УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛОКАЛЬНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ГИПЕРТЕРМИИ (ВАРИАНТЫ)

Устройство для измерения локальной температуры при проведении
гипертермии (варианты).
Изобретение относится к медицине, а именно к устройствам, обеспечивающим проведение гипертермии при лечении злокачественных новообразований брюшной полости и шейки матки.
Известно устройство для измерения температуры тела человека на локальном участке (RU 2113116, 1998), основанное на замере инфракрасного излучения в полости человеческого тела и использующее для определения температуры замеряемого участка процессор, подключенный к датчикам температуры, установленным на рабочем конце устройства. Устройство позволяет быстро получить значение температуры, однако во время проведения операции гипертермии воздействие высокочастотного поля электродов вносит значительные помехи, снижающие точность замера в течение времени, достаточном для разрушения клеток ткани.
Известно также устройство для лечения метроррагии (WO 95/04385, 1995), в котором рабочая температура поддерживается в течение определенного времени на заданном уровне, а в качестве датчика температуры используется термопара непрерывного контроля. Однако металлическая термопара под воздействием ВЧ энергии нагревается излучением, что ведет к погрешностям при снятии показаний датчика и необходимости снятия показаний только после выяснения источника электромагнитной энергии, что приводит к снижению эффективности воздействия.
Известен электронный медицинский термометр (SU 172/450, 1992), рассмотренный в качестве прототипа, устанавливаемый в теле человека и имеющий герметичный корпус с датчиком температуры и схемой измерения, связанной с источником питания.
Недостатками известного устройства измерения температуры в теле человека, а также рассмотренных ранее, является зависимость точности и быстроты измерения от величины контролируемой температуры, а также от интенсивности внешнего ВЧ электромагнитного поля, создаваемого электродами при проведении гипертермии.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности и быстродействия, снижение уровня погрешностей при замере температуры за счет снижения влияния внешнего электромагнитного поля во время проI  °
А61 F7/00 А61 В5/01
ведения операции, что позволит повысить эффективность лечения онкологического заболевания.
Указанный технический результат достигается тем, что при проведении гипертермии брюшной полости устройство для измерения локальной температуры содержит герметичный полый корпус с датчиком температуры и схемой измерения, связанной с источником питания, при этом корпус снабжен на торце иглойэлектродом, выполненными металлическими, рабочий конец иглы-электрода имеет заостренный наконечник из диэлектрического материала, а датчик температуры в виде термистора установлен внутри него, игла-электрод кроме того снабжена трубкой-изолятором, имеющей продольные прорези. Схема измерения устройства включает микропроцессор, к первому и второму контактам которого подключена цепь разряда конденсатора для формирования напряжения сравнения, состоящая из последовательно подключенных резистора, конденсатора и прецизионного резистивного делителя, параллельно конденсатору подключены первая и вторая цепи разряда конденсатора, состоящие из образцового резистора с первым ключевым элементом и термистора со вторым ключевым элементом, соответственно. Прецизионный резистивный делитель и микропроцессор подключены к одному источнику питания, а первый и второй ключевые элементы связаны соответствующими цепями управления с микропроцессором, который через последовательный интерфейс и устройство согласования подключен к компьютеру.
Корпус и игла-электрод могут быть при этом электродом, являющимся излучателем высокочастотного (ВЧ) электромагнитного поля, подключенным к ВЧ генератору проводником с разъемным соединением на конце, расположенным в едином кабеле с сигнальными проводами интерфейса и проводами питания схемы измерения.
В качестве датчика температуры может быть использован термочувствительный кварцевый резонатор.
Для удобства эксплуатации корпус имеет герметизирующую крышку.
Кроме того, посредством устройства согласования, через разъемы к компьютеру могут быть подключены несколько схем измерения нескольких датчиков температуры.
При проведении гипертермии при раке шейки матки предпочтительно использовать второй вариант выполнения устройства для измерения локальной температуры, которое также содержит герметичный полый корпус с датчиком температуры и схемой измерения, связанной с источником питания, при этом металлический корпус снабжен на торце трубкой с оливой на конце, выполненными из диэлектрического материала. Внутри оливы установлен датчик температуры в виде термистора, а схема измерения полностью аналогична первому варианту. В
этом варианте выполнения устройства также предпочтительно использовать кварцевый резонатор и герметизирующую крышку для корпуса.
Сложность измерения температуры на локальном участке тела человека во время проведения гипертермии заключается во влиянии на точность измерения ВЧ поля излучателей, которыми могут быть выполнены как несколько электродов, установленных вокруг области, подвергаемой воздействию повышенных температур или непосредственно в ней, при этом точность замера температурного поля значительно повышается в том случае, если данные о величине температуры на локальном участке тела снимаются непосредственно в точке размещения электрода.
Решение данной проблемы осуществлялось в предлагаемом изобретении за счет максимального приближения электрода к датчику температуры при выполнении корпуса датчика и иглы-электрода в виде ВЧ электрода (в первом варианте), выбора типа датчика - кварцевого резонатора, что позволяет исключить аналоговую часть в схеме измерения, минимизации длины электрических связей, а также создания экрана, снижающего влияние внешнего ВЧ-излучения, как это предлагается во втором варианте, в отношении корпуса.
Сущность изображения иллюстрируется:
Фиг.1, на которой представлена блок-схема устройства для измерения температуры при проведении гипертермии брюшной полости.
Фиг.2, на которой представлена блок-схема устройства для измерения локальной температуры при операции на шейке матки.
Фиг.З, на которой представлена структурная схема системы измерения.
Фиг.4, на которой представлены временные диаграммы работы устройства измерения.
Устройство для измерения локальной температуры для операции на брюшной полости (вариант 1) содержит металлический полый герметичный корпус 1 (фиг.1), как правило из нержавеющей стали, в котором размещена схема измерения 2, при этом ее датчик температуры 3, предпочтительно это кварцевый резонатор, размещается на рабочем конце иглы-электрода 4, установленной на торце корпуса. Корпус 1 и игла 4 образуют один из электродов через которые к области воздействия подводится ВЧ-поле. Подвод ВЧ-сигнала к корпусу от ВЧ генератора осуществляется в едином кабеле с линиями связи датчика температуры, а не по отдельному проводнику с разъемным соединением на конце. На рабочем конце иглы-электрода 4 установлен наконечник 5 из диэлектрика, в котором установлен термистор 3, связанный со схемой измерения 2 проводниками внутри иглы. Для изоляции внутренних тканей человека от непосредственного контакта с
иглой-электродом на ней установлен трубчатый изолятор 6 из токонепроводящего материала, а для контакта иглы-электрода с физиологическим раствором в трубке выполнены продольные прорези.
Схема измерения 2 по сигнальному четырехжильному (два провода - интерфейсных, два провода - питание) кабелю, проходящему через отверстие в корпусе, связана разъемом с устройством согласования при помощи интерфейса, например, RS - 485, подключается к персональному компьютеру (на фиг. не показаны). Провода кабеля для исключения ВЧ - воздействия экранированы. При необходимости в области проведения операции устанавливаются несколько иглэлектродов, осуществляющих воздействие ВЧ, для этого устройство согласования выполняется с возможностью подключения через разъемы нескольких схем измерения.
На противоположном от иглы-изолятора торце корпуса 1 имеется герметизирующая крышка 7.
Схема измерения (фиг.З) включает микропроцессор (МП) к первому и второму контактам которого подключена цепь заряда конденсатора С для формирования напряжения сравнения U2, содержащая последовательно соединенные резистор R1, конденсатор С и прецизионный резистивный делитель R1, R3. Параллельно С подключены первая (образцовый резистор Ro и первый ключевой элемент К1) и вторая (термистор Rx и второй ключевой элемент К2) цепи разряда конденсатора. Резистивный делитель и МП подключены к одному источнику питания. Кроме того К1 и К2 также связаны с МП цепями управления.
Устройство для измерения локальной температуры для операции на шейке матки (фиг.2) имеющее полый металлический герметичный корпус 1 также содержит схему измерения 2, выполненную также как и в первом варианте (фиг.9), ее датчик температуры (кварцевый резонатор) 3 размещен на рабочем наконечнике в форме оливы 8, установленной на конце трубки 11, укрепленной на торце корпуса 1. Трубка выполнена из диэлектрического материала. Конструктивно устройство для измерения температуры разделено с ВЧ электродами, при этом корпус 1 защищает схему измерения от воздействия внешнего ВЧ-поля. Датчик температуры соединен с остальной схемой проводниками внутри трубки-изолятора.
Оба варианта снабжены герметичной крышкой корпуса. Предлагаемое устройство работает следующим образом:
В зависимости от вида проводимой операции иглы-электроды устанавливаются в необходимых местах брюшной полости или при раке шейки матки, шейку матки выводят посредством Зеркала Куско и вокруг нее размещают ВЧэлектроды, а устройство измерения вводят в цервикальный канал до внутреннего зева.
При включении ВЧ-генератора начинается прогревание предварительно введенной в полость токопроводящей жидкости (например, физиологический раствор) с постепенным увеличением температуры.
Перед началом измерения температуры ключевые элементы К1 и К2 находятся в выключенном состоянии. Управляющая программа МП производит заряд конденсатора С через R1. Когда напряжение достигает уровня U0 МП переводит ключевой элемент К1 во включенное состояние и начинается разряд С через образцовый резистор RO, одновременно МП начинает отсчет интервала времени At (фиг.4). В момент времени t2 напряжение U-i на конденсаторе С станет равный U2 - напряжение сравнения, подводимое ко второму контакту МП, и МП заканчивает отсчет времени. Этот процесс повторяется с измеряемым резистором Rx (термистор) и ключевым элементом К2. Т.е. осуществляется два цикла измерения параметра, что дает возможность более точного измерения температуры.
После того, как получены два интервала времени:
Ato для резистора RO и Atx для резистора Rx , его значение измеряется
по формуле:д
Rx  -
Rx - измеряемое сопротивление;
Ro - образцовое сопротивление
Atx - интервал времени для резистора Rx
Ato - интервал времени для резистора Ro
Использование ключевых элементов К1 и К2 с более низким сопротивлением позволяет увеличить точность измерения малых сопротивлений и диапазон измерения, неограниченно увеличить количество измеряемых каналов и развязать схему измерения с конкретным МП, что расширяет выбор микропроцессоров от различных производителей, с различным набором встроенных функций и устройств.
Сбор данных с измерителей температуры осуществляется через промышленный интерфейс RS-485, что обеспечивает высокую помехозащищенность линии связи, высокую скорость обмена до 2,5 Мбит/с при волновом сопротивлении линии 120 Ом.
При использовании в качестве датчика кварцевого термочувствительного элемента микропроцессор с высокой точностью преобразовывает частоту генерации схемы измерения в температуру, выполняет цифровую фильтрацию входного сигнала и дистанционно проводит калибровку датчика температуры, а также хранит в энергонезависимой памяти калибровочную таблицу, передаAto ,где
вая на ПК значения температуры. В устройствах, где в качестве датчика используется термистор, микропроцессор преобразовывает временные интервалы циклов измерения в температуру.
Таким образом, предложенные устройства позволяют осуществлять точный мониторинг температуры в процессе проведения гипертермии, что повышает качество и безопасность ее выполнения. К очевидным преимуществам разработанных устройств относится их совместимость с ПК и другими микропроцессорными приборами, что можно использовать для хранения и анализа информации, а также для управления процессами нагрева.
Формула изобретения.
1.Устройство для измерения локальной температуры при проведении гипертермии, содержащее герметичный полый корпус с датчиком температуры и схемой измерения, связанной с источником питания, отличающееся тем, что корпус снабжен на торце иглой-электродом выполненным металлическим, при этом рабочий конец иглы-электрода имеет заостренный наконечник из диэлектрического материала, а датчик температуры в виде термистора установлен внутри него, игла-электрод снабжена трубкой-изолятором, имеющем продольные прорези и схема измерения включает микропроцессор, к первому и второму контактам которого подключена цепь заряда конденсатора для формирования напряжения сравнения, состоящая из последовательно подключенных резистора, конденсатора и прецизионного резистивного делителя, параллельно конденсатору подключены первая и вторая цепи разряда конденсатора, состоящие из образцового резистора с первым ключевым элементом и термистора со вторым ключевым элементом, соответственно, при этом прецизионный резистивный делитель и микропроцессор подключены к одному источнику питания, а первый и второй ключевые элементы связаны соответствующими цепями управления с микропроцессором, который через последовательный интерфейс и устройство согласования подключен к компьютеру.
2.Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус и игла-электрод образуют электрод, являющийся излучателем высокочастотного электромагнитного поля, подключенный к высокочастотному генератору проводником с разъемным соединением на конце, расположенным в едином кабеле с проводами подвода к интерфейсу питания схемы измерения.
3.Устройство по п.п.1, 2, отличающееся тем, что датчиком температуры является резонатор кварцевый термочувствительный.
4.Устройство по п.п. 1-3 отличающееся тем, что корпус снабжен герметизирующей крышкой.
5.Устройство по п.п. 1-4 отличающееся тем, что устройство согласования выполнено с возможностью подключения через разъемы нескольких схем измерения с датчиками температуры.
6.Устройство для измерения локальной температуры при проведении гипертермии, содержащее герметичный полый корпус с датчиком температуры и схемой измерения, связанной с источником питания, отличающееся тем, что металлический корпус снабжен на торце трубкой с оливой на конце, выполненными из диэлектрического материала, внутри оливы установлен датчик температуры в виде термистора, а схема измерения включает микропроцессор, к первому и второму контактам которого подключена цепь разряда конденсатора для формирования напряжения сравнения, состоящая из последовательно подключенных резистора, конденсатора и
прецизионного резистивного делителя, параллельно конденсатору подключены первая и вторая цепи разряда конденсатора, состоящие из образцового резистора с первым ключевым элементом и термистора со вторым ключевым элементом, соответственно, при этом прецизионный резистивный делитель и микропроцессор подключены к одному источнику питания, а первый и второй ключевые элементы связаны соответствующими цепями управления с микропроцессором, который через последовательный интерфейс и устройство согласования подключен к компьютеру.
7.Устройство п.6, отличающееся тем, что датчиком температуры является кварцевый резонатор.
8.Устройство по п.п.6, 7, отличающееся тем, что корпус снабжен герметизирующей крышкой.
/ т
RS485
К ВЧ генератору