УСТРОЙСТВО ТАКТИЛЬНОГО ДИСПЛЕЯ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПЛОТНОСТИ ТКАНИ
TACTILE DISPLAY DEVICE FOR TISSUE DENSITY ANALYSIS

Изобретение относится к медицине и медицинской технике, в частности к практике и технике эндоскопии различных органов человека.
Известен контактный датчик давления для исследования полостей, имеющий заполненную газовой средой камеру, предназначенный для определения плотности слизистой оболочки носовых раковин (RU 2240028, 20.11.2004). Датчик подключен к средствам фиксации и обработки данных.
Технические возможности этого устройства не позволяют проводить обследование в глубоких полостях тела.
Известна эндоскопическая система замера биофизических параметров ткани, в которой предусмотрен замер плотности ткани во время внутриполостного медицинского обследования (US 6711429, 23.03.2004), в котором осуществляется замер плотности подлежащей ткани сенсором на торце эндоскопа.
Однако система не позволяет формировать у исследователя эффект, сходный с непосредственным осязанием осматриваемого объекта.
Известно устройство для определения вязкоупругих свойств мягких тканей, содержащее цилиндрический корпус, внутри которого установлен вибратор с датчиком силы, соединенные соответственно с генератором сигналов и с элементами обработки и регистрации сигнала силы и смонтированные через опорную площадку с контактным штампом, контактный штамп прикреплен посредством резьбы к опорной площадке и выполнен плоским в торце и с возможностью выступа с торцевой части корпуса (RU 2082312, 28.07.1993).
Недостатком устройства является невозможность сравнения соседних участков исследуемого образца.
Известен способ и устройство для исследования ткани молочной железы, которое содержит множество датчиков, размещенных на поверхности, контактирующей с исследуемой тканью, каждый из которых измеряет локальное давление, действующее на него со стороны ткани в ответ на силу, с которой врач прижимает устройство к исследуемой ткани. В зависимости от структуры подлежащей ткани изменяется распределение давлений между датчиками, что позволяет после соответствующей обработки сигналов выделить зоны с измененными физическими свойствами (Патент США US 006091981).
Недостатком способа и устройства является отсутствие измерения перемещения контактной поверхности в направлении ткани и суммарной силы воздействия на ткань, что не позволяет оценить усредненные упруго-пластические свойства биологической ткани.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является устройство для исследования плотности ткани при эндоскопическом исследовании, содержащее эндоскоп с датчиками плотности ткани, подключенными к компьютерной системе, причем датчиками плотности ткани являются датчики давления, выполненные в виде упругих камер, заполненных воспринимающей давление средой, например физиологическим раствором, установленные на торце эндоскопа (RU 2286080, 26.01.2005).
Недостаток устройства заключается в отсутствии возможности проводить тактильное обследование плотности биологической ткани эндоскопическим способом с передачей тактильной информации для восприятия рукой врача на тактильном дисплее.
Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства тактильного исследования плотности ткани при эндоскопическом обследовании с передачей тактильной информации для восприятия рукой врача на тактильном дисплее.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство тактильного дисплея для исследования плотности ткани, содержащее эндоскоп с датчиками плотности ткани, причем датчиками плотности ткани являются датчики давления, выполненные в виде упругих камер, заполненных воспринимающей давление средой, например физиологическим раствором, дополнительно введены модули тактильного дисплея, камеры теплового актюатора, приводящие в движение элементы отображения тактильной информации, датчики давления актюатора, нагревательные элементы, охладители, соединительные трубки, измерительные усилители, блоки сравнения с опорным напряжением, блоки сравнения с обратной связью, сумматор общего давления, блоки выделения отрицательного значения, выпрямители, усилители, блоки выделения положительного значения, блоки управления охладителем, измерительные усилители датчиков давления теплового актюатора, источник опорного напряжения, элементы индикации равномерности прижатия датчиков давления эндоскопа, элемент индикации значения общего давления, причем выходы датчиков давления эндоскопа соединены через измерительные усилители с первыми входами блоков сравнения с опорным напряжением, с первыми входами блоков сравнения с обратной связью и входами сумматора общего давления, выходы блоков сравнения с обратной связью через блоки выделения отрицательного значения, выпрямители и усилители соединены с нагревательными элементами, размещенными в камерах теплового актюатора, выходы блоков сравнения с обратной связью через блоки выделения положительного значения и блоки управления охладителем соединены с охладителями, размещенными в камерах теплового актюатора, выходы датчиков давления актюатора через измерительные усилители датчиков давления актюатора соединены со вторыми входами блоков сравнения с обратной связью, вторые входы блоков сравнения с опорным напряжением соединены с источником опорного напряжения, выходы блоков сравнения с опорным напряжением соединены с элементами индикации равномерности прижатия датчиков давления эндоскопа, выход сумматора общего давления соединен с элементом индикации значения общего давления.
Такое техническое решение расширяет функциональные возможности устройства тактильного дисплея для исследования плотности ткани и позволяет проводить тактильное обследование плотности биологической ткани эндоскопическим способом с передачей тактильной информации для восприятия рукой врача на тактильном дисплее.
На фиг.1 показано наборное поле тактильного дисплея для исследования плотности ткани, на фиг.2 - модуль тактильного дисплея для исследования плотности ткани, на фиг.3 - схема устройства тактильного дисплея для исследования плотности ткани.
Наборное поле тактильного дисплея для исследования плотности ткани (фиг.1.) состоит из пластины 1 наборного поля, в отверстиях которого перемещаются элементы отображения тактильной информации 2. Количество элементов отображения тактильной информации 2 в наборном поле определяет информационное разрешение дисплея. Это количество может быть различным и определяется размерами тактильного дисплея.
Модуль тактильного дисплея для исследования плотности ткани (фиг.2.) содержит элемент отображения тактильной информации 2, камеру теплового актюатора 3, нагревательный элемент 4, охладитель 5, датчик давления актюатора 6, соединительную трубку 7. Количество модулей тактильного дисплея в устройстве тактильного исследования плотности ткани при эндоскопическом обследовании соответствуют количеству элементов отображения тактильной информации 2.
Схема устройства тактильного дисплея для исследования плотности ткани (фиг.3.) содержит N камер теплового актюатора 3, где N соответствует количеству элементов отображения тактильной информации 2, N нагревательных элементов 4, N охладителей 5, N датчиков давления актюатора 6, N датчиков давления 8 эндоскопа, N измерительных усилителей 9, N блоков сравнения с опорным напряжением 10, N блоков сравнения с обратной связью 11, сумматор 12 общего давления, N блоков выделения отрицательного значения 13, N выпрямителей 14, N усилителей 15, N блоков выделения положительного значения 16, N блоков управления охладителем 17, N измерительных усилителей 18 датчика давления актюатора, источник опорного напряжения 19, N элементов индикации равномерности прижатия 20 датчиков давления эндоскопа, элемент индикации значения общего давления 21.
Устройство работает следующим образом.
В процессе обследования биологической ткани N датчиков давления 8 эндоскопа вырабатывают сигналы пропорциональные величинам давлений в каждой камере, которые в свою очередь отражают состояние исследуемой биологической ткани. Эти сигналы усиливаются на N измерительных усилителях 9. Сигналы с измерительных усилителей 9 подаются на сумматор 12 общего давления, и величина суммарного давления всех датчиков давления 8 эндоскопа отображается на элементе индикации значения общего давления 21. Наблюдая величину суммарного давления, врач может изменять усилия прижатия эндоскопа к исследуемой ткани. Также сигналы с измерительных усилителей 9 подаются на соответствующие блоки сравнения с опорным напряжением 10, где сравниваются с установленным уровнем источника опорного напряжения 19. В результате на элементах индикации равномерности прижатия 20 датчиков давления эндоскопа отображается соотношение между действительным уровнем давления и некоторой установленной начальной величиной, которая является порогом срабатывания каждого отдельного датчика давления 8 эндоскопа. Наблюдая информацию о пороге срабатывая датчиков давления 8, врач может управлять равномерностью прижатия эндоскопа к исследуемой ткани, задействовав при этом все N датчиков давления 8 эндоскопа.
Сигналы с измерительных усилителей 9 подаются на соответствующие блоки сравнения с обратной связью 11. Сигналы с выхода блоков сравнения с обратной связью 11 через блоки выделения отрицательного значения 13, выпрямители 14 и усилители мощности 15 подаются на нагревательные элементы 4, повышающие температуру в камерах температурного актюатора 3. В результате нагревание в камерах температурного актюатора приводит к перемещению верхней планки элементов отображения тактильной информации 2 устройства тактильного дисплея для исследования плотности ткани.
Снижение давления в камерах температурного актюатора 3 производится охладителем 5, управление на который подается с блока управления охладителем 17 от блока выделения положительного значения 16.
Величина давления в камерах тепловых актюаторов 3 измеряется датчиками давления актюатора 6, сигналы с которых через измерительные усилители датчиков давления актюатора 18 подаются на вторые входы блоков сравнения с обратной связью 11. В результате величина давления в камерах тепловых актюаторов 3 соответствует величине давления, измеряемого датчиками давления 8 эндоскопа при контакте с исследуемой биологической тканью.
Такое техническое решение расширяет функциональные возможности устройства и позволяет проводить тактильное обследование плотности биологической ткани эндоскопическим способом с передачей тактильной информации для восприятия рукой врача на тактильном дисплее.