RU2267982C2

RU2267982C2 - Clinical diagnostics unit

Info

Publication number: RU2267982C2
Application number: RU2003127766/14A
Authority: RU
Inventors: Лемарк Михайлович Клюкин (RU); Лемарк Михайлович Клюкин
Original assignee: Лемарк Михайлович Клюкин
Priority date: 2003-09-15
Filing date: 2003-09-15
Publication date: 2006-01-20
Also published as: RU2003127766A

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: clinical diagnostics unit intend for diagnostic procedure of different organs of biological object, in particular, organs of human body for estimating condition of patient's health, absence of presence of malignant or non-malignant new growths at any stage of growing, as well as for observation and stating dynamics of changes in patient's health or development of mentioned pathologies. Device has to be a device for measuring temperature of biological object which device is made in form of prod. The pored has temperature detector and heating element. Prod is made in form of cylinder with casting. Temperature detector is inserted inside casting to go out of it for 3 mm. Prod is provided with spring made for fixing casting inside cylinder and for providing preset strength at contact of temperature detector with skin of biological object and displacement of the detector at preset distance inside cylinder. Prod is also provided with heat insulator disposed between temperature detector and heating element. Heat insulator is made in form of gas interlayer which has thickness to provide radiation heat transmission from heater to detector and to prevent convection heat transmission from heater to detector.

EFFECT: simplicity of design; low cost.

2 cl, 2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к медицине и предназначено для проведения процедуры диагностирования различных органов биообъекта и, в частности, человека на предмет оценки состояния его здоровья, наличия или отсутствия в его теле доброкачественных или злокачественных новообразований (патологий) при любой стадии их развития, а также наблюдения и документирования динамики изменения здоровья или развития указанных патологии.The present invention relates to medicine and is intended to carry out a procedure for diagnosing various organs of a biological object and, in particular, a person for the purpose of assessing the state of his health, the presence or absence in his body of benign or malignant neoplasms (pathologies) at any stage of their development, as well as observation and documenting the dynamics of changes in health or the development of these pathologies.

Известно устройство для диагностирования клинического состояния пациента (см. RU 2145483 С1 от 20.02.2000 г.), содержащее контактный датчик температуры и кварцевый генератор со счетчиком фиксированного числа импульсов, обеспечивающих измерение температуры в динамическом режиме путем сопоставления ее с величиной, обратной производной в начале кривой, отображающей изменение сигнала датчика от времени измерения.A device is known for diagnosing the clinical condition of a patient (see RU 2145483 C1 of 02.20.2000), comprising a contact temperature sensor and a crystal oscillator with a counter of a fixed number of pulses that provide temperature measurement in a dynamic mode by comparing it with the inverse derivative at the beginning a curve showing the change in the sensor signal from the measurement time.

Недостатком этого устройства является наличие сравнительно большой погрешности в измерении температуры из-за погрешности в регистрации начала измерения, где оценивается наиболее правдоподобное значение производной упомянутой кривой.The disadvantage of this device is the presence of a relatively large error in the measurement of temperature due to an error in the registration of the start of measurement, where the most plausible value of the derivative of the mentioned curve is estimated.

Ближайшим техническим решением к предлагаемому устройству является устройство для объемной томографии (см. RU 2204315 С2, 20.05.2003 г.), в котором содержится контактный датчик температуры, соединенный каналом передачи данных в компьютер, куда дискетой введен алгоритм обработки данных. В устройстве имеются термостаты, где поддерживается повышенная и пониженная относительно температуры внешней окружающей среды температура. Термостаты предназначены для установки температуры датчика в процессе реализации измерений при диагностировании.The closest technical solution to the proposed device is a device for volume tomography (see RU 2204315 C2, 05.20.2003), which contains a contact temperature sensor connected by a data transmission channel to a computer, where a data processing algorithm has been entered into a diskette. The device has thermostats where the temperature is increased and lowered relative to the temperature of the external environment. Thermostats are designed to set the temperature of the sensor during the implementation of measurements during diagnosis.

Недостаток известного устройства заключается в том, что оно не обеспечивает возможность проведения диагностирования в условиях, когда температура окружающей среды превышает температуру кожи биообъекта. Кроме этого, процедура охлаждения и нагрева датчика с помощью термостатов предполагает значительные (приблизительно, вдвое) потери времени на манипуляции с датчиком (необходимость его перемещения, позиционирования и выдержки на термостате) по сравнению с непосредственным временем замера датчиком температуры кожи, а это соответственно увеличивает время диагностирования.A disadvantage of the known device is that it does not provide the ability to diagnose in conditions where the ambient temperature exceeds the skin temperature of the biological object. In addition, the procedure for cooling and heating the sensor using thermostats involves significant (approximately two-fold) loss of time for manipulating the sensor (the need to move, position and hold it on the thermostat) compared to the direct measurement time of the skin temperature sensor, and this accordingly increases the time diagnosing.

Технический результат изобретения в части устройства заключается в упрощении самого устройства - отсутствии термостатов, сокращении времени диагностирования и в обеспечении возможности работы устройства в любых температурных условиях окружающей среды.The technical result of the invention in terms of the device is to simplify the device itself - the lack of thermostats, reduce the time of diagnosis and to ensure the possibility of the device in any temperature environment.

Для достижения этого результата устройство содержит щуп, состоящий из датчика температуры, совмещенного с нагревателем, систему, обеспечивающую контактирование щупа с кожей пациента, систему обработки сигналов, получаемых от щупа и их запоминание, а также систему, обеспечивающую подачу сигналов о режиме работы устройства и демонстрацию на табло номера очередного замера. Щуп выполнен в виде блока, расположенного в цилиндре так, что датчик температуры выходит на 3 мм за пределы упомянутого цилиндра, а с другой стороны блока расположена пружина, которая при контакте блока с кожей и его перемещении на указанное расстояние внутрь цилиндра обеспечивает заданное и фиксированное при всех измерениях усилие. Сам блок состоит из плоского датчика температуры, теплоизолятора и плоского нагревателя. Указанный теплоизолятор выполнен в виде газовой прослойки, малая толщина которой обеспечивает радиационную и исключает конвекционную теплопередачу от нагревателя к датчику.To achieve this result, the device comprises a probe, consisting of a temperature sensor combined with a heater, a system for contacting the probe with the patient’s skin, a system for processing signals received from the probe and their memorization, as well as a system for signaling the device’s operating mode and demonstrating on the board the numbers of the next measurement. The probe is made in the form of a block located in the cylinder so that the temperature sensor extends 3 mm outside the cylinder, and on the other side of the block there is a spring which, when the block contacts the skin and moves it a specified distance inside the cylinder, provides a predetermined and fixed value all measurements effort. The unit itself consists of a flat temperature sensor, a heat insulator and a flat heater. The specified heat insulator is made in the form of a gas layer, the small thickness of which provides radiation and eliminates convection heat transfer from the heater to the sensor.

Клиническая диагностика теплокровного биообъекта состоит из ряда последовательных этапов.The clinical diagnosis of a warm-blooded bioobject consists of a series of successive stages.

До проведения диагностирования для каждого из всех видов биообъектов в зависимости от типа их кожи определяются (например, с помощью электронных средств регистрации во времени однократных процессов с необходимым временным разрешением) формы кривых, выражающих изменение сигнала используемого датчика от времени, прошедшего с момента его контакта с кожей. Полученные на основе указанных кривых данные, а также данные, необходимые для обработки массивов температурных значений во всем цикле диагностирования с целью получения конечного результата, вводятся в виде соответствующих алгоритмов в память компьютера. Кроме этого, для каждого из видов биообъектов выбираются оптимальное значение начальной температуры датчика (выбираемой выше температуры окружающей среды и кожи биообъекта и в дальнейшем поддерживаемой на выбранном уровне) и алгоритм изменения нагрева датчика в отдельном цикле измерения (на каждой точке кожи) - эти значения и соответствующие алгоритмы фиксируются в памяти микроконтроллера. Предварительно также изготавливаются трафареты, представляющие собой маски, предназначенные для накладывания на тот или иной участок тела биообъекта, где должно происходить диагностирование; в масках имеются регулярно координированные отверстия, через которые с помощью щупа измеряется температура кожи.Prior to the diagnosis, for each of all types of biological objects, depending on the type of their skin, the shape of the curves expressing the change in the signal of the used sensor from the time elapsed from the moment of contact with it is determined (for example, by electronic means of recording in time single processes with the necessary time resolution) skin. The data obtained on the basis of these curves, as well as the data necessary for processing arrays of temperature values throughout the diagnostic cycle in order to obtain the final result, are entered in the form of appropriate algorithms into the computer memory. In addition, for each type of biological object, the optimal value of the initial sensor temperature (selected above the ambient temperature and the skin of the biological object and subsequently maintained at the selected level) and the algorithm for changing the sensor heating in a separate measurement cycle (at each skin point) are selected - these values and the corresponding algorithms are recorded in the memory of the microcontroller. Stencils are also pre-made, which are masks designed to be applied to a particular area of the body of the bio-object where diagnosis should take place; masks have regularly coordinated openings through which the skin temperature is measured with a probe.

Второй этап диагностирования состоит в подготовки биообъекта к процедуре обследования и включает в себя очищение поверхности кожи слабым спиртовым раствором, а затем выдержку для нормализации поверхностной температуры. После этого на соответствующий участок тела накладывается и фиксируется трафарет.The second stage of diagnosis consists in preparing the biological object for the examination procedure and includes cleansing the skin surface with a weak alcohol solution, and then exposure to normalize the surface temperature. After that, a stencil is superimposed and fixed on the corresponding part of the body.

Третий этап диагностирования заключается в обследовании части тела биообъекга, где это необходимо, либо тела целиком. При включении устройства следует его настроить на режим измерения данного типа биообъекта и получить сигнал готовности, свидетельствующий о достижении датчиком оптимальной температуры. После этого проводят измерения температуры кожи через отверстия в трафарете в последовательности, заданной цифрами у отверстий и контролируемой по табло на устройстве. Проведении каждого отдельного измерения происходит по следующей процедуре. Сигнал готовности свидетельствует, что датчик нагрет до максимальной температуры Tm (см. фиг.2), после чего оператор должен начать измерение. После осуществления контакта датчика с кожей биообъекта начинается охлаждение датчика, сигнал о котором в момент t0 поступает в микроконтроллер, который отключает напряжение Umin на нагревателе и одновременно в цикле охлаждения датчика проводится счетное количество замеров уменьшающейся температуры датчика (это количество задано алгоритмом, введенным для данного типа биообъекта в память микроконтроллера). После этого на нагреватель подается повышенное напряжение Um, длящееся небольшой промежуток времени (он также задан алгоритмом, введенным для данного типа биообъекта в память микроконтроллера) для компенсации охлаждения датчика, после чего на нагреватель снова подается напряжение Umin и цикл измерения, длившийся время tp, следует повторить касанием датчика в следующей по порядку точке на коже биообъекта. Измерения проводят до последнего значения отверстия, обозначенного на трафарете. После этого все результаты измерений хранятся в памяти микроконтроллера в виде массива температурных измерений.The third stage of diagnosis is to examine the body part of the bio-object, where necessary, or the entire body. When the device is turned on, it should be set to the measurement mode of this type of biological object and receive a ready signal, indicating that the sensor has reached the optimum temperature. After that, skin temperature is measured through the holes in the stencil in the sequence specified by the numbers at the holes and controlled by the scoreboard on the device. Each individual measurement is carried out according to the following procedure. The ready signal indicates that the sensor is heated to the maximum temperature Tm (see figure 2), after which the operator must begin the measurement. After the sensor contacts the skin of the biological object, the sensor starts cooling, the signal about which enters the microcontroller at the moment t0, which turns off the voltage Umin on the heater and at the same time, in the sensor cooling cycle, a counting number of measurements of the sensor’s decreasing temperature is carried out (this number is set by the algorithm introduced for this type bioobject in the memory of the microcontroller). After that, an increased voltage Um is applied to the heater for a short period of time (it is also set by the algorithm entered for the microobject for this type of bioobject) to compensate for the cooling of the sensor, after which voltage Umin is again applied to the heater and the measurement cycle lasting tp follows repeat by touching the sensor at the next point on the skin of the bioobject. Measurements are carried out to the last value of the hole indicated on the stencil. After that, all measurement results are stored in the memory of the microcontroller in the form of an array of temperature measurements.

Конечный этап диагностирования реализуется вводом массива температурных измерений из микроконтроллера в компьютер, их обработкой в соответствии с выбранным для данного биообъекта алгоритмом, выводом на экран монитора компьютера изображения, отображающего состояние внутренних органов биообъекта, выдачей результата мониторинга состояния этих органов путем сравнения текущего обследования с результатом предыдущего обследования или выдачей заключения о болезни, что достигается путем последовательного сравнения картины текущего обследования со стандартами (картинами) здорового состояния либо картинами при различных нозологиях, ранее введенными в память компьютера.The final stage of diagnosis is realized by entering an array of temperature measurements from the microcontroller into a computer, processing them in accordance with the algorithm selected for a given biological object, displaying on the computer screen an image showing the state of the internal organs of the biological object, and outputting the result of monitoring the state of these organs by comparing the current examination with the result of the previous examination examination or issuance of an opinion on the disease, which is achieved by sequentially comparing the picture of the current eating with standards (pictures) of a healthy state or pictures with various nosologies previously entered into the computer's memory.

Результатом диагностирования является получение картины на экране монитора компьютера состояния внутренних органов биообъекта, наличие или отсутствие в его теле патологий различного характера, определение их координат, выдача заключения о болезни и регистрация результата в истории болезни.The result of the diagnosis is to obtain a picture on the computer screen of the state of the internal organs of the bioobject, the presence or absence of various pathologies in his body, the determination of their coordinates, the issuance of an opinion on the disease and the registration of the result in the medical history.

Изобретение в части способа и устройства поясняется фиг.1 и 2, на которых, соответственно, показаны:The invention in terms of the method and device is illustrated in figures 1 and 2, on which, respectively, are shown:

На фиг.1 - эпюры, отражающие температуру датчика и сигналы на нагреватель в цикле измерения. Здесь: Т - текущая температура датчика, Tm - максимальная температура датчика, Tr - температура, при которой отключают нагрев, Та - асимптотическое значение температуры, t - текущее время, t0 - время, при котором отключают нагрев, tf - время конца измерения, при котором включают нагрев повышенной интенсивности, ta - время переключения интенсивности нагрева на начальный уровень, tp - длительность цикла измерения, U - напряжение, подаваемое на нагреватель, Um - максимальное напряжение, подаваемое на нагреватель, Umin - минимальное напряжение, подаваемое на нагреватель.Figure 1 - plot showing the temperature of the sensor and the signals to the heater in the measurement cycle. Here: T is the current temperature of the sensor, Tm is the maximum temperature of the sensor, Tr is the temperature at which the heating is turned off, Ta is the asymptotic temperature, t is the current time, t0 is the time at which the heating is turned off, tf is the time of the end of the measurement, at which include heating of increased intensity, ta is the time of switching the heating intensity to the initial level, tp is the duration of the measurement cycle, U is the voltage supplied to the heater, Um is the maximum voltage supplied to the heater, Umin is the minimum voltage supplied to zealot.

На фиг.2 схематично показан общий вид щупа. Здесь цифрами обозначены: 1 - датчик, 2 - теплоизолятор, 3 - нагреватель, 4 - обойма щупа, 5 - пружина, 6 - цилиндр.Figure 2 schematically shows a General view of the probe. Here the numbers denote: 1 - sensor, 2 - heat insulator, 3 - heater, 4 - probe holder, 5 - spring, 6 - cylinder.

Щуп состоит из датчика температуры 1, вставленного в обойму 4 так, что поверхность датчика слегка выступает за ее лицевой срез, нагревателя 3, также вставленного в обойму так, что между нагревателем и датчиком формируется теплоизолятор 2. Обойма вставлена в цилиндр 6, на конце обоймы расположена пружина 5, фиксирующая обойму в цилиндре.The probe consists of a temperature sensor 1 inserted into the holder 4 so that the surface of the sensor slightly protrudes beyond its face cut, the heater 3, also inserted into the holder so that a heat insulator 2 is formed between the heater and the sensor. The holder is inserted into the cylinder 6, at the end of the holder located spring 5, fixing the cage in the cylinder.

Устройство для клинической диагностики теплокровного биообъекта работает следующим образом. После ввода соответствующих алгоритмов в память компьютера и микроконтроллера, подготовки биообъекта к процедуре диагностирования и фиксации на нем трафарета щуп включают в рабочий режим, при котором за время до 1-2 минуты на нем устанавливается максимальная температура, поддерживаемая с помощью нагревателя и микроконтроллера как фиксированная и стационарная, после чего раздается сигнал готовности. После этого оператор вводит щуп в первое отверстие на трафарете и касается кожи биообъекта. В щупе происходит отключение питания на нагреватель, с помощью микроконтроллера производится счетное количество измерений снижающейся температуры, после чего щуп выдает сигнал о конце измерения, после чего оператор должен вывести щуп из контакта с кожей. В щупе после этого подается последовательно большее, а затем меньшее напряжение на нагреватель и, когда датчик снова нагреется до максимальной температуры, раздается сигнал готовности, оператор должен коснуться кожи биообъекта в следующем по порядку отверстии в трафарете. Эта процедура повторяется далее до конца, т.е. до последнего отверстия, указанного на трафарете. По окончании измерений щуп подключают к компьютеру, вводят в компьютер полученный и запомненный с помощью микроконтроллера массив температурных измерений и получают на экране монитора цветную картину о состоянии внутренних органов. При этом красным цветом с его оттенками отображают повышенную относительно средней температуру органов, синим - пониженную. Для документирования информация в виде изображения на экране монитора с соответствующим заключением о болезни диагнозом может быть распечатана.A device for the clinical diagnosis of a warm-blooded bioobject works as follows. After entering the appropriate algorithms into the memory of the computer and the microcontroller, preparing the bioobject for the diagnostic procedure and fixing the stencil on it, the probe is turned on in the operating mode, in which for up to 1-2 minutes the maximum temperature is set on it, maintained with the help of the heater and the microcontroller as fixed and stationary, after which a ready signal is heard. After that, the operator inserts the probe into the first hole on the stencil and touches the skin of the biological object. In the probe, the power to the heater is turned off, with the help of a microcontroller, a counting number of measurements of the decreasing temperature is made, after which the probe gives a signal about the end of the measurement, after which the operator must bring the probe out of contact with the skin. After that, a greater and then lower voltage is supplied to the probe sequentially to the heater, and when the sensor heats up again to the maximum temperature, a ready signal is issued, the operator should touch the skin of the biological object in the next hole in the stencil in order. This procedure is repeated further to the end, i.e. to the last hole indicated on the stencil. At the end of the measurements, the probe is connected to the computer, the array of temperature measurements obtained and stored with the help of the microcontroller is entered into the computer and a color picture of the state of the internal organs is obtained on the monitor screen. At the same time, red with its shades indicate an increased relative to the average temperature of the organs, blue - lowered. For documentation, information in the form of an image on a monitor screen with the appropriate conclusion about the diagnosis of the disease can be printed.

Claims

1. A device for measuring the temperature of a biological object, made in the form of a probe containing a temperature sensor and a heating element, characterized in that the probe is made in the form of a cylinder, into the cage of which a temperature sensor is inserted with a 3 mm exit from its front cut, and is equipped with a spring, made with the possibility of fixing the cage in the cylinder and providing a predetermined force upon contact of the temperature sensor with the skin of the biological object and its movement a predetermined distance into the cylinder, as well as a heat insulator located between the sensor temperature and heating element.

2. The device according to claim 1, characterized in that the heat insulator is made in the form of a gas layer with a thickness that provides radiation, but excludes convection heat transfer from the heater to the sensor.