Фотодиодный анализатор капиллярного кровотока
CAPILLARY BLOOD FLOW PHOTODIODE ANALYZER

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к оптоэлектронным диагностическим аппаратам, позволяющим оценить общие функциональные данные локального кровотока полости рта и произвести региональную оценку кровеносной системы, выявить заболевания сердечно-сосудистой системы (инфаркт миокарда, гипертоническая болезнь, стенокардия) и нарушения метаболических и энергетических процессов в организме.
В последние десятилетия производимыми исследованиями была выявлена взаимосвязь между вегетативной нервной системой (ВНС) и заболеваниями сердечно-сосудистой системы. Активность симпатических и парасиматических отделов нервной системы являются результатом реакции многоконтурной и многоуровневой системы кровообращения, определяющие адаптационные свойства организма. Для оценки вегетативной активности наиболее многообещающим показателем является вариабельность сердечного ритма (BGP). Для определения; частоты сердечных сокращений (ЧСС) в пульсо-метрии необходимо иметь электрокардиосигналы (ЭКС), получаемые с помощью различных устройств, содержащих датчик для получения фотопле-тизмографических сигналов.
Известно устройство для обработки фотоплетизмографических сигналов, содержащее датчик, процессор и блок соединения с процессором (см. описание изобретения к патенту Российской Федерации №2 567 266 «Способ и устройство для обработки фотоплетизмографических сигналов», МПК А61В 5/024 (2006.01), опубл. 27.01.2014).
- Известное устройство не может быть использовано для исследований в полости рта и не имеет алгоритмов оценки ВСР, что является его недостатком. Кроме того отсутствует беспроводная передача данных посредством сети Интернет врачу, что сужает его функциональные возможности.
Наиболее близким, принятым в качестве прототипа, является устройство содержащее датчик ФПГ, систему фильтрации сигнала, модуль Bluethooth и аккумулятор, (см. описание изобретения к патенту Российской Федерации №2 657 966 «Устройство и способ для дистанционной диагностики функционального состояния сердечно-сосудистой системы человека на основе двигательной активности и фотоплетизмографии», МПК А61В 5/024 (2006.01), А61В 5/11 (2006.01), опубл. 26.06.2018).
Известное устройство выполнено в виде браслета и предназначено для считывания данных состояния сердечно-сосудистой системы датчиком фотоплетизмографии (ФПГ) с поверхности кожного покрова.
Программное обеспечение устройства не позволяет производить расчет вариабельности сердечного ритма (ВСР), в результате чего не осуществляется диагностика адаптационных возможностей вегетативной нервной системой (ВНС), что является его недостатком.
Технической задачей и результатом предлагаемого изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения возможности определения частоты сердечных сокращений, насыщенности крови, уровня стресса, состояния вегетативной нервной системы, ранней диагностика диабетической нейропатии и оценки состояния регионального кровообращения полости рта на этапах лечения заболеваний пародонта, а также дистанционной беспроводной диагностики функционального состояния сердечно-сосудистой системы человека в режиме реального времени для профилактики сердечно-сосудистых заболеваний, таких как инсульт и инфаркт на ранних стадиях развития.
Технический результат достигается тем, что фотодиодный анализатор капиллярного кровотока содержит корпус, внутри которого расположены оптоэлектронный датчик фотоплетизмографии, фильтр, модуль Bluethooth для связи с удаленным внешним устройством и аккумулятор, при этом корпус выполнен П-образной формы, на внутренней поверхности концов которого расположены элементы для фиксации относительно челюсти пациента, одна из стенок корпуса выполнена с отверстием для прохождения световых сигналов, подаваемых на слизистую поверхность полости рта расположенного внутри корпуса модуля оптоэлектронного датчика, представленного тремя излучателями: красного, зеленого и инфракрасного излучения, и фоторезистора для приема отраженного излучения, при этом фильтр, при нарушении контакта между поверхностью слизистой оболочки полости рта и модулем оптоэлектронного датчика, имеет возможность блокировать анализ временных данных, сохраняя при этом предыдущие данные, поступающие на модуль агрегатирования-микроконтроллер, передающий данные для анализа программным обеспечением удаленного внешнего устройства различными статистическими и геометрическими методами оценки вариабельности сердечного ритма. Корпус выполнен полый из биоинертной пластмассы. Элементы для фиксации относительно челюсти Пациента выполнены в виде зацепов из силиконового материала или универсально адаптированных зажимов. Диапазон световых сигналов излучателей красного 670±5 нм зеленого 530±10 нм и инфракрасного 940±5 нм.
Устройство позволяет, получать данные о ЧСС, насыщенности крови 02 и цветовые показатели крови, необходимые для определения остальных необходимых показателей в зависимости от заболеваний: RRNN, SDNN, SEM, CV, RMSSD, SDSD, NN50, pNN50%, %VLF, %LF, %HF, LF/HF, ИН - индекс напряжение регуляторных систем SI - stress index, вариационный размах, индекс цетрализации (IC).
На фиг. 1 представлена схема работы фотодиодного анализатора капиллярного кровотока; на фиг. 2 - общий вид устройства, установленного по месту диагностирования.
Корпус предлагаемого устройства выполнен полый из биоинертной пластмассы П-образной формы, на внутренней поверхности концов которого расположены элементы для фиксации устройства относительно челюсти пациента, выполненные в виде зацепов из силиконового материала или универсально адаптированных зажимов, а в одной из стенок корпуса выполнено отверстие для прохождения световых сигналов (выхода и входа) (элементы для фиксации и отверстие на чертеже не показаны).
Внутри корпуса устройства расположена материнская плата 1 с аккумулятором 2 и входом Туре-С для зарядки аккумулятора 2 и кабеля для сопряжения с внешним устройством 3 (вход на схеме не показан).
На материнской плате 1 расположены имеющие общую систему питания модули: модуль 3 оптоэлектронного датчика, фильтр 4, модуль 5 агрегатирования и модуль 6 транслятора данных на внешнее устройство 7.
Модуль 3 оптоэлектронного датчика типа пульсоксиметрии включает в себя фотодиоды трех цветовых спектров: красного (670±5 нм), зеленого (530±10 нм), инфракрасного (940±5 нм) для посыла светового излучения на слизистую поверхность 8 полости рта и фоторезистор для приема отраженных излучений от форменных элементов крови (фоторезистор на схеме не показан).
Модуль 3 оптоэлектронного датчика генерирует свет различного спектра. Разный цветовой спектр необходим для более точного определения цветовых показателей форменных элементов крови, так как при разной длине волны меняется светоотражение и светопреломление, благодаря чему сравнивают форменные элементы крови.
Фильтр 4 оценивает влияние окружающих световых волн на работу модуля 3 оптоэлектронного датчика.
Фильтр 4 регистрирует внешние световые волны, например естественный свет или освещение помещения, в котором проводят диагностику, и регулирует работу оптоэлектронного датчика при агрессивном воздействии внешних факторов (включает, выключает, не учитывает полученные во время воздействия данные).
;
Фильтр 4 имеет возможность блокировать анализ временных данных, сохраняя предыдущие данные, при нарушении контакта с поверхностью слизистой оболочки пол ости |рта, что позволяет увеличить точность диагностики.
Модуль 5 агрегатирования представлен 4-х канальной системой микроконтроллера, необходимого для сбора, обработки и структурирования полученных данных (перевода аналоговых сигналов в цифровые сигналы), и передачи при помощи модуля 6 транслятора на внешнее устройство 7, например, персональный компьютер, смартфон и др..
Полученные данные с модуля 5 агрегатирования передаются на удаленное устройство 7 при помощи модуля 6 трансляции Bluetooth/Wi-Fi и анализируются программным обеспечением внешнего устройства 7 при помощи статистических и геометрических методов оценки В СР. -
Устройство используют следующим образом:
Включают питание устройства, создают сопряжение с внешним устройством 7, на котором установлено программное обеспечение, и размещают П-образный корпус устройства во рту пациента в исследуемой области.
Устройство помещают в область второго большого коренного зуба нижней челюсти справа или слева (для основной диагностики) или в иных местах (для локальной диагностики регионарного микроциркуляторного кровообращения).
Устройство фиксируют на анатомических образованиях (в зависимости от клинического случая) при помощи зацепов или зажимов таким образом, чтобы модуль 3 оптоэлектронного датчика был направлен на слизистую оболочки полости рта
Фотодиоды модуля 3 оптоэлектронного датчика излучают свет через поверхность 8 слизистой на стенки кровеносных сосудов и форменные элементы крови. Отраженный свет регистрирует фоторезистор, от него полученное электрическое сопротивление передается на модуль 5 агрегатирования, где происходит оцифровка данных и их структурирование. Цифровые данные с модуля 5 агрегатирования передаются на внешнее устройство 7, при помощи модуля трансляции 6, где программное обеспечение осуществляет анализ вариабельности сердечного ритма получение готовых данных.
При нарушении контакта с поверхностью 8 слизистой оболочки полости рта, что возможно в случае агрессивного воздействия внешних световых факторов или отрыве датчика от исследуемой поверхности, фильтр 4 блокирует анализ временных данных, сохраняя предыдущие данные.
Предлагаемое устройство с помощью модуля 3 оптоэлектронного датчика типа пульс-оксиметрии, фоторезистора для приема излучения и фильтра 4 позволяет оперативно получить результаты анализа ЭКС.
Полученные диагностические данные фотопроницаемости кровеносного русла анализируют программным обеспечением удаленного внешнего устройства 7 различными статистическими и геометрическими методами оценки ВСР. База данных и модуль верификации в программном обеспечении позволят диагностировать стрессовое состояние пациента, изучить показатель восстановления функциональных резервов организма и его адаптационные способности организма, как во время стоматологического приема, так и на приеме у врача-терапевта.
Предлагаемое устройство предназначено для диагностики кровообращения в полости рта, что позволяет оценить функциональные характеристики локального кровотока полости рта и произвести региональную оценку кровеносной системы, и выявить заболевания сердечно-сосудистой системы (инфаркт миокарда, гипертоническая болезнь, стенокардия), и нарушения метаболических и энергетических процессов в организме.
Устройство позволит оценить эффективность лечебно профилактических мероприятий на любом этапе лечения и наблюдения, ввиду своей неинвазивности поможет скорректировать схему проведения фармакотерапии. Устройство позволит оценить состояние оптимального напряжения регуляторных систем, необходимое для поддержания активного равновесия организма со средой, тем самым повысив уровень и качество жизни современного человека.