RU178476U1 - Мультиэлектродный кожноимпедансный сканер для аурикулярной диагностики биологически активных точек человека - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к медицинской технике, в частности к устройствам для электропунктуры и может быть использована для аурикулярной диагностики биологически активных точек (БАТ) человека. Мультиэлектродный сканер выполнен в моноблочной компоновке и состоит из цилиндрического корпуса 1, соединенного через коническую крышку 2 со съемным изогнутым наконечником 3 посредством резьбовых соединений. Внутри корпуса 1 установлена одна печатная плата 4. На печатной плате 4 размещены основные блоки сканера: электронный коммутатор 5 с микроэлектродами 6, источник тока 7 с переключателем величины тока 8 и шунтирующим резистором 9, блок привязки к нулю 10 с усилителем 11 и переключателем коэффициента усиления 12, управляющий микроконтроллер 13, изолирующие интерфейс 14 с источником питания 15. В одном торце корпуса 1 установлен съемный наконечник 3, в который заключен пакет из шестидесяти четырех микроэлектродов 6 с частью печатной платы 4. Микроэлектроды 6 изолированы друг от друга и жестко укреплены в наконечнике 3. Их выходы на рабочую поверхность распределены по заданной сетке расстояний между ними, а противоположные выходы соединены с электронным коммутатором 5. В другом торце корпуса 1 выполнено отверстие для экранированного интерфейсного кабеля 16, который содержит дополнительный изолированный провод 17. Один конец экранированного интерфейсного кабеля 16 и дополнительного изолированного провода 17 зафиксированы посредством пайки на печатной плате 4 и размещены в корпусе 1, а другой конец указанного кабеля 16 оснащен стандартным интерфейсным разъемом 18 для подключения к персональному компьютеру. Дополнительный провод 17 не подключен к разъему 18, а выведен из него в виде отдельного изолированного проводника для подключения пассивного электрода 19. Моноблочное исполнение мультиэлектродного сканера придает устройству функциональную полноту автономного прибора и улучшает комфортность его эксплуатации, а размещение всех электронных узлов на одной печатной плате 4 до минимума сокращает число разъемных соединений, снижающих надежность устройства. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Мультиэлектродный кожноимпедансный сканер для аурикулярной диагностики биологически активных точек человека

Полезная модель относится к медицинской технике, в частности к устройствам для электропунктуры с многоконтактными активными электродами и может быть использована в диагностике посредством измерения электрического сопротивления при воздействии электрическим током на аурикулярные биологически активные точки (БАТ) человека.

Из уровня техники известен мультиэлектрод по патенту на изобретение (UZ 2716, МПК А61Н 39/00, опубликованный 30.09.95 г.), содержащий изолирующий корпус с рабочим наконечником, заполненным жестко закрепленными в нем изолированными друг от друга микроэлектродами, экранированный провод кабеля, коммутатор, закрытый металлизированным экраном, соединенный с электронным прибором компьютерной диагностической системы и выполненный с возможностью вывода на экранированный провод кабеля сигнала от одного из микроэлектродов и усилитель.

К недостаткам указанного мультиэлектрода относится отсутствие функциональной полноты, поскольку блоки, производящие измерение и первичную обработку данных в изделии отсутствуют - их функции выполняет внешний электронный прибор компьютерной диагностической системы.

Таким образом, мультиэлектрод не содержит:

источника измерительного тока с переключателем величины тока, позволяющего производить неразрушающие клеточные мембраны измерения малыми токами;

шунтирующего резистора, асимптотически сжимающего шкалу измерений в области высоких сопротивлений, чтобы устранить неопределенность измерений бесконечного сопротивления отрыва датчика от кожи пациента, и в значительной степени нормирующего разброс сопротивлений кожи разных людей;

блока привязки к уровню нуля, исключающего влияние гальванического потенциала, возникающего в точке касания металла микроэлектрода к коже пациента, на результат измерения;

переключателя коэффициента усиления усилителя, согласующего уровень измеряемого сигнала с входным диапазоном измерителя;

микроконтроллера, обеспечивающего управление переключениями коммутатора, взаимодействие измерительных блоков, и первичную обработку данных;

изолирующих интерфейса и блока питания, обеспечивающих помимо передачи данных и энергии, защиту цепей, контактирующих с пациентом от попадания напряжения питающей сети.

Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели относится мультиэлектрод по патенту на изобретение (RU 2266100 С2, МПК⁷: А61Н 39/00, А61В 5/053, опубликованный 20.12.2005 г.) и принятый нами за прототип. Мультиэлектрод содержит цилиндрический корпус со съемным наконечником и заполненным жестко закрепленными в нем изолированными друг от друга металлическими микроэлектродами, выполненными так, что их выходы на рабочую поверхность, распределены по заданной сетке расстояний между ними, а противоположные выходы связаны с электронным коммутатором, который соединен с выходом источника тока, входом усилителя, шунтированного резистором, который связан с пассивным электродом, а управляющие входы электронного коммутатора, переключателя величины тока связанного с источником тока соединены с управляющим электронным прибором, при этом выход усилителя также связан с управляющим электронным прибором.

К недостаткам прототипа относится отсутствие функциональной полноты, т.е. для его работы требуется подключение дополнительной специальной аппаратуры - электронного прибора компьютерной диагностической системы, и как следствие из-за большого количества кабельных подключений, снижена комфортность и безопасность эксплуатации мультиэлектрода. При этом в составе мультиэлектрода отсутствуют блок привязки к уровню нуля, переключатель коэффициента усиления, и микроконтроллер с изолирующими интерфейсом и блоком питания, что лишает мультиэлектрод возможности вычитать из полезного сигнала паразитный гальванический потенциал, автономно масштабировать измеряемый сигнал для согласования с измерителем и управлять работой и взаимодействием измерительных блоков, а также гарантировать защиту пациента от высокого напряжения питающей сети.

Задачей полезной модели является разработка эффективного автономного мультиэлектродного кожноимпедансного сканера повышенной комфортности и безопасности эксплуатации с расширенным арсеналом средств для мультиэлектродной диагностики БАТ.

Технический результат предложенной конструкции мультиэлектродного кожноимпедансного сканера заключается в следующем:

сканер выполнен в моноблочной компоновке для размещения в нем всех функциональных блоков;

внутри моноблока на одной печатной плате размещены: электронный коммутатор с металлическими микроэлектродами, источник тока с переключателем величины тока и шунтирующим резистором, блок привязки к нулю, усилитель, переключатель коэффициента усиления, микроконтроллер, изолирующие интерфейс и источник питания;

цилиндрический корпус сканера снабжен конической крышкой для резьбового соединения со съемным изогнутым пластмассовым наконечником;

сканер выполнен с унифицированным кабельным подключением для его питания и информационной связи с персональным компьютером.

Новый технический результат достигается за счет того, что мультиэлектродный кожноимпедансный сканер для аурикулярной диагностики биологически активных точек человека, содержит цилиндрический корпус со съемным наконечником, в котором жестко закреплены изолированные друг от друга металлические микроэлектроды, выходы на рабочую поверхность которых распределены по заданной сетке расстояний между ними, а противоположные выходы связаны с электронным коммутатором, подключенным к источнику тока. Отличие согласно полезной модели состоит в том, что на одной печатной плате установлены микроконтроллер со встроенным АЦП связанный своим управляющим выходом с электронным коммутатором, переключатель коэффициента усиления связанный с усилителем, переключатель величины тока связанный с источником тока и блок привязки к нулю - связанные с управляющими выходами микроконтроллера, а также изолирующие источник питания и интерфейс, установленные с возможностью обеспечения гальванической развязки цепей сканера от цепей персонального компьютера, при этом вторичные цепи изолирующего интерфейса имеют двунаправленную связь с микроконтроллером, источник тока снабжен шунтирующим резистором и подключен через блок привязки к нулю к усилителю, связанному с аналоговым входом микроконтроллера, выход изолирующего источника питания связан с микроконтроллером, переключателем коэффициента усиления, усилителем, блоком привязки к нулю, переключателем величины тока, источником тока и электронным коммутатором, а вход - с цепью питания экранированного интерфейсного кабеля, содержащего изолированный провод для подключения пассивного электрода к источнику тока, при этом первичные цепи изолирующего интерфейса связаны с проводами экранированного интерфейсного кабеля, выполненного с возможностью подключения к персональному компьютеру.

Кроме того, отличия еще состоят в том, что корпус сканера выполнен в виде моноблока, на одной печатной плате в котором размещены электронный коммутатор с металлическими микроэлектродами, источник тока с переключателем величины тока и шунтирующим резистором, блок привязки к нулю, усилитель, переключатель коэффициента усиления, микроконтроллер, изолирующие интерфейс и источник питания; цилиндрический корпус сканера снабжен конической крышкой для резьбового соединения со съемным изогнутым пластмассовым наконечником; конец экранированного интерфейсного кабеля имеет унифицированный кабельный разъем для связи с ПК; унифицированный кабельный разъем экранированного интерфейсного кабеля выполнен с возможностью питания сканера от интерфейса ПК.

Сущность полезной модели иллюстрируется чертежами, на которых изображено:

на фиг. 1 - электрическая блок-схема мультиэлектродного кожноимпедансного сканера;

на фиг. 2 - мультиэлектродный кожноимпедансный сканер, продольный разрез.

Мультиэлектродный сканер выполнен в моноблочной компоновке и состоит из цилиндрического корпуса 1 соединенного через коническую крышку 2 со съемным изогнутым пластмассовым наконечником 3 посредством резьбовых соединений.

Внутри цилиндрического корпуса 1 установлена одна печатная плата 4, на которой размещены: электронный коммутатор 5 с металлическими микроэлектродами 6, источник тока 7 с переключателем величины тока 8 и шунтирующим резистором 9, блок привязки к нулю 10 с усилителем 11 и переключателем коэффициента усиления 12, управляющий микроконтроллер 13, изолирующий интерфейс 14 с изолирующим источником питания 15.

В одном торце корпуса 1 установлен съемный изогнутый пластмассовый наконечник 3 с рабочей поверхностью в виде участка сферы, в который заключен пакет из (8×8=64) шестидесяти четырех металлических микроэлектродов 6 с частью печатной платы 4. Микроэлектроды 6 изолированы друг от друга и жестко укреплены в наконечнике 3, их выходы на рабочую поверхность распределены по заданной сетке расстояний между ними, а противоположные выходы соединены с электронным коммутатором 5.

В другом торце корпуса 1 выполнено отверстие для экранированного интерфейсного кабеля 16, содержащего дополнительный изолированный провод 17. При этом один конец экранированного интерфейсного кабеля 16, содержащего дополнительный изолированный провод 17 размещен в корпусе и зафиксирован посредством пайки на печатной плате 4. Другой конец указанного кабеля 16 оснащен унифицированным кабельным разъемом 18 для подключения к персональному компьютеру. Причем дополнительный провод 17 к разъему 18 не подключен, а выведен из него в виде отдельного изолированного проводника, для подключения пассивного электрода 19.

Все основные блоки мультиэлектродного сканера связаны между собой следующим образом.

Электронный коммутатор 5, своими выходами соединен с металлическими микроэлектродами 6, а своим входом связан с выходом источника тока 7, шунтирующим резистором 9 и входом блока привязки к нулю 10, который своим выходом связан с входом усилителя 11.

Общий провод источника тока 7 связан с другим концом шунтирующего резистора 9 и с дополнительным изолированным проводом 17 экранированного интерфейсного кабеля 16, посредством которого соединен с пассивным электродом 19, тогда как, остальные цепи экранированного интерфейсного кабеля 16 соединены с унифицированным кабельным разъемом 18.

Усилитель 11 своими входами связан с переключателем коэффициента усиления 12, блоком привязки к нулю 10, а своим выходом подключен к аналоговому входу управляющего микроконтроллера 13, являющемуся входом встроенного в микроконтроллер аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и, кроме того, источник тока 7 своим управляющим входом связан с выходом переключателя величины тока 8.

Управляющий микроконтроллер 13 имеет двунаправленную связь с вторичными цепями изолирующего интерфейса 14, который своими первичными цепями соединен с проводами экранированного интерфейсного кабеля 16, подключаемого к персональному компьютеру с помощью унифицированного кабельного разъема 18, а управляющие выходы микроконтроллера 13 связаны с входами переключателя коэффициента усиления 12, переключателя величины тока 8, блока привязки к нулю 10 и электронного коммутатора 5.

Вход изолирующего источника питания 15 соединен с питающим проводом экранированного интерфейсного кабеля 16, а выход - с цепями питания управляющего микроконтроллера 13, переключателя коэффициента усиления 12 с усилителем 11, блока привязки к нулю 10, переключателя величины тока 8 с источником тока 7 и электронного коммутатора 5.

Мультиэлектродный кожноимпедансный сканер работает следующим образом.

Врач подключает мультиэлектродный сканер к персональному компьютеру с установленной программой аурикулярной диагностики и производит первичную программную настройку цепей измерения сканера, после чего устанавливает на руку пациента пассивный электрод 19.

Потом, удерживая цилиндрический корпус 1 мультиэлектродного сканера в руке, медленно перемещает рабочую поверхность изогнутого пластмассового наконечника 3 по поверхности ушной раковины, обеспечивая усилие прижима, необходимое для достижения надежного контакта кожи с металлическими микроэлектродами 6, наблюдая при этом на дисплее компьютера цветовую карту распределения сопротивлений на поверхности кожи.

Программа управляющего микроконтроллера 13 с помощью электронного коммутатора 5, поочередно подключает каждый металлический микроэлектрод 6 к измерительной цепи, состоящей из источника тока 7, зашунтированного резистором 9 и блока привязки к нулю 10, который вычитает из величины падения напряжения на измеряемой точке кожи при протекании измерительного тока величину гальванического потенциала точки касания металла микроэлектрода 6 к кожной ткани, имеющей электролитическую природу электропроводности. Для этого перед каждым измерением предварительно измеряется собственный гальванический потенциал точки кожи при нулевом измерительном токе, и только после этого производится основное измерение.

С выхода блока привязки к нулю 10 нормированное падение напряжения поступает на вход усилителя 11, который в процессе первичной настройки настраивается программой управляющего микроконтроллера 13 с помощью переключателя коэффициента усиления 12 на масштабирование максимально возможной амплитуды падения напряжения при отрыве металлических микроэлектродов 6 от кожи пациента до соответствия ширине динамического диапазона АЦП управляющего микроконтроллера 13. После чего масштабированный сигнал поступает в управляющий микроконтроллер 13, где оцифровывается и заносится в память.

Результат сканирования в виде карты значений сопротивлений кожи находится в буферной памяти управляющего микроконтроллера 13 для последующего считывания персональным компьютером, визуализации и обработки диагностической программой.

Разработанный повышенной комфортности и безопасности эксплуатации мультиэлектродный кожноимпедансный сканер имеет следующие преимущества.

Моноблочное исполнение сканера придает устройству функциональную полноту автономного прибора и улучшает комфортность его эксплуатации, а размещение всех функциональных блоков на одной печатной плате 4 до минимума сокращает число разъемных соединений, снижающих надежность устройства.

Резьбовые соединения корпуса 1, крышки 2 и наконечника 3 обеспечивают устройству ремонтопригодность.

Использование единственного унифицированного кабельного разъема 18 и экранированного интерфейсного кабеля 16 для связи с персональным компьютером минимизирует и унифицирует процесс подключения мультиэлектродного сканера.

Наличие управляющего микроконтроллера 13 позволяет реализовать все функции управления блоками сканера с помощью его программы, что делает функционирование прибора автономным.

Изолирующие интерфейс 14 и источник питания 15 обеспечивают гальваническую развязку цепей мультиэлектродного сканера от цепей персонального компьютера, повышая безопасность его эксплуатации, а использование питания от стандартного интерфейса персонального компьютера исключает, необходимость подключения прибора к сети 220 В.

Электронный коммутатор 5 обеспечивает поочередное подключение каждого микроэлектрода 6 к цепи измерителя, представленного источником тока 7, шунтирующим резистором 9, и блоком привязки к нулю 10, что позволяет циклически сканировать квадратную карту сопротивлений точек кожи пациента, находящихся в контакте с рабочей поверхностью изогнутого пластмассового наконечника 3.

Источник тока 7 совместно с переключателем величины тока 8 обеспечивает протекание заданного измерительного тока, не превышающего 0,5 мкА, поочередно, через каждый металлический микроэлектрод 6 и соответствующую ему точку кожи пациента в процессе сканирования. При этом шунтирующий резистор 9, включенный параллельно измерительной цепи, отбирает на себя часть измерительного тока, асимптотически ограничивая шкалу измерений в области больших сопротивлений, включая бесконечное сопротивление разрыва цепи при отрыве изогнутого пластмассового наконечника 3 от кожи пациента.

Измеряемым параметром является падение напряжения на точке кожи пациента, поступающее через электронный коммутатор 5 на вход блока привязки к нулю 10, который производит вычитание из этого напряжения величины гальванического потенциала кожи, образующегося в точке касания металлического микроэлектрода 6, перед подачей измеряемого сигнала на вход усилителя 11, что также увеличивает точность измерений.

Усилитель 11 с помощью переключателя коэффициента усиления 12 приводит амплитуду сигнала в соответствии с динамическим диапазоном встроенного в микроконтроллер 13 АЦП, производящего измерение падения напряжения, прямо пропорционального включенным параллельно сопротивлению кожи и шунтирующего резистора 9, который вносит систематическую погрешность измерения, легко устраняемую программным способом.

Claims (5)

1. Мультиэлектродный кожноимпедансный сканер для аурикулярной диагностики биологически активных точек человека, содержащий цилиндрический корпус со съемным наконечником, в котором жестко закреплены изолированные друг от друга металлические микроэлектроды, выходы на рабочую поверхность которых распределены по заданной сетке расстояний между ними, а противоположные выходы связаны с электронным коммутатором, подключенным к источнику тока, отличающийся тем, что на одной печатной плате установлены микроконтроллер со встроенным АЦП, связанный своим управляющим выходом с электронным коммутатором, переключатель коэффициента усиления, связанный с усилителем, переключатель величины тока, связанный с источником тока и блок привязки к нулю - связанные с управляющими выходами микроконтроллера, а также изолирующие источник питания и интерфейс, установленные с возможностью обеспечения гальванической развязки цепей сканера от цепей персонального компьютера, при этом вторичные цепи изолирующего интерфейса имеют двунаправленную связь с микроконтроллером, источник тока снабжен шунтирующим резистором и подключен через блок привязки к нулю к усилителю, связанному с аналоговым входом микроконтроллера, выход изолирующего источника питания связан с микроконтроллером, переключателем коэффициента усиления, усилителем, блоком привязки к нулю, переключателем величины тока, источником тока и электронным коммутатором, а вход - с цепью питания экранированного интерфейсного кабеля, содержащего изолированный провод для подключения пассивного электрода к источнику тока, при этом первичные цепи изолирующего интерфейса связаны с проводами экранированного интерфейсного кабеля, выполненного с возможностью подключения к персональному компьютеру.

2. Сканер по п. 1, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде моноблока на одной печатной плате, в котором размещены электронный коммутатор с металлическими микроэлектродами, источник тока с переключателем величины тока и шунтирующим резистором, блок привязки к нулю, усилитель, переключатель коэффициента усиления, микроконтроллер, изолирующие интерфейс и источник питания.

3. Сканер по п. 1, отличающийся тем, что цилиндрический корпус сканера снабжен конической крышкой для резьбового соединения со съемным изогнутым пластмассовым наконечником.

4. Сканер по п. 1, отличающийся тем, что конец экранированного интерфейсного кабеля имеет унифицированный кабельный разъем для связи с ПК.

5. Сканер по п. 1, отличающийся тем, что унифицированный кабельный разъем экранированного интерфейсного кабеля выполнен с возможностью питания сканера от интерфейса ПК.

Images