число, масса электрона и дырки. Энергия экситонов оценивается по главному квантовому числу n как
g
ex
где: Е, R, k, M, ħ - ширина запрещенной зоны, эффективный ридберг или энергия связи экситона, волновой вектор экситона, сумма масс электрона и дырки, постоянная Планка, деленная на 2π.
Возбуждение экситонов осуществляется различным воздействием, например, светом, т.е. фотонами с определенной энергией. Далее экситоны вносят собственный вклад в поляризуемость кристалла, что макроскопически описывается комплексной диэлектрической функцией ε(ω,k), зависящей от частоты ω и волнового вектора k. Дисперсионное соотношение такого смешанного состояния элементарного возбуждения и света имеет вид:
где с - скорость света в вакууме.
Кванты собственных состояний, подчиняющихся этому уравнению называются поляритонами. В современной литературе под поляритонами понимают любое смешанное состояние, образованное элементарным возбуждением кристалла и электромагнитным полем. Это экситонные, фононные, плазмонные поляритоны, в зависимости от соответствия диэлектрической проницаемости 8 экситонам, фононам или плазмонам.
Приведенные соотношения относятся к объемным поляритонам, однако все они имеют поверхностные аналоги - поверхностные поляритоны (ПП). Эти моды представляют собой поперечные магнитные волны с электрическим полем, периодическим вдоль поверхности кристалла. Энергетические зависимости от волнового вектора для фононных поляритонов, в качестве примера, показаны на Фиг.3(a).
о
На Фиг.3 показано схематическое представление зависимости энергии от волнового вектора: а - для фотонных, б - для экситонных поляритонов. Цифры 1, 2 обозначают нижнюю и верхнюю ветви объемных поляритонов соответственно; S - дисперсионные кривые поверхностных поляритонов: показатель преломления окружающей среды принят n=1.
L
T
о
Типичная дисперсионная кривая поверхностного фотонного поляритона (ФПП) располагается в энергетической щели между границами существования объемной продольной ω (ветвь 2) и поперечной ω (ветвь 1) частот. Как отмечается в известных работах в этом случае выполняется условие, когда вещественная часть диэлектрической проницаемости отрицательна и по абсолютной величине превышает ее значение в соседней среде. Следует отметить также малую зависимость ФПП от внешнего радиационного воздействия света, поскольку их фазовая скорость ω/k всегда меньше фазовой скорости света в окружающей среде с показателем n. ФПП не могут ни превращаться в фотоны, уходящие от поверхности, ни возбуждаться при простом освещении.
2
2
Описание экситонных поляритонов, в отличии от ФПП, требует учета энергии покоя экситона (k=0) и энергии движения его центра масс через изменение вида диэлектрической проницаемости ε(ω,k), в которую вводится член βk, учитывающий пространственную дисперсию. Вид дисперсионных кривых и характер изменения ветвей 1, 2 показан на Фиг.2(б). Отличие проявляется в зависимости дисперсионной кривой S и поперечной моды (ветвь 1) от k.
Подобный анализ может быть проведен для всех типов возбуждений, показывающих, что спектры элементарных возбуждений объекта достаточно полно представляют энергетическое состояние объекта и могут служить своеобразными зондами этого состояния, поскольку все они представлены в виде различных поверхностных поляритонов.
Передача энергоинформации объект-полупроводник недостаточно освещена. Предположительно такая передача возможна, поскольку здесь наблюдается перекрытие волновых функций объект-проводник, что существенно меняет электрическое поле поверхности проводника. Соответственно меняются условия возникновения и распространения поверхностных плазмонов. В поляритонном спектре проводника следует ожидать дополнительный волновой пакет ПП, определяющий энергоинформационные характеристики объекта.
Существенным является вопрос передачи энергоинформации по проводнику. По известным данным показано распространение ПП на расстояния в 50-100 мкм. Однако это относится к световому возбуждению ПП методом нарушенного полного внутреннего отражения (НПВО).
Возникновение под действием прямоугольных импульсов плазменных ПП можно рассматривать в двухкоординатной системе. Одна из систем привязана к объекту, вторая - к подвижным носителям. ПП рассматриваются на границе раздела сред (привязка к объекту) и на подвижных носителях. Поскольку электроны имеют конечную скорость v>0, движение ПП в этой среде подчиняется эффекту Допплера относительно объекта, соответственно длины волн пакета ПП увеличиваются в направлении движения электронов, увеличивается и время жизни ПП в этом направлении. С этой точки зрения можно объяснить передачу ПП на большие расстояния в некоторых опытах и недостаточно освещенный в литературе эффект самофокусировки или прозрачности. В качестве элемента хранения энергоинформации мы использовали набор ячеек памяти, созданных по технологии лавинной инжекции заряда. Система содержит сток-исток n-типа с оксидкремниевым изолятором и два расположенных друг над другом изолированных затвора. Непосредственно контактирующий с диэлектриком канала затвор полностью электрически изолирован. Механизм записи базируется на том, что при прохождении плазмонной волны на границах полупроводник-диэлектрик, диэлектрик-проводник, проводник-диэлектрик при малых толщинах слоев происходит изменение характеристик этих слоев, они оказываются электропрозрачными. В диэлектрических слоях возможно преобразование поверхностных ПП в объемные и образование экситонных структур малого радиуса, однозначно определяющих энергоинформационные характеристики объекта.
Рассмотрение возможных физических процессов в различных точках цепи (Фиг.1) позволило создать ячейку временного хранения энерго-информационных характеристик нозодов, приведенную на Фиг.4, где показана ячейка временного хранения энергоинформационной характеристики нозода.
Ячейка состоит из транзистора с изолированным затвором и трех полевых ключей. Запись нозода в ячейку:
Исходное состояние с закрытыми ключами 20, 21, 22. Открытие ключа 22 замыкает затвор транзистора на землю. Открытие ключа 20 приводит к формированию пикосекундного импульса (за счет малой емкости) исток-затвор и образованию плазмонной волны в этой цепи, формирующей экситонную структуру между затвором и каналом. Воспроизведение нозода:
Закрытие ключей 20, 22 и открытие ключа 21 подключает канал транзистора 23 к цепи измерения 24. Дальнейшее проведение измерений по нашей методике дает аналогичный с эталонным нозодом отклик.
Преимуществами заявленной модели являются упрощение эксплуатации устройства и расширение диапазона его применения за счет того, что в качестве внутренней сети модели используется общая шина I2C, что существенно упрощает схемотехнику, а также, за счет того, что модуль ввода-вывода и обработки имеет в своем составе современный микроконтроллер PIC18XXX, в составе АЦП с четырьмя входами и встроенного USB-интерфейса, что, в свою очередь, позволяет существенно упростить и миниатюризировать устройство в целом. Применение общей шины 12С совместно с текущим программным обеспечением позволяет в качестве управляющего компьютера рассматривать широкий спектр вычислительных устройств, работающих под управлением операционных систем Windows, Mac Os, Linux, iPad, iPhone, в том числе и touch-технологии, используя при этом единый графический интерфейс, не требующий дополнительных согласований. Конструкция модуля постоянного хранения позволяет хранить не только нозоды, но и информацию о них, что существенно повышает точность и оперативность работы устройства. Возможность использования внешних накопителей для рассылки обновлений нозодов, позволяет оперативно обновлять информационные базы нозодов модели, и с каждым обновлением, расширять диапазон применения устройства. Модуль интерфейса с внешними устройствами позволяет взаимодействовать с внешними диагностическими приборами и системами, что существенно расширяет область применения модели. Возможность удаленной работы и управления через локальную и глобальную сеть позволяет производить дистанционное обучение, консультации и т.д. для оперативного взаимодействия и коллективной работы. Таким образом, устройство может быть использовано в стационарных, амбулаторных и полевых условиях для диагностики и подбора лечения.