RU38568U1 - DEVICE FOR NON-INVASIVE DIAGNOSIS OF HELICOBACTER PYLORI INFECTION - Google Patents
DEVICE FOR NON-INVASIVE DIAGNOSIS OF HELICOBACTER PYLORI INFECTIONInfo
- Publication number
- RU38568U1 RU38568U1 RU2004104865/20U RU2004104865U RU38568U1 RU 38568 U1 RU38568 U1 RU 38568U1 RU 2004104865/20 U RU2004104865/20 U RU 2004104865/20U RU 2004104865 U RU2004104865 U RU 2004104865U RU 38568 U1 RU38568 U1 RU 38568U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- unit
- input
- output
- sensor
- ammonia
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к устройствам для неинвазивной атравматичной диагностики гастродуоденальных заболеваний, вызываемых бактериями Helicobacter pylori (далее Н. pylori), в частности, к устройству, позволяющему определять и регистрировать в выдыхаемом воздухе продукты гидролиза мочевины уреазой Н.pylori, а именно аммиак с сопутствующими органическими аминами (далее аммиак). Устройство содержит средство отбора проб воздуха из ротовой полости, соединенное с входом камеры особой конструкции, в которой расположен электрохимический датчик аммиака, а также средства измерения, обработки и индикации сигнала, позволяющие многократно получать значения сигналов с электрохимического датчика аммиака, характеризующих содержание аммиака в ротовой полости пациента, и накапливать эти значения. Устройство позволяет значительно повысить специфичность определения инфекции Н.pylori, снизить вероятность постановки ложноположительного диагноза и определять наличие инфекции у слабоинфицированных пациентов.The invention relates to devices for non-invasive atraumatic diagnosis of gastroduodenal diseases caused by bacteria Helicobacter pylori (hereinafter referred to as H. pylori), in particular, to a device that allows the determination and recording of urea hydrolysis products of urea H. pylori, namely ammonia with associated organic amines (hereinafter ammonia). The device contains a means of sampling air from the oral cavity, connected to the input of a specially designed chamber in which the ammonia electrochemical sensor is located, as well as signal measuring, processing, and signal indicators that can repeatedly receive signal values from the ammonia electrochemical sensor characterizing the ammonia content in the oral cavity patient, and accumulate these values. The device can significantly increase the specificity of determining H. pylori infection, reduce the likelihood of a false positive diagnosis and determine the presence of infection in poorly infected patients.
Description
Полезная модель относится к устройствам для неинвазивной атравматичной диагностики гастродуоденальных заболеваний, вызываемых бактериями Helicobacter pylori (далее Н.pylori), в частности, к устройству позволяющему определять и регистрировать в выдыхаемом воздухе продукты гидролиза мочевины уреазой Н.pylori, а именно аммиак с сопутствующими органическими аминами (далее аммиак).The invention relates to devices for non-invasive atraumatic diagnosis of gastroduodenal diseases caused by bacteria Helicobacter pylori (hereinafter referred to as H. pylori), in particular, to a device that allows the determination and recording of urea hydrolysis products of urea H. pylori, namely ammonia with associated organic amines, in expired air (hereinafter ammonia).
Известны индикаторные трубки [патент RU №2100010 "Способ неинвазивной диагностики хеликобактериоза инвиво", Корниенко Е.А., Милейко В.Е., опуб. 27.12.97 Бюл. №36], обычно применяемые в газоаналитической практике для анализа воздуха на содержание аммиака, используя которые контролируют содержание аммиака в воздухе ротовой полости. Эти трубки заполнены селективным хемосорбентом, количественно адсорбирующим аммиак. При пропускании через трубку пробы анализируемого воздуха в зоне сорбции сорбент меняет окраску. Линейные размеры окрашенного столбика пропорциональны содержанию аммиака в пробе.Known indicator tubes [patent RU No. 2100010 "Method for the non-invasive diagnosis of Helicobacteriosis in vivo", Kornienko EA, Mileiko V.E., publ. 12/27/97 Bull. No. 36], commonly used in gas analytical practice for analyzing air for ammonia content, using which they control the ammonia content in the air of the oral cavity. These tubes are filled with selective chemisorbent, quantitatively adsorbing ammonia. When passing through the tube samples of the analyzed air in the sorption zone, the sorbent changes color. The linear dimensions of the colored column are proportional to the ammonia content in the sample.
Использование стеклянных трубок небезопасно как для врача, так и для пациента. Их применение приводит к большой длительности проведения обследования в связи с необходимостью двукратного проведения измерения и их относительно малой чувствительности. Также трубки не позволяют сделать четкий вывод об инфицированности пациента из-за небольшой разницы уровней линейных размеров окрашенного хемосорбента, соответствующих исходному и нагрузочному содержанию аммиака.The use of glass tubes is unsafe for both the doctor and the patient. Their use leads to a long duration of the survey due to the need for two measurements and their relatively low sensitivity. Also, the tubes do not allow a clear conclusion about the infection of the patient due to the small difference in the levels of the linear dimensions of the stained chemisorbent, corresponding to the initial and load contents of ammonia.
Наиболее близким к заявляемому является устройство [Патент US №6509169, МПК C 12 Q 1/04 Detection of Helicobacter pylori I Ratcliff N. et at. - Опубл. 21.01.2003], содержащее две камеры, в каждой из которых выполнено входное отверстие для поступления анализируемого воздуха и в каждой из них размещен электронный или электрохимический датчик аммиака, изменяющий свое сопротивление при воздействии на датчик воздуха из легких и/или желудка пациента. В одной из этих камер установлено средство для поглощения аммиака, расположенное между входным отверстием и датчиком. Датчики подсоединены к средству для измерения их электрического сопротивления. Также устройство имеет средство для сравнения сопротивлений обоих датчиков и средство для продуцирования видимого выходного сигнала.Closest to the claimed device is [US Patent No. 6509169, IPC C 12 Q 1/04 Detection of Helicobacter pylori I Ratcliff N. et at. - Publ. 01/21/2003], containing two chambers, each of which has an inlet for receiving the analyzed air and each of them contains an electronic or electrochemical ammonia sensor that changes its resistance when exposed to an air sensor from the patient's lungs and / or stomach. In one of these chambers, ammonia absorption means is disposed between the inlet and the sensor. The sensors are connected to a means for measuring their electrical resistance. The device also has a means for comparing the resistances of both sensors and means for producing a visible output signal.
Устройство работает следующим образом: получают пробу газа из желудка и/или легких пациента и вводят в две камеры с датчиками, при этом в одной из них установлено средство для поглощения аммиака. Таким образом, при прохождении воздуха через датчики с одного из них получают сигнал в виде сопротивления, соответствующий содержанию аммиака в воздухе, а с другого - сигнал, соответствующий данной пробе воздуха с исключением из него аммиака на поглощающем аммиак средстве. Эти сигналы сравнивают с помощью электронного средства и выдают результат сравнения видимым сигналом, соответствующий позитивному или негативному диагнозу.The device operates as follows: a gas sample is obtained from the patient’s stomach and / or lungs and injected into two chambers with sensors, and one of them has a means for absorbing ammonia. Thus, when air passes through the sensors, one of them receives a signal in the form of a resistance corresponding to the content of ammonia in the air, and on the other, a signal corresponding to this sample of air with the exception of ammonia from it on an ammonia-absorbing agent. These signals are compared electronically and the result of the comparison is a visible signal corresponding to a positive or negative diagnosis.
Недостатком этого устройства является то, что оно предполагает однократное определение содержание аммиака, т.е. только исходное содержание, и постановку диагноза на основании этого определения. Это может привести к недостоверности постановки диагноза, так как на это значение влияет не только наличие у пациента инфекции Н.pylori, но и особенности функционирования его печени и почек.The disadvantage of this device is that it involves a single determination of the ammonia content, i.e. only the initial content, and the diagnosis based on this definition. This can lead to an inaccurate diagnosis, as this value is affected not only by the patient’s presence of H. pylori infection, but also by the functioning of his liver and kidneys.
Чувствительность устройства мала, так как оно предназначено для работы с пробами воздуха малого объема. В связи с малой чувствительностью устройство не позволяет достоверно поставить диагноз слабо инфицированному пациенту, у которого содержание аммиака незначительно выше, чем у неинфицированного.The sensitivity of the device is small, as it is designed to work with small air samples. Due to the low sensitivity, the device does not allow to reliably diagnose a slightly infected patient whose ammonia content is slightly higher than that of an uninfected patient.
Кроме того, возможна потеря определяемого компонента на стадии пробоотбора и передачи воздуха к датчику за счет использования промежуточной емкости. При этом, как в этой промежуточной емкости, так и на всех соединительных элементах устройства возможна сорбция аммиака, приводящая к искажению результата измерения.In addition, the loss of the detected component at the stage of sampling and air transfer to the sensor due to the use of an intermediate tank is possible. In this case, both in this intermediate tank and on all the connecting elements of the device, ammonia sorption is possible, leading to a distortion of the measurement result.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка устройства для неинвазивной диагностики инфекции Н.pylori, которое обладает большей чувствительностью и позволяет более достоверно определять наличие инфицированности у пациентов, особенно у слабоинфицированныхThe task to which the invention is directed is the development of a device for non-invasive diagnosis of H. pylori infection, which is more sensitive and allows you to more reliably determine the presence of infection in patients, especially weakly infected
Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что в устройстве для неинвазивной диагностики инфекции Н.pylori ин виво, содержащем средство отбора проб воздуха из ротовой полости, соединенное с входом камеры, в которой расположен электрохимический датчик аммиака, а также средства измерения, обработки и индикации сигнала, камера выполнена составной, ее крышка и основание при соединении образуют канал для прохода пробы воздуха, при этом электрохимический датчик аммиака закреплен в основании камеры таким образом, что его чувствительная часть расположена в полости канала для прохода пробы воздуха, перед ним по ходу движения воздуха в полости канала для прохода пробы воздуха The essence of the claimed invention lies in the fact that in a device for non-invasive diagnosis of H. pylori infection in vivo, containing a means of sampling air from the oral cavity, connected to the input of the chamber, in which the ammonia electrochemical sensor is located, as well as measuring, processing and signal indication , the chamber is made integral, its lid and base, when connected, form a channel for the passage of an air sample, while the ammonia electrochemical sensor is fixed at the base of the chamber so that its sensitive the part is located in the cavity of the channel for the passage of the air sample, in front of it in the direction of the air in the cavity of the channel for the passage of the air sample
установлен блок нагрева воздуха, выход камеры соединен с аспирационным устройством, дополнительно в устройство введены блок защиты электрохимического датчика аммиака, блок усиления и фильтрации канала электрохимического датчика аммиака, а средства измерения, обработки и индикации сигнала содержат блок измерения, блок обработки и управления, блок памяти и блок индикации, при этом первый выход электрохимического датчика аммиака соединен с входом блока защиты электрохимического датчика аммиака, первый выход которого соединен с входом электрохимического датчика аммиака, а второй выход с входом блока усиления и фильтрации канала электрохимического датчика аммиака, выход которого соединен с первым входом блока измерения, а выход которого соединен с первым входом блока обработки и управления, третий выход которого соединен с входом блока памяти, четвертый выход блока обработки и управления соединен с входом блока индикации, а второй вход блока обработки и управления соединен с выходом блока памяти.an air heating unit is installed, the camera output is connected to an aspiration device, an additional unit for protection of the electrochemical ammonia sensor, an amplification and filtering unit for the channel of the electrochemical ammonia sensor are introduced into the device, and the signal measuring, processing and indication devices include a measuring unit, a processing and control unit, a memory unit and an indication unit, wherein the first output of the electrochemical ammonia sensor is connected to the input of the protection unit of the electrochemical ammonia sensor, the first output of which is connected to the input the electrochemical ammonia sensor, and the second output with an amplification and filtering unit channel of the electrochemical ammonia sensor, the output of which is connected to the first input of the measurement unit, and the output of which is connected to the first input of the processing and control unit, the third output of which is connected to the input of the memory unit, the fourth output the processing and control unit is connected to the input of the display unit, and the second input of the processing and control unit is connected to the output of the memory unit.
В камере рядом с электрохимическим датчиком аммиака может быть установлен датчик температуры, а в устройство дополнительно введен блок усиления и фильтрации канала датчика температуры, вход которого соединен с выходом датчика температуры, а выход блока усиления и фильтрации канала датчика температуры соединен со вторым входом блока измерения.A temperature sensor can be installed in the chamber next to the electrochemical ammonia sensor, and a temperature sensor channel amplification and filtering unit is added to the device, the input of which is connected to the temperature sensor output, and the output of the temperature sensor channel amplification and filtering unit is connected to the second input of the measurement unit.
Вход блока нагрева воздуха может быть соединен с первым выходом блока обработки и управления.The input of the air heating unit can be connected to the first output of the processing and control unit.
Вход аспирационного устройства может быть соединен со вторым выходом блока обработки и управления.The input of the suction device can be connected to the second output of the processing and control unit.
Средство отбора проб воздуха из ротовой полости размещается перед камерой, соединено с ней шлангом и может представлять собой мундштук, конструкция которого позволяет фиксировать его во рту пациента и служит барьером для попадания слюны в пробу отбираемого воздуха [Baraldi E. et al. Measurement of exhaled nitric oxide in children, 2001 // Eur. Respir. J. - 2002. - Vol.20. - P.223-237].A means of sampling air from the oral cavity is placed in front of the camera, connected to it by a hose and may be a mouthpiece, the design of which allows it to be fixed in the patient’s mouth and serves as a barrier for saliva to enter the sample of taken air [Baraldi E. et al. Measurement of exhaled nitric oxide in children, 2001 // Eur. Respir. J. - 2002. - Vol. 20. - P.223-237].
Камера, в которой расположен электрохимический датчик, выполнена составной, ее крышка и основание при соединении образуют канал для прохода пробы воздуха.The chamber in which the electrochemical sensor is located is made integral, its lid and base, when connected, form a channel for the passage of an air sample.
Камера может быть выполнена из химически стойкой пластмассы, форма и размеры ее определяются габаритами размещаемых в ней датчика и других элементов устройства.The camera can be made of chemically resistant plastic, its shape and dimensions are determined by the dimensions of the sensor and other elements of the device placed in it.
Электрохимический датчик аммиака, представляет собой, например, двухэлектродный датчик [Техническое описание сенсора аммиака Е-2 0-200 ppm NH3. Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт"], или трехэлектродный датчик ЗАМ производства City Technology.The electrochemical ammonia sensor, is, for example, a two-electrode sensor [Technical description of the ammonia sensor E-2 0-200 ppm NH 3 . National Technical University of Ukraine "Kiev Polytechnic Institute"], or three-electrode ZAM sensor manufactured by City Technology.
Электрохимический датчик закреплен в основании камеры таким образом, что его чувствительная часть расположена в полости канала для прохода пробы воздуха.The electrochemical sensor is fixed at the base of the chamber in such a way that its sensitive part is located in the cavity of the channel for the passage of the air sample.
По ходу движения воздуха перед электрохимическим датчиком на основании камеры установлен блок нагрева воздуха, который может быть выполнен в виде резистора типа МЛТ, расположен в канале камеры и закреплен, например, на основании камеры.In the direction of the air in front of the electrochemical sensor, an air heating unit is installed on the base of the camera, which can be made in the form of an MLT resistor, located in the channel of the camera, and is fixed, for example, on the base of the camera.
Блок нагрева воздуха устанавливается перед электрохимическим датчиком аммиака для того, чтобы путем нагрева анализируемого воздуха препятствовать конденсации паров воды на чувствительной поверхности датчика.An air heating unit is installed in front of the electrochemical ammonia sensor in order to prevent condensation of water vapor on the sensitive surface of the sensor by heating the analyzed air.
Рядом с электрохимическим датчиком аммиака, например, на основании камеры может быть установлен датчик температуры, который, например, выполнен в виде микросхемы AD 22100. Датчик температуры устанавливается, например, рядом с электрохимическим датчиком аммиака в связи с тем, что такое расположение позволяет быстро отслеживать изменение температуры воздуха в камере в области датчика, преобразуя значения температуры воздуха в канале камеры в электрический сигнал для обеспечения возможности слежения за температурой.For example, a temperature sensor can be installed on the base of the camera next to the electrochemical ammonia sensor, which, for example, is made in the form of an AD 22100 chip. A temperature sensor is installed, for example, next to the electrochemical ammonia sensor due to the fact that this arrangement allows you to quickly track a change in the temperature of the air in the chamber in the sensor region, converting the air temperature in the chamber channel into an electrical signal to enable monitoring of the temperature.
Выход камеры соединен с аспирационным устройством, обеспечивающим принудительную подачу воздуха из ротовой полости через камеру. Устройство установлено за камерой, соединено с ней посредством шланга, и может быть выполнено в виде, например, аспиратора или микрокомпрессора [Золотов Ю.А., Иванов В.М., Амелин В.Г. Химические тест-методы анализа. - М.: Едиториал УРСС, 2002. - С.240-241].The outlet of the chamber is connected to an aspiration device providing forced air supply from the oral cavity through the chamber. The device is installed behind the camera, connected to it via a hose, and can be made in the form, for example, of an aspirator or microcompressor [Zolotov Yu.A., Ivanov V.M., Amelin V.G. Chemical test methods of analysis. - M .: Editorial URSS, 2002. - S.240-241].
В электронную часть устройства дополнительно введены:In the electronic part of the device are additionally introduced:
- блок защиты датчика аммиака, схема которого позволяет как в случае использования двухэлектродного датчика, так и трехэлектродного:- ammonia sensor protection unit, the circuit of which allows both in the case of using a two-electrode sensor and a three-electrode:
- преобразовывать сигнал с электрохимического датчика аммиака в виде электрического тока в напряжение.- convert the signal from the electrochemical ammonia sensor in the form of an electric current to voltage.
- защищать датчик от перегрузок при высоких уровнях содержания аммиака в пробе анализируемого воздуха- protect the sensor from overloads at high levels of ammonia in the sample of analyzed air
- препятствовать поляризации датчика при нахождении устройства в выключенном состоянии, что обеспечивает его непосредственную готовность к работе сразу после включения устройства.- prevent the polarization of the sensor when the device is in the off state, which ensures its immediate availability for operation immediately after turning on the device.
При работе устройства, в случае использования трехэлектродного датчика этот блок позволяет компенсировать поляризацию датчика, которая приводит к сужению измерительного диапазона датчика.During operation of the device, in the case of using a three-electrode sensor, this unit allows you to compensate for the polarization of the sensor, which leads to a narrowing of the measuring range of the sensor.
Сохранение электрохимического датчика в рабочем режиме значительно ускоряет работу устройства и повышает достоверность постановки диагноза. При Saving the electrochemical sensor in the operating mode significantly speeds up the operation of the device and increases the reliability of the diagnosis. At
работе устройства с несколькими пациентами подряд в случае сильной инфицированности одного из них, а, следовательно, и высокой концентрации аммиака в выдыхаемом им воздухе, датчик аммиака может войти в режим насыщения и, выходя из него, повлиять на постановку диагноза следующему пациенту, так как в этом случае возникают нелинейные искажения и электрический ток на выходе датчика не пропорционален реальной концентрации аммиака в воздухе.when the device is operated with several patients in a row in the event of a severe infection of one of them, and, consequently, a high concentration of ammonia in the air exhaled by them, the ammonia sensor can enter saturation mode and, leaving it, affect the diagnosis of the next patient, since In this case, nonlinear distortions occur and the electric current at the output of the sensor is not proportional to the actual concentration of ammonia in the air.
Блок усиления и фильтрации канала электрохимического датчика аммиака может быть выполнен, например, на основе микросхемы AD 8542 и содержит двухкаскадный усилитель. Первый каскад по схеме разностного усилителя, а второй каскад по схеме неинвертирующего усилителя. Этот блок служит для усиления и фильтрации сигнала в канале электрохимического датчика аммиака, которые подготавливают сигнал для дальнейшей обработки.The amplification and filtering unit of the channel of the electrochemical ammonia sensor can be made, for example, based on the AD 8542 microcircuit and contains a two-stage amplifier. The first cascade is a differential amplifier circuit, and the second cascade is a non-inverting amplifier circuit. This unit is used to amplify and filter the signal in the channel of the electrochemical ammonia sensor, which prepare the signal for further processing.
Блок усиления и фильтрации канала датчика температуры может быть выполнен, например, на основе микросхемы AD 8541 и содержит, например, неинвертирующий усилитель. Этот блок служит также для усиления и фильтрации сигнала в канале датчика температуры, если это необходимо для дальнейшей обработки сигнала.The amplification and filtering unit of the temperature sensor channel can be performed, for example, based on the AD 8541 microcircuit and contains, for example, a non-inverting amplifier. This unit also serves to amplify and filter the signal in the channel of the temperature sensor, if necessary for further signal processing.
Средства измерения, обработки и индикации сигнала устройства содержат:Means for measuring, processing and indicating the signal of the device contain:
- блок измерения,- measurement unit,
- блок обработки и управления,- processing and control unit,
- блок памяти- memory block
- блок индикации,- display unit,
Функции блока измерения, блока обработки и управления и блока памяти в заявляемом устройстве выполняет микроконтроллер, например типа АТМеда163-8-А1, выпускаемый фирмой ATMEL.The functions of the measurement unit, the processing and control unit, and the memory unit in the inventive device are performed by a microcontroller, for example, an ATMeda 163-8-A1 type manufactured by ATMEL.
Блок индикации может быть выполнен в виде ЖКИ WH 1602A -NGG-CP фирмы WINSTAR, на нем отображаются результаты обработки и режимы работы устройства.The display unit can be made in the form of an LCD WH WH220A-NGG-CP from WINSTAR, it displays the processing results and operating modes of the device.
С помощью блока сопряжения с компьютером, который может быть выполнен в виде микросхем FTDI232 либо ADM202 в зависимости от типа интерфейса, результаты обработки и режимы работы устройства могут быть переданы на персональный компьютер через стандартный интерфейс USB или RS-232. Через этот же блок и интерфейс программа, заложенная в персональный компьютер, позволяет управлять работой устройства.Using a computer interface unit, which can be made in the form of FTDI232 or ADM202 microcircuits, depending on the type of interface, the processing results and operating modes of the device can be transferred to a personal computer via a standard USB or RS-232 interface. Through the same unit and interface, a program embedded in a personal computer allows you to control the operation of the device.
Заявляемое устройство организовано и предназначено для анализа проб большего объема воздуха (суммарный объем 1-10 л). Устройство позволяет значительно повысить специфичность определения инфекции, снизить вероятность The inventive device is organized and designed to analyze samples of a larger volume of air (total volume of 1-10 l). The device can significantly increase the specificity of determining the infection, reduce the likelihood
постановки ложноположительного диагноза и определять наличие инфекции у слабоинфицированных пациентов за счет возможности многократного получения значений сигналов с электрохимического датчика аммиака, характеризующих содержание аммиака в ротовой полости пациента, накопления этих измерений и обработки определенным образом. Устройство просто в применении, что облегчает работу медперсоналу. Устройство конструктивно решено таким образом, что длина пути пробы воздуха из ротовой полости до датчика минимизирована в связи с отсутствием промежуточных емкостей для сбора или транспортировки проб воздуха. Это позволяет сократить потери определяемого компонента, обусловленные его сорбцией на стенках этих емкостей и соединительных элементов.making a false positive diagnosis and determining the presence of infection in poorly infected patients due to the possibility of repeatedly receiving signal values from an electrochemical ammonia sensor characterizing the ammonia content in the patient's oral cavity, accumulating these measurements and processing in a certain way. The device is easy to use, which facilitates the work of medical staff. The device is structurally solved in such a way that the path length of the air sample from the oral cavity to the sensor is minimized due to the absence of intermediate containers for collecting or transporting air samples. This allows you to reduce the loss of the determined component due to its sorption on the walls of these containers and connecting elements.
Определение инфицированности пациента осуществляют путем сравнения значений сигналов, соответствующих исходному содержанию аммиака в воздухе ротовой полости со значениями сигналов, соответствующих нагрузочному содержанию аммиака. Определение инфицированности может осуществляться одноразово, или непрерывно, или периодически.The patient’s infection is determined by comparing the signal values corresponding to the initial ammonia content in the air of the oral cavity with the signal values corresponding to the loading ammonia content. Infection can be determined once, or continuously, or periodically.
При этом сравнение проводится как по максимальным значениям сигналов, так и по усредненным значениям сигналов. Также могут сравниваться скорости увеличения значений сигналов за определенный временной интервал, что позволяет оценивать кинетику ферментативного гидролиза.In this case, the comparison is carried out both by the maximum values of the signals and by the average values of the signals. The rates of increase in signal values over a specific time interval can also be compared, which allows the kinetics of enzymatic hydrolysis to be estimated.
Сущность заявляемого устройства поясняется графическими материалами, на которых изображено:The essence of the claimed device is illustrated by graphic materials, which depict:
Фиг.1 - блок - схема устройства для неинвазивной диагностики инфекции Helicobacter pylori;Figure 1 - block diagram of a device for non-invasive diagnosis of Helicobacter pylori infection;
Фиг.2 - схема подключения блока защиты электрохимического датчика для двухэлектродного датчикаFigure 2 - connection diagram of the protection unit of the electrochemical sensor for a two-electrode sensor
Фиг.3. - схема подключения блока защиты электрохимического датчика для трехэлектродного датчика.Figure 3. - wiring diagram for the protection block of an electrochemical sensor for a three-electrode sensor.
Фиг.4 - конструкция камеры.Figure 4 - camera design.
Устройство содержит (фиг.1): средство отбора проб 1, соединенное шлангом с входным отверстием камеры 2, составленной из крышки 3 и основания 4 с образованием между ними канала для прохода пробы воздуха (фиг.4). В этой камере 2 на основании 4 установлены блок нагрева воздуха 5, за ним электрохимический датчик аммиака 6, таким образом, что его чувствительная часть расположена в полости канала камеры 2. Рядом с электрохимическим датчиком аммиака 6 на основании 4 камеры 2 расположен датчик температуры 7. Выходное отверстие камеры 2 соединено шлангом с аспирационным устройством 8. Также устройство содержит The device contains (figure 1): a sampling device 1 connected by a hose to the inlet of the chamber 2, composed of a cover 3 and a base 4 with the formation of a channel between them for the passage of an air sample (figure 4). In this chamber 2, on the base 4, an air heating unit 5 is installed, followed by an electrochemical ammonia sensor 6, so that its sensitive part is located in the cavity of the channel of the chamber 2. Next to the electrochemical ammonia sensor 6 on the base 4 of the chamber 2 is a temperature sensor 7. The outlet of the chamber 2 is connected by a hose to the suction device 8. The device also contains
блок защиты электрохимического датчика аммиака 9, блок усиления и фильтрации канала электрохимического датчика аммиака 10, блок усиления и фильтрации канала датчика температуры 11, а средства измерения, обработки и индикации сигнала содержат блок измерения 12, блок обработки и управления 13, блок памяти 14 и блок индикации 15, а также может быть использован блок сопряжения с компьютером 16.the protection unit of the electrochemical ammonia sensor 9, the amplification and filtering channel of the electrochemical ammonia sensor 10, the amplification and filtering channel of the temperature sensor 11, and the means for measuring, processing and indicating the signal comprise a measurement unit 12, a processing and control unit 13, a memory unit 14 and a unit indication 15, and can also be used in conjunction with a computer 16.
При этом первый выход электрохимического датчика аммиака 6 соединен с первым входом блока защиты электрохимического датчика аммиака 9, второй выход электрохимического датчика аммиака соединен с вторым входом блока защиты электрохимического датчика аммиака 9, первый выход которого соединен с входом электрохимического датчика аммиака 6, а второй выход с входом блока усиления и фильтрации канала электрохимического датчика аммиака 10, выход которого соединен с первым входом блока измерения 12, второй вход которого соединен с выходом блока усиления и фильтрации канала датчика температуры 11, вход которого соединен с выходом датчика температуры 7, а выход блока измерения 12 соединен с первым входом блока обработки и управления 13, первый выход которого соединен с входом блока нагрева воздуха 5, второй выход соединен с входом аспирационного устройства 8, третий выход с входом блока памяти 14, четвертый выход с входом блока индикации 15, а второй вход блока обработки и управления 13 соединен с выходом блока памяти 14, кроме того пятый выход блока обработки и управления 13 может быть соединен с входом блока сопряжения с компьютером 16, выход которого в этом случае связан с третьим входом блока обработки и управления 13.The first output of the electrochemical ammonia sensor 6 is connected to the first input of the protection unit of the electrochemical ammonia sensor 9, the second output of the electrochemical ammonia sensor is connected to the second input of the protection unit of the electrochemical ammonia sensor 9, the first output of which is connected to the input of the electrochemical ammonia sensor 6, and the second output the input of the amplification and filtering unit of the channel of the electrochemical ammonia sensor 10, the output of which is connected to the first input of the measurement unit 12, the second input of which is connected to the output of the unit filtering and filtering the channel of the temperature sensor 11, the input of which is connected to the output of the temperature sensor 7, and the output of the measuring unit 12 is connected to the first input of the processing and control unit 13, the first output of which is connected to the input of the air heating unit 5, the second output is connected to the input of the suction device 8, the third output with the input of the memory unit 14, the fourth output with the input of the display unit 15, and the second input of the processing and control unit 13 is connected to the output of the memory unit 14, in addition, the fifth output of the processing and control unit 13 can be connected with an input unit for interfacing with the computer 16, the output of which in this case is linked to the third input of the processing and control unit 13.
Схема блока защиты электрохимического датчика аммиака 9 и его подключения к электрохимическому датчику аммиака 6, представлена на Фиг.2 для двухэлектродного электрохимического датчика аммиака, а на Фиг.3 - для трехэлектродного электрохимического датчика аммиака.A diagram of the protection block of the electrochemical ammonia sensor 9 and its connection to the electrochemical ammonia sensor 6 is shown in FIG. 2 for a two-electrode electrochemical ammonia sensor, and in FIG. 3 for a three-electrode electrochemical ammonia sensor.
Для двухэлектродного датчика блок защиты электрохимического датчика аммиака 9 содержит преобразователь ток-напряжение 17, источник смещения 18, ограничитель напряжения 19, ключ 20, нагрузочное сопротивление 21, при этом выход преобразователя ток-напряжение 17 соединен с входом ограничителя 19, и является вторым выходом блока защиты электрохимического датчика аммиака 9, выход ограничителя 19 соединен с первым входом преобразователя ток-напряжение 17, и с первым выводом нагрузочного сопротивления 21, второй вывод которого соединен со вторым выводом ключа 20 и является входом блока защиты электрохимического датчика 6, первый вывод ключа 20 соединен с выходом источника смещения 18, со вторым входом преобразователя ток-напряжение и является первым выходом блока защиты электрохимического датчика 6.For a two-electrode sensor, the protection unit of the electrochemical ammonia sensor 9 contains a current-voltage converter 17, a bias source 18, a voltage limiter 19, a key 20, a load resistance 21, while the output of the current-voltage converter 17 is connected to the input of the limiter 19, and is the second output of the block protect the electrochemical ammonia sensor 9, the output of the limiter 19 is connected to the first input of the current-voltage converter 17, and to the first output of the load resistance 21, the second output of which is connected to the second output m of the key 20 and is the input of the protection unit of the electrochemical sensor 6, the first output of the key 20 is connected to the output of the bias source 18, with the second input of the current-voltage converter and is the first output of the protection unit of the electrochemical sensor 6.
Для трехэлектродного датчика блок защиты электрохимического датчика аммиака 9 дополнительно содержит устройство компенсации напряжения поляризации электрохимического датчика 6.For a three-electrode sensor, the protection unit of the electrochemical ammonia sensor 9 further comprises a device for compensating the polarization voltage of the electrochemical sensor 6.
Устройство работает следующим образом:The device operates as follows:
В ротовой полости пациента размещается средство отбора проб воздуха 1 в виде мундштука. Воздух по соединительному шлангу поступает в камеру 2 и принудительно пропускается через камеру благодаря работе аспирационного устройства 8. Воздух в камере нагревается благодаря работе блока 5, установленного в канале камеры 2 перед электрохимическим датчиком аммиака 6. Далее нагретый воздух проходит по каналу камеры 2 над чувствительной поверхностью электрохимического датчика аммиака 6 и поступает на датчик температуры 7. Электрохимический датчик аммиака 6 вырабатывает сигналы в виде электрического тока, пропорционального величине содержания аммиака в пробе воздуха, которая подавалась на датчик.In the oral cavity of the patient is placed a means of sampling air 1 in the form of a mouthpiece. Air through the connecting hose enters the chamber 2 and is forced through the chamber due to the operation of the suction device 8. The air in the chamber is heated due to the operation of the unit 5 installed in the channel of the chamber 2 in front of the electrochemical ammonia sensor 6. Then, heated air passes through the channel of the chamber 2 above the sensitive surface the electrochemical sensor of ammonia 6 and enters the temperature sensor 7. The electrochemical sensor of ammonia 6 produces signals in the form of an electric current proportional to holding the ammonia in the air sample, which was supplied to the sensor.
Далее этот сигнал в виде электрического тока поступает на первый вход блока защиты электрохимического датчика аммиака 9, и преобразуясь в напряжение при прохождении через преобразователь ток-напряжение 17, поступает на вход блока усиления и фильтрации канала электрохимического датчика 10. В случае высокой инфицированности пациента и соответственно высокой концентрации аммиака в анализируемом воздухе значение выходного тока электрохимического датчика аммиака 6 превышает допустимое значение. При этом ограничитель напряжения 19 исключает насыщение преобразователя ток- напряжение 17, обеспечивая его низкое входное сопротивление и требуемую нагрузку электрохимическому датчику аммиака 6, равную величине нагрузочного сопротивления 21. Нагрузочное сопротивление линеаризирует характеристику преобразования электрохимического датчика аммиака 6.Further, this signal in the form of an electric current is supplied to the first input of the protection unit of the electrochemical ammonia sensor 9, and converted to voltage when passing through the current-voltage converter 17, it is fed to the input of the amplification and filtering unit of the channel of the electrochemical sensor 10. In case of high infection of the patient, and accordingly high concentration of ammonia in the analyzed air, the value of the output current of the electrochemical ammonia sensor 6 exceeds the permissible value. In this case, the voltage limiter 19 eliminates the saturation of the current-voltage converter 17, providing its low input resistance and the required load of the electrochemical ammonia sensor 6, equal to the value of the load resistance 21. The load resistance linearizes the conversion characteristic of the electrochemical ammonia sensor 6.
В случае поляризации датчика после проведения обследования сильно инфицированного пациента датчик остается поляризованным, что может сказаться на результате анализа следующего пациента. В этом случае изменяется полярность тока, идущего с электрохимического датчика аммиака 6. Источник смещения 18 обеспечивает прохождение обратного тока через преобразователь ток-напряжение 17.In the case of polarization of the sensor after examination of a highly infected patient, the sensor remains polarized, which may affect the result of the analysis of the next patient. In this case, the polarity of the current coming from the electrochemical sensor of ammonia 6 is changed. The bias source 18 allows the reverse current to pass through the current-voltage converter 17.
В рабочем режиме устройства выводы ключа 20 разомкнуты и не оказывают влияния на работу схемы устройства. В отсутствие напряжения питания ток, текущий с электрохимического датчика аммиака 6, не может пройти через преобразователь ток-напряжение 17. В таком случае прохождение тока обеспечивает ключ 20, выводы которого замыкают вход и выход электрохимического датчика аммиака 6, обеспечивая его защиту от поляризации.In the operating mode of the device, the conclusions of the key 20 are open and do not affect the operation of the device circuit. In the absence of a supply voltage, the current flowing from the electrochemical ammonia sensor 6 cannot pass through the current-voltage converter 17. In this case, the current passes through a key 20, the terminals of which close the input and output of the electrochemical ammonia sensor 6, ensuring its protection from polarization.
Преобразователь ток-напряжение 17 выполнен, например, на основе ОУ типа AD 8606, источник смещения 18 - на основе кремниевого диода BAV99, ограничитель напряжения 19 - на основе стабилитрона типа КС133А, ключ 20 - полевой транзистор КП103, нагрузочное сопротивление 21 - SMD-резистор.The current-voltage converter 17 is made, for example, on the basis of an op amp type AD 8606, the bias source 18 is based on a silicon diode BAV99, the voltage limiter 19 is based on a Zener diode type KC133A, the key 20 is a field-effect transistor KP103, the load resistance 21 is an SMD resistor .
В случае использования трехэлектродного датчика в схему блока защиты электрохимического датчика 9 должен быть введен блок компенсации поляризации 22.In the case of using a three-electrode sensor, a polarization compensation unit 22 should be introduced into the circuit of the protection unit of the electrochemical sensor 9.
Со второго (дополнительного) выхода электрохимического датчика аммиака 6 снимается напряжение, пропорциональное его поляризации, которое поступает на второй вход блока компенсации поляризации 22, где оно сравнивается с напряжением смещения. Результат сравнения с выхода блока компенсации поляризации 22 поступает на вход электрохимического датчика аммиака 6 в виде напряжения, компенсирующего внутреннее напряжение его поляризации.A voltage proportional to its polarization is removed from the second (additional) output of the electrochemical ammonia sensor 6, which is fed to the second input of the polarization compensation unit 22, where it is compared with the bias voltage. The comparison result from the output of the polarization compensation unit 22 is fed to the input of the electrochemical ammonia sensor 6 in the form of a voltage compensating for the internal voltage of its polarization.
В остальном работа блока защиты электрохимического датчика аммиака 9 при трехэлектродном датчике аналогична работе блока защиты для двухэлектродного датчика.Otherwise, the operation of the protection unit of the electrochemical ammonia sensor 9 with a three-electrode sensor is similar to the operation of the protection unit for a two-electrode sensor.
Далее электрический сигнал с выхода блока защиты электрохимического датчика аммиака 9 поступает на вход блока усиления и фильтрации канала электрохимического датчика аммиака 10, где он усиливается и фильтруется для дальнейшей обработки. Ту же функцию выполняет блок усиления и фильтрации канала датчика температуры 11, усиливающий электрический сигнал с выхода датчика температуры 7. Блок измерения 12, реализованный в виде встроенного в микроконтроллер 10-разрядного аналого-цифрового преобразователя, переводит поступающие на его входы аналоговые электрические сигналы в цифровую форму. Блок обработки и управления 13, с помощью программы для микроконтроллера собирает цифровые данные с блока измерения 12, обрабатывает их и запоминает вместе с результатами обработки с помощью блока памяти 14, реализованного в виде встроенной статической памяти микроконтроллера. Еще одной функцией блока обработки и управления 13 является поддержание температуры на датчике в заданных пределах. При этом блок обработки и управления 13 анализирует данные датчика температуры 7 и в зависимости от их значения управляет блоком нагрева воздуха 5. Результаты обработки и режимы работы прибора отображаются с помощью блока индикации 15, реализованного, например, в виде стандартного жидкокристаллического дисплея. Эти же результаты могут быть отправлены с помощью блока сопряжения с компьютером 16 на персональный компьютер через стандартный интерфейс USB или RS-232. Через этот же блок и интерфейс программа персонального компьютера может управлять работой устройства.Next, the electrical signal from the output of the protection unit of the electrochemical ammonia sensor 9 is fed to the input of the amplification and filtering unit of the channel of the electrochemical ammonia sensor 10, where it is amplified and filtered for further processing. The same function is performed by the amplification and filtering unit of the channel of the temperature sensor 11, which amplifies the electrical signal from the output of the temperature sensor 7. The measurement unit 12, implemented as a 10-bit analog-to-digital converter integrated in the microcontroller, converts the analogue electrical signals received at its inputs into digital form. The processing and control unit 13, using the program for the microcontroller, collects digital data from the measurement unit 12, processes it and stores it together with the processing results using the memory unit 14, implemented as a built-in static memory of the microcontroller. Another function of the processing and control unit 13 is to maintain the temperature at the sensor within specified limits. In this case, the processing and control unit 13 analyzes the data of the temperature sensor 7 and, depending on their value, controls the air heating unit 5. The processing results and operating modes of the device are displayed using the display unit 15, implemented, for example, in the form of a standard liquid crystal display. The same results can be sent using the interface unit with computer 16 to a personal computer via a standard USB or RS-232 interface. Through the same unit and interface, a personal computer program can control the operation of the device.
В устройстве «зашита» методика проведения обследования, а именно, программа, реализуемая микроконтроллером. Таким образом, исключается возможность нарушения порядка действий при выполнении обследования, исключаются грубые промахи, и уменьшается погрешность измерения за счет точного измерения временных интервалов и исключения влияния человеческого фактора.The device is “protected” by the survey methodology, namely, the program implemented by the microcontroller. Thus, the possibility of disrupting the order of actions during the survey is eliminated, gross blunders are excluded, and the measurement error is reduced by accurately measuring time intervals and eliminating the influence of the human factor.
Конкретный порядок действий и условия проведения диагностики, реализующегося с помощью данного устройства, имеет вид программы, действующей, например, по следующему алгоритму:The specific procedure and conditions for the diagnosis implemented using this device has the form of a program that operates, for example, according to the following algorithm:
1. Период измерения разбит на два участка:1. The measurement period is divided into two sections:
"Базальный" - длительностью 1,5 мин."Basal" - lasting 1.5 minutes.
"Нагрузочный" - длительностью 7,5 мин."Load" - lasting 7.5 minutes.
2. Измерительный цикл начинается сразу после приема пациентом мочевины.2. The measurement cycle begins immediately after the patient has taken urea.
3. Измерение производится 1 раз в секунду.3. Measurement is made 1 time per second.
4. Рассчитывается среднее арифметическое значение всех измерений на каждом из участков.4. The arithmetic average of all measurements in each of the sections is calculated.
5. Сравниваются значения средних арифметических для «базального» и «нагрузочного» участков.5. The arithmetic mean values for the “basal” and “load” sections are compared.
6. Эти средние величины отображаются на устройстве индикации в виде двух столбиков, высоты которых пропорциональны значениям средних арифметических.6. These average values are displayed on the display device in the form of two columns whose heights are proportional to the arithmetic mean values.
7. По соотношению высот столбиков делается вывод об инфицированности пациента.7. Based on the ratio of the heights of the columns, a conclusion is made about the infection of the patient.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004104865/20U RU38568U1 (en) | 2004-02-12 | 2004-02-12 | DEVICE FOR NON-INVASIVE DIAGNOSIS OF HELICOBACTER PYLORI INFECTION |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004104865/20U RU38568U1 (en) | 2004-02-12 | 2004-02-12 | DEVICE FOR NON-INVASIVE DIAGNOSIS OF HELICOBACTER PYLORI INFECTION |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU38568U1 true RU38568U1 (en) | 2004-07-10 |
Family
ID=48231785
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004104865/20U RU38568U1 (en) | 2004-02-12 | 2004-02-12 | DEVICE FOR NON-INVASIVE DIAGNOSIS OF HELICOBACTER PYLORI INFECTION |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU38568U1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU194744U1 (en) * | 2019-06-24 | 2019-12-23 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-техническое предприятие "ТКА" | Device for the diagnosis of infection with the bacterium Helicobacter pylori |
WO2020263125A1 (en) * | 2019-06-24 | 2020-12-30 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-техническое предприятие "ТКА" | Device for diagnosing helicobacter pylori bacteria infection |
-
2004
- 2004-02-12 RU RU2004104865/20U patent/RU38568U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU194744U1 (en) * | 2019-06-24 | 2019-12-23 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-техническое предприятие "ТКА" | Device for the diagnosis of infection with the bacterium Helicobacter pylori |
WO2020263125A1 (en) * | 2019-06-24 | 2020-12-30 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-техническое предприятие "ТКА" | Device for diagnosing helicobacter pylori bacteria infection |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20230417735A1 (en) | Breath sensor apparatus and methods of use | |
US20190076056A1 (en) | Breath end-tidal gas monitor | |
US9746454B2 (en) | Multifunctional breath analyzer | |
US6468222B1 (en) | Metabolic calorimeter employing respiratory gas analysis | |
US20130125617A1 (en) | Gas sensor with compensations for baseline variations | |
US9301709B2 (en) | Method for optimizing the gas conversion rate in a respiratory gas analyzer | |
CN101393199A (en) | Breath detection device | |
WO2003060490A1 (en) | Measuring head for a gas analyser | |
CN102937617B (en) | Self-calibration exhaled gas analysis device | |
US20110119012A1 (en) | Method for the Signal Linearization of a Gas Sensor Output Signal | |
RU38568U1 (en) | DEVICE FOR NON-INVASIVE DIAGNOSIS OF HELICOBACTER PYLORI INFECTION | |
US20030023180A1 (en) | Respiratory analyzer and method for measuring changes in concentration of a gas component of a breathing gas mixture | |
US20080275355A1 (en) | Method For Diagnosing An Infectioin Condition | |
KR101168262B1 (en) | Method for measuring halitosis | |
RU2593008C1 (en) | DIAGNOSTIC TECHNIQUE FOR Helicobacter pylori AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
KR100608434B1 (en) | Concentration measured apparatus and method thereof of oral gas | |
RU194791U1 (en) | HELICOBACTER PYLORI EXPRESS DIAGNOSTIC DEVICE | |
KR101355066B1 (en) | A drunkometer having displaying malfunction display function | |
KR20030009013A (en) | Device for the measurement of Ketone concentration in blood | |
JPH10197444A (en) | Spectrometric method for isotopic gas | |
CN216646259U (en) | Dual-mode multi-gas breath analyzer | |
KR101234725B1 (en) | Instrument for measuring halitosis | |
Ghazaly et al. | Development and characterization of electronic noses for the rapid detection of COVID-19 in exhaled breath | |
RU30545U1 (en) | Device for determining the patient's infection rate with Helicobacter pylori bacterium and a sample delivery system to it | |
CA2552130A1 (en) | Methods of detecting gaseous component levels in a breath |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20100213 |