RU2218865C2

RU2218865C2 - Device for determining oxygen concentration in tissue in noninvasive way using polarographic method

Info

Publication number: RU2218865C2
Application number: RU98120140/14A
Authority: RU
Inventors: Г.И. Глуховский; М.А. Кревский; Е.Ю. Маров
Original assignee: Кревский Михаил Анатольевич; Маров Евгений Юрьевич; Тоо "Элм"
Priority date: 1998-11-10
Filing date: 1998-11-10
Publication date: 2003-12-20

Abstract

FIELD: medical engineering. SUBSTANCE: device has additional shielding electrode mounted between cathode and anode of transducer applied to skin. The electrode envelopes the cathode and is manufactured from the same metal as the anode. The shielding electrode makes contact with skin like cathode and anode and is electrically connected to anode in a way that it has anode potential. Polarograph unit for processing and recording useful signal is mounted in anode circuit. EFFECT: real time non-invasive measurement of oxygen concentration. 2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для диагностики, точнее для определения содержания кислорода в мышечной ткани, и может быть использовано для оценки процессов переноса и утилизации кислорода в системе микрососудов и тканей их окружающих, т.е. позволяет определить кислородный баланс тканей. The invention relates to devices for diagnosis, more precisely to determine the oxygen content in muscle tissue, and can be used to evaluate the processes of oxygen transfer and utilization in the system of microvessels and the tissues surrounding them, i.e. allows you to determine the oxygen balance of tissues.

Данный параметр является определяющим для ранней диагностики таких заболеваний, как сахарный диабет, заболевания щитовидной железы, нарушения коронарного кровоснабжения, гипертония и другие заболевания сердечно-сосудистой системы, поскольку нарушение обеспечения тканей кислородом является одним из ведущих элементов патогенеза перечисленных заболеваний. Кроме того, знание динамики изменений содержания кислорода в тканях позволяет объективно оценить эффективность проводимых лечебных мероприятий и проводить дифференцированный подбор медикаментозных средств. This parameter is crucial for the early diagnosis of diseases such as diabetes mellitus, thyroid disease, coronary blood flow disorders, hypertension and other diseases of the cardiovascular system, since impaired tissue supply with oxygen is one of the leading elements in the pathogenesis of these diseases. In addition, knowledge of the dynamics of changes in the oxygen content in tissues makes it possible to objectively evaluate the effectiveness of ongoing therapeutic measures and conduct a differentiated selection of medications.

Разработка устройств, позволяющих определять содержание кислорода в тканях полярографическим методом в клинической практике, проводится более 30 лет (В.Г.Вогралик, М.В.Вогралик, И.В.Курочкин. "Применение в клинике комплексной полярографии по кислороду и водороду как метода изучения кислородообеспечения и капиллярного кровотока в тканях". - Терапевтический архив, т. XLLX, 1977 г., стр.117-123). The development of devices that allow determining the oxygen content in tissues by the polarographic method in clinical practice has been conducted for more than 30 years (V.G. Vogralik, M.V. Vogralik, I.V. Kurochkin. "The use of complex polarography on oxygen and hydrogen as a method in a clinic studying oxygen supply and capillary blood flow in tissues. "- Therapeutic Archive, T. XLLX, 1977, pp. 117-123).

В настоящее время достаточно хорошо разработаны устройства для определения in vivo содержания кислорода в тканях с помощью игольчатых электродов, т.е. инвазивно (Е.А.Коваленко, В.А.Березовский, И.М.Эпштейн. "Полярографическое определение кислорода в организме". - М.: Медицина, 1975; М.В.Вогралик, И.В.Курочкин. "Установка для одномоментного определения в ткани окислительно-восстановительного потенциала концентрации свободного кислорода и местного кровотока". - Бюллетень экспериментальной биологии и медицины, т. LХХXII, 1976 г. , стр.1015. Методические рекомендации Министерства здравоохранения РСФСР "Метод экспресс-диагностики активности атеросклероза для массовой диспансеризации" под ред. проф. В.Г.Вогралика. - г. Горький, ГМИ им. С.М.Кирова, 1987 г.). Эти известные устройства для определении содержания О₂ в тканях содержат датчик, включающий в себя катод в виде иглы из драгметалла и анод, а также полярограф, к которому подключены анод и катод датчик. Игольчатый катод в данной конструкции вводится внутрь ткани пациента на нужную глубину, а анод, как правило, в виде хлорсеребряной пластинки устанавливается (фиксируется) на поверхности кожи вблизи области введения игольчатого катода. С помощью полярографа на электроды подается требуемое для полярографического определения кислорода напряжение (600 - 650 мВ) и регистрируется ток, протекающий в системе "электроды-ткань", который является диффузионным "кислородным током" и пропорционален концентрации кислорода в ткани. Общим существенным недостатком устройств данной конструкции является то, что применять их можно только инвазивно. К тому же они имеют низкую стабильность полезного сигнала и очень сложны в эксплуатации. Введение иглы вызывает местный спазм мышц, нарушает нормальный кровоток и кислородообмен и требуется определенное время, чтобы пациент пришел в исходное состояние.At present, devices for determining the in vivo oxygen content in tissues using needle electrodes, i.e. invasively (E.A. Kovalenko, V.A. Berezovsky, I.M. Epshtein. "Polarographic determination of oxygen in the body." - M .: Medicine, 1975; M.V. Vogralik, I.V. Kurochkin. "Installation for the simultaneous determination of the redox potential in the tissue of the concentration of free oxygen and local blood flow ". - Bulletin of experimental biology and medicine, vol. LXXXII, 1976, p. 1015. Methodological recommendations of the Ministry of Health of the RSFSR" Method for the rapid diagnosis of atherosclerosis activity for mass medical examination "under the editorship of prof. V.G.V gralika -. Gorky, GMI named after SM Kirov, 1987).. These known devices for determining the O ₂ content in tissues comprise a sensor including a cathode in the form of a precious metal needle and an anode, as well as a polarograph to which an anode and a cathode are connected. The needle cathode in this design is inserted into the patient’s tissue to the desired depth, and the anode, as a rule, in the form of a silver chloride plate is mounted (fixed) on the skin surface near the area where the needle cathode is inserted. Using a polarograph, the voltage (600 - 650 mV) required for the polarographic determination of oxygen is applied to the electrodes and the current flowing in the electrode-tissue system, which is a diffusion "oxygen current" and is proportional to the oxygen concentration in the tissue, is recorded. A common significant drawback of devices of this design is that they can only be used invasively. In addition, they have low stability of the useful signal and are very difficult to operate. The introduction of a needle causes local muscle spasm, disrupts normal blood flow and oxygen exchange, and it takes a certain amount of time for the patient to return to its original state.

В настоящее время известно устройство для неинвазивного определения содержания кислорода в тканях полярографическим методом (В.И.Козловский, М.Н. Микулич. "Устройство для определения напряжения кислорода в коже и артериальной крови". - Здравоохранение Белоруссии, 1984 г., 6, стр.67-69), которое выбрано в качестве прототипа. Данное устройство содержит датчик, накладываемый на кожу, включающий в себя анод, изготовленный в виде отрезка трубы, и катод, выполненный в виде отрезка проволоки и расположенный внутри упомянутого полого анода, а также полярограф, к которому подключены катод и анод датчика. При этом анод и катод помещены в раствор электролита, находящийся в электролитической ячейке. Существенным условием работы такого датчика является полная изоляция электролитической ячейки от окружающей биологической среды тефлоновой пленкой толщиной 6 мкм, пропускающей только молекулы О₂ и некоторых других газов, которая и контактирует с кожей. Датчик снабжен также термостатирующим электрическим устройством, обеспечивающим стабильность поддержания требуемых температур (37^oС и 42^oС) с точностью 0,1^oС. Устройство-прототип позволяет измерять содержание кислорода в коже.Currently, a device is known for non-invasively determining the oxygen content in tissues by the polarographic method (V.I. Kozlovsky, M.N. Mikulich. "Device for determining the oxygen tension in the skin and arterial blood." - Health Belarus, 1984, 6, pg. 67-69), which is selected as a prototype. This device contains a sensor applied to the skin, including an anode made in the form of a pipe segment, and a cathode made in the form of a wire segment and located inside the aforementioned hollow anode, as well as a polarograph to which the cathode and anode of the sensor are connected. In this case, the anode and cathode are placed in an electrolyte solution located in the electrolytic cell. An essential condition for the operation of such a sensor is the complete isolation of the electrolytic cell from the surrounding biological medium by a Teflon film 6 μm thick, which passes only O ₂ molecules and some other gases, which is in contact with the skin. The sensor is also equipped with a thermostatic electrical device that ensures the stability of maintaining the required temperatures (37 ^o C and 42 ^o C) with an accuracy of 0.1 ^o C. The prototype device allows you to measure the oxygen content in the skin.

Однако известное устройство является сложным в эксплуатации и имеет ограниченное применение в клинической практике. However, the known device is difficult to operate and has limited use in clinical practice.

Недостатком этого устройства-прототипа является также и то, что измерения содержания кислорода in vivo можно проводить только в слое кожи, т.к. информация из более глубоких слоев ткани не поступает. Кроме того, поскольку тефлоновая мембрана является для кислорода не полностью прозрачной, а полупрозрачной, то она обуславливает достаточно высокую инерционность измерений. Поэтому устройство-прототип не обладает требуемым быстродействием для измерения динамики содержания О₂.The disadvantage of this prototype device is also that the measurement of oxygen content in vivo can be carried out only in the skin layer, because No information comes from deeper layers of the tissue. In addition, since the Teflon membrane is not completely transparent, but translucent for oxygen, it causes a fairly high inertia of the measurements. Therefore, the prototype device does not have the required speed for measuring the dynamics of the content of O ₂ .

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является разработка устройства для неинвазивного определения содержания кислорода в тканях организма, которое обладает достаточным быстродействием для проведения измерений в реальном масштабе времени и удобно для применения в клинической практике. The problem to which the invention is directed, is to develop a device for non-invasively determining the oxygen content in the tissues of the body, which has sufficient speed for real-time measurements and is convenient for use in clinical practice.

Технический результат в разработанном устройстве достигается тем, что оно, как и устройство-прототип для неинвазивного определения содержания кислорода в живых тканях, содержит датчик, накладываемый на кожу, включающий в себя анод и катод, изготовленные из разных металлов, а также полярограф, к которому подключены анод и катод датчика. The technical result in the developed device is achieved in that it, like the prototype device for non-invasively determining the oxygen content in living tissues, contains a sensor applied to the skin, including an anode and cathode made of different metals, as well as a polarograph to which The anode and cathode of the sensor are connected.

Новым в разработанном устройстве является то, что датчик выполнен таким образом, что анод и катод при измерениях контактируют непосредственно с кожей, а между указанными анодом и катодом дополнительно введен экранный электрод, охватывающий катод с зазором и выполненный из того же металла, что и анод, при этом экранный электрод при измерениях также контактирует с кожей и электрически соединен с анодом таким образом, что имеет потенциал анода, а блок полярографа по обработке и регистрации полезного сигнала установлен в цепи анода. New in the developed device is that the sensor is made in such a way that the anode and cathode in contact with the skin directly, and between the indicated anode and cathode a shield electrode is additionally inserted, covering the cathode with a gap and made of the same metal as the anode, in this case, the screen electrode during measurements is also in contact with the skin and is electrically connected to the anode in such a way that it has the potential of the anode, and the polarograph unit for processing and recording the useful signal is installed in the anode circuit.

Целесообразно в одном частном случае анод и экранный электрод выполнить в виде концентрически расположенных колец, охватывающих катод, установленный в центре датчика. In one particular case, it is advisable to perform the anode and the shield electrode in the form of concentrically arranged rings spanning the cathode mounted in the center of the sensor.

В другом частном случае целесообразно анод выполнить в виде нескольких пластин, изготовленных из одного металла и одинаковых по площади, и при измерениях установить их на различных участках тела, а блок обработки и регистрации установить в электрической цепи каждой пластины анода. In another particular case, it is advisable to make the anode in the form of several plates made of the same metal and the same in area, and during measurements to install them on different parts of the body, and install the processing and registration unit in the electrical circuit of each plate of the anode.

На фиг.1 представлена блок-схема разработанного устройства для неинвазивного определения содержания кислорода в живых тканях. Figure 1 presents a block diagram of a developed device for non-invasive determination of oxygen content in living tissues.

На фиг.2 представлена фотография внешнего вида одной из реализаций разработанного устройства. Figure 2 presents a photograph of the appearance of one of the implementations of the developed device.

На фиг.3 представлена полярограмма, характеризующая динамику кислорода в мышечных тканях здорового человека при озонотерапии или вдыхании кислорода. Figure 3 presents the polarogram characterizing the dynamics of oxygen in the muscle tissues of a healthy person during ozone therapy or inhalation of oxygen.

На фиг.4 представлена полярограмма, характеризующая динамику кислорода в мышечных ткани больной с дискогенной радикулопатией. Figure 4 presents the polarogram characterizing the dynamics of oxygen in the muscle tissue of a patient with discogenic radiculopathy.

На фиг.5 представлена полярограмма, характеризующая динамику кислорода в мышечных ткани больной с сахарным диабетом. Figure 5 presents the polarogram characterizing the dynamics of oxygen in the muscle tissue of a patient with diabetes mellitus.

Устройство для неинвазивного определения содержания кислорода в живых тканях (см. фиг. 1) содержит датчик 1, включающий в себя катод 2, анод 3 и экранный электрод 4, охватывающий катод 2 с зазором. При измерениях все электроды датчика 1 контактируют непосредственно с кожей пациента. Катод 2 и анод 3 выполнены из разных металлов и подключены соответственно к отрицательному и положительному электродам блока питания 5 в полярографе 6. Экранный электрод 4, выполненный из того же металла, что и анод 3, электрически соединен с анодом 3 таким образом, что при измерениях имеет его потенциал. Для регистрации диффузионного "кислородного тока" служит блок 7 по обработке и регистрации полезного сигнала, входящий, как и блок питания 5, в полярограф 6. A device for non-invasively determining the oxygen content in living tissues (see Fig. 1) contains a sensor 1, which includes a cathode 2, anode 3 and a screen electrode 4, covering the cathode 2 with a gap. When measuring all the electrodes of the sensor 1 is in direct contact with the skin of the patient. The cathode 2 and the anode 3 are made of different metals and are connected respectively to the negative and positive electrodes of the power supply 5 in the polarograph 6. A screen electrode 4 made of the same metal as the anode 3 is electrically connected to the anode 3 in such a way that during measurements has its potential. To register the diffusion “oxygen current”, a unit 7 for processing and recording the useful signal is used, which, like the power supply unit 5, enters the polarograph 6.

Как следует из фиг.1, положительный электрод блока питания 5 электрически соединен с блоком регистрации 7, который в свою очередь электрически соединен с анодом 3. Для разделения постоянного напряжения блока питания 5, подаваемого на анод 3 через блок обработки и регистрации 7, и полезного переменного сигнала с анода 3 внутри блока 7 имеется развязывающая электрическая цепочка, общее схемотехническое решение которой может иметь, например, вид известной индуктивно-емкостной развязки. Сопротивление индуктивности указанной развязки подобрано достаточно большим для переменного полезного сигнала, а для постоянного тока блока питания 5 это сопротивление практически равно нулю, поэтому экранный электрод 4 и анод 3 находятся под одним и тем же потенциалом. В то же время указанная емкость в блоке 7 служит развязкой по постоянному току блока питания 5 и пропускает переменный полезный сигнал от анода 3 к усилителю и далее к индикатору полезного сигнала. Таким образом, в полярографе обеспечивается независимость постоянного управляющего напряжения блока питания 5 и переменного сигнала с анода 3. As follows from figure 1, the positive electrode of the power supply 5 is electrically connected to the registration unit 7, which in turn is electrically connected to the anode 3. To separate the DC voltage of the power supply 5 supplied to the anode 3 through the processing and registration unit 7, and useful An alternating signal from the anode 3 inside the block 7 has a decoupling circuit, the general circuitry of which may have, for example, the form of a known inductive-capacitive isolation. The inductance resistance of the indicated isolation is selected large enough for an alternating useful signal, and for the direct current of the power supply 5, this resistance is almost zero, so the screen electrode 4 and the anode 3 are at the same potential. At the same time, the indicated capacitance in block 7 serves as a DC isolation of the power supply 5 and passes an alternating useful signal from the anode 3 to the amplifier and further to the useful signal indicator. Thus, the polarograph ensures the independence of the constant control voltage of the power supply 5 and the alternating signal from the anode 3.

Пример 1 конкретной реализации устройства
Датчик 1 (см. фиг. 1) выполнен в виде двух узлов, в первый из которых входят катод 2 и экранный электрод 4, жестко укрепленные на одной диэлектрической подложке, а второй узел датчика 1 представляет собой анод 3, выполненный в виде отдельной прямоугольной металлической пластины площадью 40•20 мм, которая при измерениях накладывается на участок тела на расстоянии 100÷150 мм от первого узла. При этом катод 2 выполнен в виде тонкого латунного стержня диаметром 1 мм с закругленным концом, покрытым электролитическим золотом толщиной 6 мкм. Экранный электрод 4 выполнен из никеля вакуумного плавления марки НИВО в виде кольца прямоугольного сечения с наружным диаметром 30 мм, внутренним диаметром 20 мм и толщиной 5 мм. Катод 2 расположен в центре кольца экранного электрода 4. Величина зазора между катодом 2 и экранным электродом 4 порядка 10 мм. Анод 3 также выполнен из никеля марки НИВО. Полярограф 6 выполнен в виде отдельного узла и содержит блок питания 5 и блок 7 обработки и регистрации полезного сигнала. В качестве полярографа 6 может быть использован отечественный полярограф марки ППТ-1. При его отсутствии блок 6 может быть собран с использованием стандартного РН-метра в качестве блока регистрации полезного сигнала (см., например, описание аналога "Метод экспресс-диагностики для массовой диспансеризации активности атеросклероза". - Методические рекомендации Министерства здравоохранения. - г. Горький, 1987 г. , стр.7, рис.3). Кроме того, в качестве блока 7 обработки и регистрации полезного сигнала, включенного в цепь анода 3, может быть использован обычный стрелочный прибор или самописец.Example 1 of a specific implementation of the device
The sensor 1 (see Fig. 1) is made in the form of two nodes, the first of which includes the cathode 2 and the shield electrode 4, rigidly mounted on one dielectric substrate, and the second node of the sensor 1 is an anode 3, made in the form of a separate rectangular metal plates with an area of 40 • 20 mm, which, when measured, is superimposed on a part of the body at a distance of 100 ÷ 150 mm from the first node. The cathode 2 is made in the form of a thin brass rod with a diameter of 1 mm with a rounded end coated with electrolytic gold 6 microns thick. The shield electrode 4 is made of NIVO brand vacuum melting nickel in the form of a rectangular ring with an outer diameter of 30 mm, an inner diameter of 20 mm, and a thickness of 5 mm. The cathode 2 is located in the center of the ring of the shield electrode 4. The gap between the cathode 2 and the shield electrode 4 is of the order of 10 mm. Anode 3 is also made of nickel brand NIVO. The polarograph 6 is made in the form of a separate node and contains a power supply 5 and a block 7 for processing and recording the useful signal. As a polarograph 6 can be used domestic polarograph brand PPT-1. In its absence, block 6 can be assembled using a standard pH meter as a block for recording a useful signal (see, for example, the description of the analogue “Express diagnostic method for mass clinical examination of atherosclerosis activity.” - Methodical recommendations of the Ministry of Health. - Gorky , 1987, p. 7, fig. 3). In addition, as block 7 processing and registration of the useful signal included in the circuit of the anode 3, can be used conventional pointer device or recorder.

Пример 2 конкретной реализации разработанного устройства
Датчик 1 (см. фиг.1 и 2) выполнен в виде единого узла, в котором анод 3 и экранный электрод 4 выполнены в виде концентрически расположенных колец из никеля, охватывающих катод 2, установленный в центре, причем все три электрода закреплены на одной диэлектрической подложке. Анод 3 (наружное кольцо датчика) имеет внешний диаметр 40 мм, а внутренний - 30 мм при толщине кольца 5 мм, а экранный электрод 4 имеет внешний диаметр 20 мм, внутренний диаметр 10 мм при толщине кольца 5 мм. Катод 2 выполнен, как и в примере 1, в виде тонкого латунного стержня с золотым покрытием на конце. Датчик 1 крепится к телу пациента, например, при помощи эластичного бинта. Электроды датчика 1 присоединены к полярографу 6, выполненному в виде отдельного узла и содержащему блок питания 5 и блок 7 обработки и регистрации полезного сигнала.Example 2 of a specific implementation of the developed device
The sensor 1 (see figures 1 and 2) is made in the form of a single unit, in which the anode 3 and the shield electrode 4 are made in the form of concentrically arranged rings of nickel, covering the cathode 2, mounted in the center, and all three electrodes are mounted on one dielectric the substrate. Anode 3 (the outer ring of the sensor) has an outer diameter of 40 mm and an inner diameter of 30 mm with a ring thickness of 5 mm, and the shield electrode 4 has an outer diameter of 20 mm and an inner diameter of 10 mm with a ring thickness of 5 mm. The cathode 2 is made, as in example 1, in the form of a thin brass rod with a gold coating on the end. The sensor 1 is attached to the patient’s body, for example, with an elastic bandage. The electrodes of the sensor 1 are connected to the polarograph 6, made in the form of a separate node and containing a power supply 5 and a unit 7 for processing and recording the useful signal.

Разработанное устройство работает следующим образом. The developed device operates as follows.

Датчик 1, выполненный, например, как указано в примере 1, укрепляют на теле пациента, например на предплечье, при этом катод 2, экранный электрод 4 и анод 3 контактируют непосредственно с кожей. Необходимо отметить, что без присутствия экранного электрода 4 при контакте катода 2 и анода 3 с кожей между ними при подаче напряжения, соответствующего волне кислородного тока, протекает ток, большая часть которого (более 90%) приходится на поверхностный ток, текущий по коже, и только малая его часть (менее 10%) приходится на ток мышечных тканей, содержащий информацию о кислородном насыщении тканей. Установка экранного электрода 4 из материала анода и находящегося под потенциалом анода позволяет исключить (экранировать) поверхностный ток из тока, протекающего в цепи анода 3 за счет создания для него своей электрической цепи: отрицательный электрод блока питания 5, катод 2, поверхность кожи, экранный электрод 4, находящийся под напряжением анода, и положительный электрод блока питания 5. Выполнение экранного электрода 4 из того же металла, что и анод 3 позволяет исключить возникновение между ними ЭДС гальванической пары и тем самым исключить возникновение соответствующего паразитного тока. The sensor 1, made, for example, as described in example 1, is mounted on the patient’s body, for example on the forearm, while the cathode 2, the screen electrode 4 and the anode 3 are in direct contact with the skin. It should be noted that without the presence of the shield electrode 4 at the contact of the cathode 2 and the anode 3 with the skin between them, when a voltage corresponding to the wave of oxygen current is applied, a current flows, most of which (more than 90%) falls on the surface current flowing through the skin, and only a small part of it (less than 10%) falls on the flow of muscle tissue, which contains information about the oxygen saturation of tissues. The installation of the screen electrode 4 from the anode material and the anode under potential allows eliminating (screening) the surface current from the current flowing in the circuit of the anode 3 by creating its own electric circuit for it: the negative electrode of the power supply 5, cathode 2, the skin surface, the screen electrode 4, under the voltage of the anode, and the positive electrode of the power supply 5. The implementation of the screen electrode 4 of the same metal as the anode 3 eliminates the occurrence between them of an electromotive force of a galvanic pair and thereby eliminates The occurrence of the corresponding stray current.

Таким образом, благодаря наличию экранного электрода 4, в цепи самого анода 3 протекает лишь ток из нижерасположенной мышечной ткани, регистрируемый блоком 7 и содержащий информацию о кислородном насыщении этой ткани, что позволяет увеличить по сравнению с прототипом глубину проникновения в исследуемые ткани. Кроме того, поскольку разработанная конструкция устройства не требует наличия тефлоновой мембраны в датчике 1, обуславливающей в прототипе его большую инертность, то быстродействие разработанного устройства значительно выше, чем у прототипа. На практике разработанное устройство позволяет проводить неинвазивные измерения содержания кислорода в мышечных тканях в реальном масштабе времени. Таким образом, разработанное устройство позволяет решить поставленную задачу. Thus, due to the presence of the shield electrode 4, only current from the lower muscle tissue, registered by block 7 and containing information about the oxygen saturation of this tissue, flows in the circuit of the anode 3 itself, which allows increasing the penetration depth into the tissues under study compared to the prototype. In addition, since the developed design of the device does not require the presence of a Teflon membrane in the sensor 1, which makes it more inert in the prototype, the speed of the developed device is much higher than that of the prototype. In practice, the developed device allows for non-invasive measurements of oxygen in muscle tissue in real time. Thus, the developed device allows you to solve the problem.

Представляет интерес измерение с помощью разработанного устройства динамики содержания кислорода в мышечных тканях пациента как в целях диагностики, так и в целях определения эффективности процедур, связанных с изменением кислородного режима пациента, таких, например, как различного вида процедуры аппаратной терапии или прием соответствующих медикаментов. Вид кривой кислородосодержания ("кислородного тока") I в мышечных тканях от времени t в норме (т. е. у практически здоровых людей) при вдыхании кислорода широко известен (см., например, рис.4 описания аналога, прилагаемого к заявке, и фиг. 3 описания заявки). It is of interest to measure, with the help of the developed device, the dynamics of oxygen content in the patient’s muscle tissues, both for diagnosis and to determine the effectiveness of procedures associated with changing the patient’s oxygen regimen, such as, for example, various types of apparatus therapy procedures or taking appropriate medications. The form of the oxygen content curve (“oxygen current”) I in muscle tissues versus time t is normal (i.e., in practically healthy people) when inhaling oxygen, it is widely known (see, for example, Fig. 4 of the description of the analogue attached to the application, and Fig. 3 description of the application).

С помощью разработанного устройства определена динамика потребления и утилизации кислорода в мышечной ткани при различных патологиях у конкретных пациентов областной клинической больницы (ОКБ) им. H.А.Семашко г. Нижнего Новгорода. Снятые зависимости "кислородного тока" I от времени t для указанных ниже пациентов представлены на фиг.3-5 описания заявки. Using the developed device, the dynamics of oxygen consumption and utilization in muscle tissue was determined for various pathologies in specific patients of the regional clinical hospital (OKB) named after H.A. Semashko, Nizhny Novgorod. The recorded dependences of the "oxygen current" I on time t for the following patients are presented in FIGS.

На фиг. 3 представлена полярографическая кривая "кислородного тока" от времени практически здорового человека (Сергеев С.Ю., возраст 32 года, доброволец, практически здоров) при проведении пробы с 30-секундной ингаляцией кислорода. Для этого датчик 1 устанавливался обследуемому на предплечье. С помощью блока питания 5 между катодом 2 и анодом 3 датчика подавалось напряжение, соответствующее полярографической волне кислорода. Начальное значение I_нач диффузионного "кислородного тока" регистрировалось по стрелочному прибору блока 7 обработки и регистрации. После чего, включая секундомер и фиксируя время начала ингаляции, обследуемому давали в течение 30 сек дышать кислородом. При появлении на стрелочном приборе прироста "кислородного тока" по секундомеру отмечали длительность t₀ латентного периода, имеющую важное диагностическое значение. Затем непрерывно с шагом 10 сек регистрировались измеренные по стрелочному прибору значения "кислородного тока", которые представлены на фиг. 3. Информативными с точки зрения диагностики являются следующие измеренные и указанные на фиг.3 параметры:
- t₀ - длительность латентного периода;
- t₁ - время насыщения кислородом тканей до максимальной величины I_макс "кислородного тока";
- I_макс - максимальная величина кислородного тока;
- t₂ - время утилизации кислорода тканями (длительность совпадающего участка кривой);
- I_ост - остаточное значение "кислородного тока", определяемое утилизированным кислородом.In FIG. Figure 3 shows the polarographic curve of the "oxygen current" versus the time of a practically healthy person (Sergeyev S.Yu., 32 years old, volunteer, practically healthy) when conducting a test with a 30-second oxygen inhalation. For this, sensor 1 was installed on the forearm of the subject. Using a power supply 5 between the cathode 2 and the anode 3 of the sensor, a voltage corresponding to a polarographic oxygen wave was applied. The initial value of I _start diffusion "oxygen current" was recorded by the pointer device of the block 7 processing and registration. Then, including a stopwatch and fixing the time of onset of inhalation, the subject was allowed to breathe oxygen for 30 seconds. When an increase in "oxygen current" appeared on the dial gauge by the stopwatch, the duration t _{0 of the} latent period was noted, which has important diagnostic value. Then, continuously measured in 10 minutes, the values of the "oxygen current", which are presented in FIG. 3. Informative from the point of view of diagnosis are the following measured and indicated in figure 3 parameters:
- t ₀ - the duration of the latent period;
- t ₁ - the time of oxygen saturation of tissues to a maximum value of I _max "oxygen current";
- I _max - the maximum value of the oxygen current;
- t ₂ - time of oxygen utilization by tissues (duration of the coincident portion of the curve);
- I _OST - the residual value of the "oxygen current", determined by the utilized oxygen.

Три первых параметра (t₀ - длительность латентного периода, t₁ - время насыщения тканей кислородом и I_макс) характеризуют состояние сосудистой системы организма. Два последних параметра (t₂ - время утилизации кислорода и I_ост) характеризуют обменные процессы в тканях.The first three parameters (t ₀ - the duration of the latent period, t ₁ - the time of saturation of tissues with oxygen and I _max ) characterize the state of the vascular system of the body. The last two parameters (t ₂ - time of oxygen utilization and I _ost ) characterize metabolic processes in tissues.

На фиг. 4 представлена полярографическая кривая "кислородного тока" от времени больной Ш., 36 лет из нейрососудистого отделения ОКБ им. Н.А.Семашко при поступлении, история болезни 9805543. In FIG. Figure 4 shows the polarographic curve of the “oxygen current” versus time of patient Sh., 36 years old, from the neurovascular department of OKB im. N.A.Semashko at admission, medical history 9805543.

Клинический диагноз: Дискогенная радикулопатия L₅-S₁ справа с умеренным болевым синдромом.Clinical diagnosis: Discogenic radiculopathy L ₅ -S ₁ on the right with moderate pain.

Разработанный прибор и полученные с его помощью полярографические кривые "кислородного тока" использовались для уточнения диагноза больной Ш. и для оценки эффективности озонотерапии, назначенной данной больной. The developed device and the polarographic curves of “oxygen current” obtained with it were used to clarify the diagnosis of patient Sh. And to evaluate the effectiveness of ozone therapy prescribed for this patient.

На фиг. 5 представлена полярографическая кривая "кислородного тока" от времени больной С., из эндокринологического отделения ОКБ им. H.А.Семашко. История болезни 9809361. In FIG. 5 shows the polarographic curve of the "oxygen current" from the time of patient S., from the endocrinological department of OKB im. H.A. Semashko. Medical history 9809361.

Клинический диагноз: Сахарный диабет 2-го типа (стаж заболевания 8 лет), осложненный дистальной полинейропатией. Clinical diagnosis: Type 2 diabetes mellitus (8 years of illness), complicated by distal polyneuropathy.

Полученные для данной больной с помощью разработанного прибора полярографические кривые "кислородного тока" от времени использовались для оценки обменных процессов в тканях с целью уточнения диагноза и для оценки эффективности проводимого курса лечения. The polarographic curves of the “oxygen current” obtained for this patient with the help of the developed device from time to time were used to evaluate metabolic processes in tissues in order to clarify the diagnosis and to evaluate the effectiveness of the course of treatment.

Сравнение полярографических кривых в норме и при различных патологиях показывает, что разработанное устройство дает существенные различия во временных параметрах микроциркуляции, что хорошо коррелирует с характером и тяжестью заболевания. Comparison of polarographic curves in normal and for various pathologies shows that the developed device gives significant differences in the temporal parameters of microcirculation, which correlates well with the nature and severity of the disease.

Claims

1. A device for non-invasively determining the oxygen content in living tissues by the polarographic method, comprising a sensor applied to the skin, including an anode and a cathode made of different metals, as well as a polarograph made in the form of a processing unit and recording a useful signal and a power supply, to which the anode and cathode of the sensor are connected, characterized in that the sensor is made with the possibility of direct contact with the skin, and between the cathode and the anode an additional screen electrode is installed, covering the cathode and Making a from the same metal as the anode, the display electrode adapted to contact the skin and electrically connected to the anode, which is connected with the processing unit and registering the useful signal polarography.

2. The device according to claim 1, characterized in that the anode and the shield electrode are made in the form of concentrically arranged rings spanning the cathode mounted in the center of the sensor.