УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ КОЖНЫХ ПОКРОВОВ

Полезная модель относится к области медицинской техники, измерению  биоэлектрических сигналов организма или его частей,  предусматривающему измерения с помощью электрического тока для диагностических целей, в частности,  диагностическое измерение электрической проводимости или сопротивления части тела   и  анализ  коэффициента диссимметрии (анизотропии) организма для диагностики соответствующих  заболеваний, преимущественно, рака и соматических заболеваний.  Диагностическое устройство позволяет осуществлять раннее выявление  предраковых и раковых опухолей, а также определение физиологического здоровья организма человека и животных. В последние годы все более широкое распространение получают направления научных и диагностических исследований биологических объектов, предусматривающие анализ параметров измеренного комплексного сопротивления (импеданса) различных участков тела биообъекта, так называемые импедансные методы.  Эти методы основываются на измерении электрических параметров кожи биообъекта в различных участках тела и сравнении этих параметров с известными (изученными) параметрами нормального (эталонного) образца кожи. По степени отклонения этих параметров и судят о состоянии кожи, болезнях и других процессах и явлениях, протекающих в живом организме. Разработка настоящего  технического  решения   обусловлено тем, что инвалидизация  больных с  заболеваниями, сопровождающимися нарушениями проводимости кожи,  требует расширения арсенала и усовершенствования средств  диагностики соответствующих  заболеваний, преимущественно, рака и соматических заболеваний,  предназначенных для реализации диагностики  путем  измерения эдектропроводности кожных покровов.
Известно диагностическое устройство биотехнической системы контроля биоимпеданса, которая  состоит из ЭВМ и мобильного блока, содержащего активный и пассивный электроды и их токоподводы, электронный модуль, аккумуляторный блок питания и беспроводный интерфейс, подключенный к выходу электронного модуля и осуществляющий через радиоканал связь мобильного блока с ЭВМ.  Корпус мобильного блока выполнен  в виде полого цилиндра, закрытого с одной стороны конусообразным колпачком, а с другой стороны - цилиндрической крышкой. Внутри корпуса расположены электронный модуль и мембрана, закрепленная перпендикулярно продольной оси цилиндрического корпуса, в центре которой закреплен один из концов стержня активного электрода. Другой конец активного электрода установлен в осевое отверстие конусообразного колпачка. На наружной поверхности корпуса установлены пассивный электрод, выполненный в виде токопроводящего кольца, кнопка, беспроводный интерфейс и аккумуляторный блок питания, общий провод которого подключен к пассивному электроду и первому выводу кнопки. Применение изобретения позволит повысить точность и оперативность биоимпедансных исследований за счет возможности пациента самостоятельно снимать информацию с поверхности кожи и тем самым контролировать силу давления электрода, а также за счет передачи данных биоимпедансных исследований в телекоммуникационные сети в реальном времени  (RU 2570071).
Известны диагностическое устройство и способ с помощью которых  измеряют электропроводимость кожи в области проекции Инь и Янь - составляющих бель-чакр на кистях рук, значения которых регистрируют отдельно. Составляют таблицу из двух частей, по семь граф каждая. Строят "физиологический коридор", соединяют левые и правые значения, получая диаграммы. По расположению значений Инь - составляющих в пределах, выше или ниже физиологических границ определяют норму, избыток или недостаток шести основных энергий и соответственно норму, гипер- или гипофункцию связанных с ними органов и систем. По взаимному расположению "физиологических коридоров" оценивают общее психовегетативное состояние. По наличию избытка или недостатка основных энергий Янь - составляющих выявляют преобладающие психоэмоциональные состояния и, сопоставляя их с наиболее выраженными гипо- или гиперфункциональными состояниями органов, устанавливают психосоматические комплексы. Затем проводят диагностику бель-чакры с наиболее выраженным избытком или недостатком основной энергии, измеряя электропроводимость отраслевых энергий. Значения вносят в таблицу из шести граф. Выявляют нарушенную функцию органа по избытку или недостатку отраслевой энергии (RU 2137458).
Известны диагностическое устройство и способ измерения электропроводимости ткани биологического объекта, содержащий наложение электродов на исследуемый участок кожи биологического объекта и определение составляющих комплексной электропроводимости межэлектродной ткани по параметрам электрических колебаний в колебательном контуре, включающем в качестве элемента комплексное сопротивление межэлектродной ткани, причем  к электродам подключают предварительно насыщенную электромагнитной энергией высокодобротную катушку индуктивности, а составляющие электропроводимости ткани биологического объекта определяют по параметрам свободных колебаний, возникающих в колебательном контуре, включающем также в качестве элемента индуктивность катушки индуктивности, подключенной к электродам, при этом резистивную составляющую электропроводимости ткани определяют по скорости затухания свободных колебаний в колебательном контуре, а емкостную ее составляющую - по амплитуде первой полуволны колебаний напряжения между электродами после подключения к ним насыщенной электромагнитной энергией катушки индуктивности. Насыщение электромагнитной энергией катушки индуктивности осуществляют дозировано путем подключения катушки индуктивности на априорно заданное время к источнику постоянного напряжения  (RU 2145186,  прототип).
Недостатком известных технических решений является то, что они требуют длительного времени измерений и не позволяют получить необходимую точность при измерении электропроводности ткани биообъекта, т.к. изменение добротности контура устройства  сильно зависит от контакта измеряемого образца с элементами  измерительного контура.
Проблема, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в расширении арсенала и повышении эффективности таких  средств,  а именно, диагностических устройств измерения электропроводности кожных покровов, которые предназначены для верификации диагноза, определения прогноза заболевания,  планирования профилактических мероприятий и назначения лечения.
Технический результат заключается в создании нового устройства для измерения электропроводности кожных покровов.
Сущность полезной модели заключается в том, что диагностическое устройство измерения электропроводности кожных покровов содержит размещенные в общем корпусе стрелочный микроамперметр с измерительной головкой, и связанные с общим проводом отрицательный и положительный электроды для измерения электрических параметров пациента, регулировочный резистор, а также и переключатели, при этом устройство  выполнено с тремя переключателями и снабжено модулятором частоты,  стабилизаторами  постоянного тока и напряжения, а также  с первым, вторым и третьим  прецизионными  таймерами, включенными  параллельно между собой и выполненными каждый по схеме генератора одиночных и повторяющихся импульсов со стабильными временными характеристиками,   причем последовательно каждому таймеру  включен один  из переключателей,   выходы которых  связаны  с модулятором  частоты, выполненным в виде транзистора,   стабилизаторами  постоянного тока и напряжения,   регулировочным  резистором, который выполнен в виде  потенциометра, выведенного на корпус, и измерительной  головкой  стрелочного микроамперметра, включенной  между выходом упомянутого транзистора  и  положительным электродом устройства, отрицательный электрод   которого подключен  к общему проводу,  соединенному со стабилизатором напряжения, при этом  стабилизатор тока непосредственно подключен к положительному электроду, связанному с упомянутой измерительной головкой стрелочного  микроамперметра.
Предпочтительно,   первый, второй и третий  таймеры выполнены с возможностью генерировать  сигналы с частотой 24,4 Гц  с частотой 80,5 Гц.  с частотой  22,5 Гц, соответственно.
Предпочтительно, стабилизатор выполнен с возможностью  генерировать  постоянный ток величиной в 5 мкА.
Предпочтительно,   измерительная головка микроамперметра выполнена с возможностью измерения тока  до  10 мкА
Предпочтительно,   регулировочный резистор выполнен с возможностью управления значением  напряжения, подаваемого на пациента.
На чертеже фиг.1 изображено диагностическое устройство измерения электропроводности кожных покровов в сборе, на фиг.2 - электрическая схема соединений диагностического устройства измерения электропроводности кожных покровов.
Диагностическое устройство измерения электропроводности кожных покровов, т.е. устройство в целом, называется Мини Экспресс Тест Система (сокращенно - "МЭТСИС").  Это устройство предназначено, преимущественно,  для диагностики заболеваний, в частных  случаях  предрак  (врождённые или приобретённые изменения тканей, способствующие возникновению злокачественных новообразований), рак (наличие  злокачественных новообразований)  и здоровое состояние общего гомеостаз (относительное динамическое постоянство внутренней среды (крови, лимфы, тканевой жидкости) с устойчивостью основных физиологических функций (кровообращения, дыхания, терморегуляции, обмена веществ и т. д.).
Диагностическое устройство измерения электропроводности кожных покровов содержит размещенные в общем корпусе 1 отрицательный пассивный  и положительный  активный электроды 2,3, а также  первый, второй и третий  прецизионные  таймеры 4,5,6 (обозначены U1,U2, U3 на электрической схеме фиг.2), соответственно, выполненные каждый по схеме генератора одиночных и повторяющихся импульсов со стабильными временными характеристиками  и включенные  параллельно между собой.
Последовательно каждому таймеру 4,5,6  включен один из трех переключателей 7,8,9 (обозначены S1, S2, S3 на электрической схеме фиг.2), модулятор  частоты в виде транзистора 10 (обозначен Q2 на электрической схеме фиг.2),  стабилизатор 11  (обозначен U5 на электрической схеме фиг.2) постоянного напряжения, стабилизатор 14 (обозначен U4 на электрической схеме фиг.2) тока, выполненные  каждый на базе микросхемы интегрального регулируемого линейного стабилизатора   (обозначены  LM317 на электрической схеме фиг.2), регулировочный резистор  в виде потенциометра 12 (обозначен  R17 на электрической схеме фиг.2), выведенного на корпус 1,  стрелочный микроамперметр с 15 измерительной  головкой  (обозначена LS1 на электрической схеме фиг.2), включенной  между выходом упомянутого транзистора 10 и  положительным электродом 3 устройства, отрицательный электрод  2 которого подключен  к общему проводу 13.
При этом  выход стабилизатора 14 (обозначен  U4 на электрической схеме фиг.2) тока непосредственно подключен к положительному электроду 3, Корпус 1 устройства   имеет гнездо 16 для пассивного электрода, гнездо 17 для активного электрода, группу кнопок 18 переключения переключателей 7,8,9, кнопку 19 включения устройства, кнопку 20 контроля заряда, рукоятку 21 регулирования тока (связана с  потенциометром 12), гнездо 22  зарядки, рукоятку 23  регулирования  чувствительности  микроамперметра.
Гнездо 17 активного (положительного) электрода 3 предназначено для подключения к точке "HUMAN", обозначенной на электрической схеме фиг. 2. Гнездо  16 пассивного (отрицательного) электрода 2  предназначено для подключения к общему проводу 13 (обозначен "GND" на электрической схеме фиг.2) устройства.  Активный электрод  3 представляет собой щуп  (как у мультиметра).  Конец активного электрода  3 целесообразно  затупить. Пассивный электрод 2 представляет собой, предпочтительно,  цилиндр из латуни.  Размеры цилиндра должны быть удобными для обхвата одной рукой.
Первый, второй и третий  таймеры 4,5,6  выполнены каждый в виде микросхемы NE555,  представляющей собой  универсальный таймер — устройство для формирования (генерации) одиночных и повторяющихся импульсов со стабильными временными характеристиками. Резисторы R и конденсаторы С (цифрами на чертежах не обозначены) служат  для настройки времени  импульса (t1), время паузы(t2), периода (T) и частоты (f)  повторяющихся импульсов на выходах  каждого из  таймеров 4,5,6, поступающих через транзистор 24 (Q1) и транзистор  10 (Q2)  на микроамперметр 15 и электроды 2,3,  Предпочтительно,  таймеры 4,5,6 выполнены с возможностью генерировать  сигналы с частотой 24,4 Гц  с частотой 80,5 Гц.  с частотой  22,5 Гц, соответственно.
Предпочтительно, стабилизатор 14 тока выполнен с возможностью  генерировать  постоянный ток величиной в 5 мкА.
Измерительная головка  микроамперметра 15 выполнена с возможностью измерения тока  до  10 мкА.
Предпочтительно,   регулировочный резистор (потенциометр) 12 выполнен с возможностью управления значением напряжения, подаваемого на пациента  (обозначен HUMAN на электрической схеме фиг.2) через положительный  активный электрод  3.   Транзистор 24 (обозначен Q1 на электрической схеме фиг.2)  служит для усиления сигналов таймеров 4,5,6, прошедших через переключатели 7,8,9.
Устройство имеет разъем  (обозначен J1 на электрической схеме фиг. 2), который  используется как гнездо  22 зарядки,  к нему подключается  внешний источник питания.
Диагностическое устройство измерения электропроводности кожных покровов работает следующим образом.
В  гнезда 16,17  вставляются  провода с наконечниками на другом конце провода.
Гнездо 17 активного (положительного) электрода 3 подключается к точке "HUMAN", обозначенной на электрической схеме. Гнездо 16 пассивного (отрицательного) электрода подключается к общему проводу 13 (GND). Пассивный электрод 2 имеет вид  цилиндра из латуни,  который  исследуемый берет в   (правую или левую) руку. Соответственно активным электродом 3 в виде латунного щупа оператором (врачом)   производится  касание  к ладони другой руки испытуемого пациента.
При включении питания, генераторы (таймеры) 4,5,6 (U1,U2, U3) начинают работать одновременно, каждый из них генерирует последовательность  одиночных и повторяющихся импульсов со стабильными временными характеристиками.
Таймер U1 генерирует сигнал с частотой 24,4 Гц. Таймер U2 генерирует сигнал с частотой 80,5 Гц. Таймер U3 генерирует сигнал с частотой  22,5 Гц. Оператор микроамперметра 15 подключает поочередно один из таймеров (генераторов) 4,5,6 (U1,U2, U3)  частоты при помощи переключателей  7,8,9 (S1, S2, S3).  Выбранная оператором частота модулируется транзистором 10  (Q2).. При помощи  регулировочного резистора R17  в виде потенциометра 12, выведенного  на корпус 1, оператор меняет уровень напряжения, подаваемого на пациента. Для каждого пациента это напряжение может отличаться, так как кожные покровы разных людей обладают разной электрической проводимостью. Элемент LS1 – измерительная головка  стрелочного микроамперметра 15, на 10 мкА. Головка  микроамперметра 15 подключается между выходом транзистора 10 (Q2) и положительным электродом 3 устройства. Отрицательный пассивный электрод 2 подключается к общему проводу 13.
Cигнал,   выбранной частоты подаётся на тело человека через транзистор 10 (Q2). Cтабилизатор 11 напряжения отвечает за величину подаваемого напряжения.  Через  стабилизатор 14 тока на тело пациента  подаётся постоянный ток небольшой величины. Посредством  измерительной головки, т.е. по состоянию стрелки микроамперметра 15 осуществляют наблюдение изменения переменной составляющей тока, проходящего через тело (кожные покровы) пациента. Микроамперметр 15 измеряет ток с помощью измерительной головки  в пределах микроампер, шкала измерения 10 мкА.  При этом, протекающий через пациента  ток отклоняет стрелку микроамперметра 15. В случае совпадения  резонансной частоты одного из таймеров 4,5,6 (U1,U2, U3) и патологического участка кожи (кожные покровы тела) происходит резкое увеличение сопротивления участка кожи  току и  быстрое падение тока, проходящего через микроамперметр 15 и тело  пациента,  фиксируемое по падению показания  (к нулю) стрелки микроамперметра 15.
Оператор отслеживает положение стрелки и по характеру отклонения делает соответствующие выводы. Стабилизатор 11 настроен таким образом, чтобы генерировать  постоянный ток величиной в 5 мкА. Выход стабилизатора 14 тока подключен к активному положительному электроду 3 напрямую (непосредственно). Этот ток не учитывается при измерениях и нужен лишь для того, чтобы привести клетки кожи в состояние проводимости.
Известно, что организм человека состоит на 80% из воды и 16% белков, гидро-протеиновый комплекс (ГПК).   Т.е.  это 96%  массы тела. Известно из литературы [Кутушов М.В. "Учебник нелинейной медицины. Диагностика и новое в лечении рака и соматических заболеваний" Издательство: Изд. В. Секачев, 2013 (https://www.labirint.ru/books/572290)],  что ГПК молодых и здоровых людей обладает высокой анизотропией и диссимметрией.  Каждая клетка и орган имеют  свою вибрацию и частоту в килогерцах и герцах.  ГПК по сути жидкий кристалл анизотропию которого можно измерить в виде импеданса и резонанса. и  установлено, что вибрация  здоровых клеток в ГПК равно 24.4 Гц., раковых клеток 22,5 Гц. и клеток  в предраковом состоянии (синильных, бракованных, поврежденных) 80,5 Гц.  В случае совпадения собственных частот клеток с  генератором в составе одного из таймеров  4,5,6 (U1,U2, U3) определенной частоты (резонанс), стрелка микроамперметра 15 падает ввиду того, что сопротивление в цепи  растет.  Для  подтверждения  применимости  заявляемого технического решения применялись  слепые тесты — процедура про ведения исследования реакции людей на какое-либо воздействие, при котором испытуемые не посвящаются в важные детали проводимого исследования. Метод применяется для исключения субъективных факторов, которые могут повлиять на результат эксперимента. При этом, как правило, не только испытуемые, но и экспериментаторы остаются в неведении о важных деталях эксперимента до его окончания.
Многочисленные слепые тесты показали практически высокую точность диагностики. Далее приведены частные примеры практического использования предлагаемого устройства.
Пример 1.
Пациентка 45 лет обратилась с жалобами на периодические головные боли в последние полгода. Артериальное давление 130/80 мм рт.ст.  Пульс 76 уд. в минуту. Неврологическая симптоматика отсутствует.   Зрачки равномерные,  хорошо реагируют на свет. Произведено измерение кожного сопротивления, при котором  при  частоте 22,5 Гц.  стрелка микроамперметра «упала»  быстро.  Предварительный диагноз злокачественная опухоль.   Контрольная компьютерная томография с контрастом показала наличие  опухоли 2х3з2,5 см. с неровными краями, правой теменной области. Произведена операция по удалению опухоли. Гистологическое заключение: мультиформная  глиобластома. Послеоперационный период протекал без особенностей. Контроль КТ через год показал отсутствие рецидива и метастазов в легкие и в печень  Рецидивов нет в течение трех лет.
Пример 2.
Пациентка 56 лет обратилась с жалобами на слабость, боли в правой половине живота и периодические запоры. Колоноскопия и КТ ни каких новообразований не обнаружили. Артериальное давление 140/85 мм.рт. ст Произведено измерение кожного сопротивления, при котором при частоте 24,4 Гц.  стрелка микроамперметра  «упала» до нижних пределов. Предварительный диагноз   предраковое состояние.  Однако пациентка в течение полугода ни куда не обращалась, до тех пор пока не возникла кишечная непроходимость. Произведена операция удаление опухоли с резекцией толстой кишки и анастомозом «конец в конец». Гистологическое исследование:  Высокодифференцированная аденокарцинома  восходящего отдела толстой кишки. Вероятнее всего из малигнизированной папилломы. Послеоперационный период протекал гладко. Контроль КТ через год показал отсутствие рецидива и метастазов в легкие и в печень.
Пример 3.
Пациент  35 лет. Жалобы на плохой сон, раздражительность и слабость в течение последних трех месяцев. Все анализы крови и мочи  в норме. Артериальное давление 125/75 мм рт.ст. Произведено измерение кожного сопротивления. Стрелка микроамперметра «упала» при частоте   80,5 Гц. Что говорит о хорошем общем здоровье и гомеостазе. Диагноз: синдром хронической усталости. Даны рекомендации по диете, соблюдении  режима сна, и отдыха. Через месяц состояние хорошее, жалоб нет.
Проведение исследования с помощью предлагаемого устройства позволяет в сжатые сроки поставить объективный диагноз для многих клинически сходных заболеваний, в частности, онкологических.
В результате использования настоящего технического решения обеспечено расширение арсенала и повышение эффективности таких  средств,  а именно, диагностическое устройств измерения электропроводности кожных покровов, которые предназначены для проведения консультирования, определения прогноза заболевания,  планирования профилактических и лечебных мероприятий.  При этом  решена задача создания диагностического устройства измерения электропроводности кожных покровов, обеспечивающего сокращение сроков проведения анализа и упрощение постановки диагноза, а также повышение точности диагностики  заболеваний.
Таким образом, диагностическое устройство измерения электропроводности кожных покровов решает проблему быстрой, точной и экономически рациональной диагностики  заболеваний.