Устройство для определения местоположения биологически активных точек на теле человека

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ТОЧЕК НА ТЕЛЕ ЧЕЛОВЕКА(71) Заявитель Белорусский государственный университет(72) Авторы Лисенкова Алла Мустафовна Лисенков Борис Николаевич Щербатюк Владимир Андреевич(73) Патентообладатель Белорусский государственный университет(57) Устройство для определения местоположения биологически активных точек на теле человека, содержащее генератор импульсов, источник узконаправленного модулированного по интенсивности импульсного оптического излучения, фотоприемник с возможностью преобразования отраженных от поверхности кожи человека оптических импульсов в аналоговый электрический сигнал, устройство выборки-хранения и индикатор, причем выход генератора импульсов соединен со входом упомянутого источника оптического излучения и со входом управления устройства выборки-хранения, информационный вход которого соединен с выходом фотоприемника, а выход - со входом индикатора. 14891 1 2011.10.30 Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для определения точного местонахождения биологически активных точек (БАТ) на теле человека с помощью узконаправленных импульсов электромагнитного излучения. Известно устройство для определения местоположения БАТ на теле человека, представляющее собой высокоомный омметр, используемый для прямого измерения сопротивления некоторой точки на кожном покрове пациента. Основной недостаток устройства постоянный зондирующий ток. Это приводит к ионизации (электролизу) жидкостей во всех тканях, через которые протекает ток и к изменению электрических и всех других параметров самой БАТ в процессе поиска 1. Более совершенной может считаться диагностическая система для определения состояния биологической ткани, включающая источник зондирующего электромагнитного излучения, излучающий в оптическом диапазоне, и систему приема отраженного излучения рассеянного поверхностью кожи пациента 2. Источником излучения в устройствах поиска биологически активных точек по характеру контраста поглощенного и отраженного света при воздействии на поверхность тела потоком излучения, как правило, являются маломощные полупроводниковые лазеры или светодиоды, излучающие в красной или инфракрасной части спектра. Наиболее близким техническим решением к заявляемому устройству является устройство для определения БАТ на теле человека, содержащее источник узконаправленного модулированного по интенсивности оптического излучения, включающий модулятор и излучатель, преобразующий электрический сигнал возбуждения в электромагнитное излучение оптического диапазона, и фотоприемник, преобразующий отраженные оптические лучи в аналоговый электрический сигнал. Кроме того, известное устройство содержит блок оцифровки упомянутого электрического сигнала и процессор для обработки данных 3. Различные виды воздействия лазерного излучения на биологические ткани зависят не только от плотности мощности лазерного излучения, но и от времени его взаимодействия с биотканями, т.е. дозы лазерного воздействия. Как известно, энергетическая доза определяется как произведение мощности воздействующего лазерного излучения на время его воздействия с биотканями и исчисляется в джоулях (Дж) (1 Дж 1 Вт 1 с). Поскольку не существует универсальных режимов лазерного воздействия на различные ткани, то подбор его оптимальных параметров осуществляется врачом и решается определением достаточности энергетической плотности лазерного излучения и времени его взаимодействия с биотканями. Время взаимодействия лазерного излучения с биотканями существенно зависит от выбираемого режима излучения. 4 Для минимизации дозы зондирующего воздействия на БАТ в процессе поиска возникает необходимость снижения мощности зондирующего излучения, однако в этом случае интенсивность отраженного зондирующего полезного сигнала становится сравнимой с фоновой засветкой, которая неизбежно присутствует при поиске БАТ, что снижает достоверность поиска. В известном устройстве это техническое противоречие решают за счет ограничения потока фонового излучения, попадающего на фотоприемник, конструктивными методами приближением фотоприемника к отражающей поверхности (коже пациента), с помощью световода, соприкасающегося с кожей пациента сокращением площади поверхности, отражающей фоновую засветку и экранированием паразитной боковой засветки с помощью светонепроницаемого экрана (оплетки световода), контактирующего в рабочем режиме с кожей пациента и способного полностью перекрыть фоновую засветку и путем модуляции интенсивности зондирующего узконаправленного оптического излучения с последующим выделением полезного модулированного сигнала с помощью цифровой обработки. 2 14891 1 2011.10.30 При этом возникает экономическое противоречие между решением поставленной задачи по поиску БАТ, для последующего воздействия на нее с целью достижения лечебного эффекта и неоправданными затратами на решение этой задачи, включающими гибкий оптический световод в оплетке, блок оцифровки и процессор обработки данных. Поскольку выпуск устройств для поиска БАТ не является массовым, например, как сотовых телефонов, или даже крупносерийным, то известное устройство не будет доступным большинству врачей-рефлексотерапевтов для проведения амбулаторного лечения. Таким образом, основной недостаток известного устройства - большие аппаратные затраты. Задачей настоящего изобретения является снижение аппаратных затрат при высокой достоверности бесконтактного определения местоположения биологически активных точек за счет электронных методов обработки зондирующего оптического сигнала. Поставленная задача решается тем, что устройство для определения местоположения биологически активных точек на теле человека, содержащее генератор импульсов, источник узконаправленного модулированного по интенсивности импульсного оптического излучения, фотоприемник с возможностью преобразования отраженных от поверхности кожи человека оптических импульсов в аналоговый электрический сигнал, устройство выборки-хранения и индикатор, причем выход генератора импульсов соединен со входом упомянутого источника оптического излучения и со входом управления устройства выборки-хранения, информационный вход которого соединен с выходом фотоприемника, а выход - со входом индикатора. В отличие от прототипа предлагается осуществлять импульсную модуляцию зондирующего сигнала по интенсивности, а вместо уменьшения фонового потока с помощью световода в экране, прижатого к коже пациента, ограничить время считывания фоновой засветки. При этом для принятия решения о местоположении БАТ использовать значения аналогового сигнала с выхода фотоприемника, совпадающие по времени с интервалом воздействия импульсов зондирующего излучения, путем их запоминания и индикации. Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что влияние паразитной фоновой засветки снижают путем ограничения времени ее воздействия на фотоприемник, а не пространственного ограничения потока фонового излучения. При этом сохранение соотношения сигнал-шум на уровне, достаточном для правильного определения местоположения БАТ, достигается увеличением мощности зондирующих импульсов излучения. Снижение дозы зондирующего излучения, в том числе и по сравнению с прототипом,может быть достигнуто путем уменьшения длительности зондирующих импульсов и увеличения их скважности. Например, формирование импульсов и применение устройств выборки-хранения субмикросекундного диапазона позволяет снизить дозу зондирующего излучения гораздо более простыми средствами, чем в известном устройстве, основанном на применении конструктивных методов. В отличие от прототипа облучение поверхности кожи пациента производится короткими импульсами излучения. Устройство выборки-хранения запоминает значение величины сигнала на выходе приемника излучения, причем выборка производится во время излучения лазером зондирующего импульса. Это позволяет существенно уменьшить влияние рассеянной поверхностью кожи пациента фоновой засветки, обусловленной внешними источниками излучения. Помимо этого существенно уменьшается доза лазерного излучения, достаточного для определения места нахождения БАТ. Сущность настоящего изобретения поясняют фиг. 1-3. На фиг. 1 изображена блоксхема заявляемого устройства, на фиг. 2 приведены временные диаграммы, поясняющие работу устройства, на фиг. 3 приведена схема практической реализации устройства. Устройство содержит 1 - генератор импульсов, 2 - источник узконаправленного оптического излучения, 4 - приемник оптического излучения, 5 - устройство выборкихранения, 6 - индикатор. 3 14891 1 2011.10.30 Импульсы с выхода генератора 1 поступают на вход источника 2 узконаправленного оптического излучения, который излучает оптические импульсы в виде узкого луча,направленного на проверяемую точку 3 кожного покрова пациента, и выделяет ее визуально путем подсвечивания, при этом приемник 4 оптического излучения воспринимает световой поток, отраженный кожным покровом пациента, и преобразует его в электрический сигнал, поступающий на информационный вход устройства 5 выборки-хранения,вход управления которого подключен к выходу генератора 1 импульсов, а выход - к индикатору 6. Кроме того, заявляемое устройство содержит источник питания, который обеспечивает работоспособность всех электронных узлов. Генератор 1 импульсов может быть выполнен на логических элементах КМОП, ТТЛ или любой другой серии, обеспечивающей непосредственное согласование с уровнями управления источника 2 узконаправленного оптического излучения и устройства 5 выборки-хранения. Принципы построения таких генераторов и схемы электрические принципиальные приведены в справочной литературе для каждого из существующих типов логических элементов (КМОП, ТТЛ, ЭСЛ и др.). Источник 2 узконаправленного оптического излучения включает собственно излучатель, в качестве которого целесообразно использовать маломощный миниатюрный дешевый полупроводниковый лазер 3-6, однако может быть применен и любой другой источник узконаправленного излучения, и управляемый источник питания упомянутого излучателя, обеспечивающий импульсную модуляцию оптического излучения, например 30-670, -652, -6601, 660, 7140-201 5. Удобно использовать в качестве источника излучения специализированные лазерные модули. Лазерный модуль включает в себя полупроводниковый лазер и схему управления (драйвер), которая обеспечивает работу лазера в заданном режиме (непрерывном, импульсном и т.д.) с постоянной или регулируемой мощностью излучения, например 10-650, -50-805, 808-120-5, -650-40-5. Коллимированный гауссов пучок может формироваться с помощью цилиндрических и сферических линз. Фокусирующая насадка формирует сфокусированное пятно лазерного излучения. Приемник излучения может быть выполнен на основе фотодиода, фотосопротивления, фототранзистора и должен обеспечивать быстродействие, достаточное для преобразования оптических импульсов в электрические (с небольшой задержкой), и иметь высокую чувствительность, достаточную для улавливания отраженных импульсов. Например, могут использоватьсяфотодиоды серии 1336 фирмыили другие фотоприемники. Устройство выборки-хранения может быть выполнено с использованием ключей на диодах, биполярных транзисторах или полевых транзисторах с применением ОУ или без них. Некоторые варианты выполнения устройства выборки-хранения приведены в 6(рис. 6.116.22). Индикатор отображает уровень отраженного сигнала в аналоговой или цифровой форме. Для отображения уровня в аналоговой форме может быть использован стрелочный индикатор или линейка светодиодов или ЖК-элементов, а для отображения сигнала в цифровой форме - простейший цифровой вольтметр. Предлагаемое устройство и принцип его работы поясняет фиг. 1, на которой изображена блок-схема заявляемого устройства. Устройство работает следующим образом. Генератор 1 генерирует последовательность коротких импульсов, которые подают источник 2 излучения и вход управления выборки-хранения 4. Устройство выборки-хранения 4 запоминает величину сигнала,существующего на выходе фотоприемника 5 в момент облучения поверхности кожи пациента 3 источником 2 узконаправленного излучения. Величина сигнала отображается на индикаторе 6 и контролируется оператором, принимающим решение о местоположении 4(фиг. 1) и устройством выборки хранения 4 (фиг. 1), а на фиг. 2 б - сигнал на выходе устройства, который поступает на индикатор. Практически для реализации генератора импульсов удобнее всего использовать таймер КР 1006 ВИ 1 (1 на фиг. 3). При построении генератора таким образом, как это сделано в данном устройстве, появляется возможность использовать для управления лазерным диодом 1 (фиг. 3) внутренний транзистор таймера, на котором выполнен генератор. Максимально допустимый ток этого транзистора (вывод 7 микросхемы КР 1006 ВИ 1) равен 150 мА, что достаточно для работы диода в лазерном режиме. Например, для диода 100-780 пороговый ток равен 55 мА и токозадающий резистор 1 должен иметь номинал не более 120 Ом. Последовательность импульсов, управляющих работой лазера и устройством выборки-хранения, формируется генератором на таймере 1, причем необходимая скважность сигнала определяется отношением резисторов 2 и 3. На выводе 3 микросхемы 1 форма сигнала совпадает с формой сигнала на выводе 7 этой же микросхемы и поэтому для управления устройством выборки-хранения удобно использовать этот сигнал. Сигнал, управляющий выборкой, низкого уровня подается на затвор полевого транзистора 1 через диод 4 и подключает на время действия сигнала емкость 4 к выходу усилителя 2. После окончания действия импульса выборки транзистор 1 запирается, и устройство переходит в режим хранения. Это наглядно показано на фиг. 3. На фиг. 2 а показан сигнал, управляющий устройством выборкихранения, а на фиг. 2 б - сигнал на запоминающей емкости этого устройства, который поступает на индикатор. Таким образом, заявляемое устройство позволяет снизить аппаратные затраты при высокой достоверности бесконтактного определения местоположения биологически активных точек за счет электронных методов обработки зондирующего оптического сигнала и сигнала на выходе фотоприемника. Источники информации 1. Рагульская М.В., Любимов В.В. Приборное изучение воздействий естественных магнитных полей на БАТ человека // Радиоэлектроника. -11. - 2000. - С. 24. 2. Патент 2234242, МПК 61 5/05, 2004. 3. Заявка РФ 2001119303, МПК 61 39/02, 2003. 4. Козлов В.И., Буйлин В.А., Самойлов, Марков И.И. Основы лазерной физио- и рефлексотерапии. - Самара, Киев Здоровя, 1993. - 216 с. 5. Железнякова Т.А., Солоневич С.В., Рыжевич А.А. Исследование возможностей применения лазерных диодовидля лазерофореза. МатериалыМеждунар. науч.-техн. конф. Квантовая электроника. - Минск, 2008. - С. 161. 6. Бахтиаров Г.Д., Малинин В.В., Школин В.П. Аналого-цифровые преобразователи. М. Сов. радио, 1980. - С. 278. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6