Пристрій для оцінки біоелектричної активності точок акупунктури

Пристрій для оцінки біоелектричної активності точок акупунктури, який включає вимірювальний та базовий електроди, що контактують із точками акупунктури біооб'єкта, підсилювачі напруг, фільтр нижніх частот і реєструючий прилад, який відрізняється тим, що в нього додатково введені розподілювальні конденсатори, диференціальний підсилювач, автоматичний перемикач, мультивібратор, балансний змішувач і послідовно з єднані вузькосмуговии підсилювач, налаштований на частоту переключення мультивібратора, та синхронний детектор, при цьому електроди через рознімання та розподілювальні конденсатори з'єднані з входами диференціального підсилювача, виходи котрого з'єднані зі входами підсилювачів напруги, вихід одного з них з'єднаний з одним входом балансного змішувача, прямий і інверсний виходи другого підсилювача з'єднані через автоматичний перемикач із другим входом балансного змішувача, виходом, з'єднаним із входом вузькосмугового підсилювача, керуючі входи автоматичного перемикача і синхронного детектора з'єднані з виходами мультивібратора, а вихід синхронного детектора через фільтр нижніх частот з'єднаний із реєструючим приладом Винахід відноситься до медичної техніки і може бути використаний для оцінки електрофізюлогичного стану точок акупунктури (ТА) в рефлексодіагностиці та рефлексотерапм, а також для пошуку ТА Електричний опір ТА є найважливішим параметром, за яким судять про біоелектричну активність як окремих точок, так і всього біологічного об'єкта в цілому Для вимірювання електроопору ТА найчастіше використовують тестувальний сигнал від зовнішнього джерела струму чи напруги Для введення в біооб'єкт тестувального сигналу застосовують електроди різної конструкції, а потужність тестувального сигналу максимально обмежують Справа в тім, що тестуючий сигнал при електропунктурних вимірюваннях негативно впливає на ТА, ВІДПОВІДНІ їм тканини, внутрішні органи, а також ЦІЛІСНИЙ організм (Загрядский В А , Злоказов В П Метрология и электробезопасность при пунктурной электродиагностике / Известия Таганрогского радиотехнического университета - Таганрог Изд-воТРТУ, 1998 -С 68-71) виявляються ІСТОТНІ морфологічні наслідки Ці наслідки зберігаються до 1,5 МІСЯЦІВ Виявлено виникнення кумулятивного ефекту тучних клітин у ВІДПОВІДЬ на електропунктурний вплив Ці клітини відносяться до елементів дифузної ендокринної системи, що проявляє як місцеву, так і загальну дію на організм Вони сприймають інформацію про стан середовища, у якому вони локалізовані, і здійснюють реакцію у ВІДПОВІДЬ, ВИДІЛЯЮЧИ депоновані в них речовини Багато нейронів виділяють ті ж самі біологічно активні речовини, що і тучні клітини Гранули з цими речовинами можна знайти в крові, МІЖКЛІТИННІЙ речовині, на поверхні сполучної тканини, в оболонках нервів і рецепторних утвореннях Серійний вплив при електропунктурі електричною енергією на тучні клітини, яких завжди багато в ТА, викликає посилене нагромадження в них біологічно активних речовин і сприяє в якийсь момент їхньому лавиноподібному викиду у кров і міжклітинну рідину, що часто призводить до серйозних негативних наслідків Найбільші деструктивні реакції спостерігаються у внутрішніх органах, пов'язаних з ТА, які тестують Від електромеханічних ушкоджень у тканинах, що відповідають ТА, які тестують, Таким чином, очевидно, що медико-бюлопчні і технічні характеристики пристрою для електропунктури взаємозалежні Однак, у більшості відомих пристроїв і методик шкідливий вплив електропунктури на організм не враховується, оскільки дове со Ю лося б піти на погіршення точності й інформативності вимірів 3 іншого боку, енергетичний вплив на ТА при електропунктурі привносить погрішність у виміри, оскільки об'єкт виміру є активним нелінійним живим середовищем, що реагує на вплив у вигляді біологічно значимих ушкоджень Відомий пристрій для оцінки біоелектричної активності ТА (Пат РФ №2033749, А61 В 5/05, 1995, Бюл №12), що включає генератор стабільного струму і підсилювач напруги, блок обробки інформації, два електроди - базовий та вимірювальний Вимірювальний електрод з'єднаний з підсилювачем, має корпус із втулкою і шайбою і зпружинений металевий щуп, жорстко встановлений у втулці, що переміщається уздовж корпуса Контактна поверхня щупа і торцева поверхня втулки розташовані в одній площині, а співвідношення їхніх діаметрів установлене від 0,8 до 0,5 Відомий пристрій дозволяє знизити шкідливий електричний вплив на організм за рахунок застосування в якості тестувального сигналу струму, стабілізованого по амплітуді на досить низькому рівні, а також застосування електродів з відносно великою контактною площею Однак шкідливий вплив тестувального електричного струму цілком не усунуто Відомий пристрій для оцінки біоелектричної активності ТА (Пат США, №5339827, А61 Н39/02, 1994р), що включає зондувальний електрод і опорний електрод, поверхня якого в 25 разів перевищує площу кінця зондувального електрода З останнім з'єднаний генератор, що формує електричні сигнали з високим вмістом гармонійних складових До обох електродів підключений перетворювач повного опору, вимірюваного на КІНЦІ електрода, у частоту Наявність високочастотних складових струму в тестувальному сигналі і збільшення площі електродів трохи знижує шкідливий вплив електричної енергії на ТА, але не усуває його цілком Найближчим по технічній сутності до пристрою, що заявляється, є обраний за прототип відомий пристрій для оцінки біоелектричної активності ТА «ВІТА - 12 - МГ» (В Г Макац Основы акупунктурной биоэнергодиагностики - Винница, 1991 -С 73-75) Відомий пристрій включає два електроди - вимірювальний і базовий, котрі контактують з ТА біооб'єкта, підсилювачі напруг, фільтр нижніх частот і реєструючий прилад Крім того, відомий пристрій містить двадцять чотири вимірювальних електроди, комутатор входів, аналого-цифровий перетворювач і персональний комп'ютер У відомому пристрої не використовують зовнішнє джерело зондувального струму, а вимірюють струм, який генерує сам біооб'єкт Це знижує до мінімуму пошкоджувальний вплив на клітини та структури біооб'єкта Недоліком відомого пристрою є низька вірогідність результатів вимірювань при контролюванні стану ТА під час діагностики, пошуку чи стимуляції точок, що знижує точність оцінки біоелектричної активності ТА й ефективність терапії Причинами низької вірогідності отриманих результатів є слабкість зареєстрованого біоелектричного сигналу на тлі шумів при відсутності подачі зовнішньої елект 53107 ричної напруги на ТА, а також вплив власних електричних шумів підсилювача, використовуваного для посилення слабких бюсигналів Справа в тім, що біоелектричний сигнал за своєю структурою є шумовим (випадковим) сигналом, що має суцільний спектр, а за потужністю не 1 14 перевищує 10 - 1 0 В т Спектр біоелектричного сигналу принципово не відрізняється від спектрів власних шумів електронного підсилювача Тому малоефективними в радіотехніці є методи виділення та виміру слабких регулярних (детермінованих) сигналів на тлі шумів та перешкод Задачею винаходу є створення такого пристрою для оцінки біоелектричної активності ТА, у якому введення нових елементів та зв'язків забезпечило б виділення і вимірювання слабкого біоелектричного сигналу від ТА на тлі переважаючих за інтенсивністю власних шумів підсилювача й інших елементів вимірювальної схеми, що підвищить вірогідність результатів вимірювань електроопорів різних ділянок біооб'єктів без використання тестувальних сигналів від ЗОВНІШНІХ джерел електричної енергії Поставлена задача вирішується тим, що у відомий пристрій для оцінки біоелектричної активності ТА, який включає вимірювальний та базовий електроди, що контактують з ТА біооб'єкта, підсилювачі напруг, фільтр нижніх частот і реєструючий прилад, додатково введені розподілювальні конденсатори, диференціальний підсилювач, автоматичний перемикач, мультивібратор, балансний змішувач і послідовно з'єднані вузькосмуговий підсилювач, налаштований на частоту переключення мультивібратора, та синхронний детектор, при цьому електроди через рознімання та розподілювальні конденсатори з'єднані зі входами диференціального підсилювача, виходи котрого з'єднані зі входами підсилювачів напруги, вихід одного з них з'єднаний з одним входом балансного змішувача, прямий та інверсний виходи другого підсилювача з'єднані через автоматичний перемикач із другим входом балансного змішувача, виходом, з'єднаним із входом вузькосмугового підсилювача, керуючі входи автоматичного перемикача та синхронного детектора з'єднані з виходами мультивібратора, а вихід синхронного детектора через фільтр нижніх частот з'єднаний із реєструючим приладом Введення у вимірювальну схему пристрою диференціального підсилювача, автоматичного перемикача, мультивібратора, послідовно з'єднаних, вузькосмугового підсилювача і синхронного детектора, включених зазначеним чином, дозволяє виділити і виміряти шумовий бюсигнал, пропорційний опору, на тлі більш інтенсивних власних шумових сигналів підсилювачів, спектр яких перекриває спектр бюсигналу, який знімається за допомогою вимірювального і базового електродів Це забезпечує підвищення вірогідності результатів вимірювань електроопорів різних ділянок біооб'єктів без використання тестувальних сигналів від ЗОВНІШНІХ джерел електричної енергії На кресленні (Фіг) представлена функціональна схема запропонованого пристрою для оцінки біоелектричної активності ТА Пристрій для оцінки біоелектричної активності ТА включає вимірювальний 1 і базовий 2 електроди, рознімання 3 і 4, розподілювальні конденсатори 5 і 6, диференціальний підсилювач 7, що включає операційні підсилювачі 8 і 9, підсилювачі напруг 10 і 11, автоматичний перемикач 12, мультивібратор 13, балансний змішувач 14, вузькосмуговий підсилювач 15, синхронний детектор 16, фільтр нижніх частот 17 і реєструючий прилад, 18 У пристрої, що заявляється, вимірювальний 1 і базовий 2 електроди, через рознімання 3 і 4 та розподілювальні конденсатори 5 і 6 послідовно з'єднані із входами диференціального підсилювача 7 через включені в нього операційні підсилювачі 8 і 9 Один вихід диференціального підсилювача 7 через підсилювач 10 по прямому й інверсному виходах з'єднаний із входами автоматичного перемикача 12, вихід якого з'єднаний з одним із входів балансного змішувача 14, інший вхід якого безпосередньо з'єднаний з виходом підсилювача 11 Вихід балансного змішувача 14 через послідовно з'єднані вузькосмуговий підсилювач 15, синхронний детектор 16 і фільтр нижніх частот 17 підключено до реєструючого приладу 18 Керуючий вхід синхронного детектора 16 і автоматичного перемикача 12 з'єднані із симетричними виходами мультивібратора 13 Рознімання 3 і 4 дозволяють користуватися знімними електродами 1 і 2 різних конструкцій Пристрій, що заявляється, працює в такий спосіб Як відомо, у будь-якій середовищі, що проводить електричний струм і має активні електричні втрати, виникають теплові електричні флуктуації тепловий шум За допомогою вимірювального 1 і базового 2 електродів, які розміщають у ВІДПОВІДНИХ ТА, знімають шумову напругу Згідно з рівнянням Найквіста квадрат шумової напруги (Dm) дорівнює (Dm)2=4KufTR, (1) де К=1,38'10 23Дж/К - постійна Больцмана, uf - смуга частот, в якій виділяється шумовий сигнал, Т - абсолютна температура досліджуваної ділянки біооб'єкта, R - електричний опір цієї ділянки Шумова напруга через рознімання 3 і 4 та розподілювальні конденсатори 5 і 6 надходить на симетричні входи диференціального підсилювача 7 Операційні підсилювачі 8 і 9, що входять до складу диференціального підсилювача 7, підсилюють шумову напругу і розділяють и на дві однакових протифазних напруги Якщо вхідну шумову напругу представити в комплексному вигляді ('Urn), то протифазні напруги на виходах диференціального підсилювача будуть мати вигляд •ІІ2=К2-ІІш, (2) де кі=К2 - коефіцієнти підсилення сигналів диференціального підсилювача Напруги -и і і 'U 2 надходять на входи підсилювачів 10 і 11 перемінної напруги зі смугою пропускання Af При температурі 309 - 310К (36 - 37°С) величина шумової напруги від різних ділянок людського організму одного порядку чи менша від напруги 53107 6 власних шумів підсилювачів 10 і 11 Тому ВИХІДНІ напруги цих підсилювачів можна представити у вигляді сумарних комплексних напруг (-и 'з і 'Щ) •и'з=кз(-ишз+кгііш), (3) •U4=K4(-Um4+K2-Um), (4) де кз, і К4 - коефіцієнти підсилення підсилювачів 10 І 11 ВІДПОВІДНО, 'U шз і 'U ш4 - комплексна напруга власних шумів у цих підсилювачах На інверсному виході підсилювача 10 формується шумова напруга •и"з=кз(--іішз-кгііш) (5) На входи автоматичного перемикача 12 надходять протифазні напруги -и 'з (3) і 'U "з (5) Тому при безупинній роботі цього перемикача, який керується прямокутними напругами мультивібратора 13, на один із входів балансного змішувача 14 по черзі надходять напруги -и 'з і 'U "з, а на другий вхід безперервно напруга - щ з виходу підсилювача 11 При одному положенні перемикача 12, як зазначено на кресленні (Фіг), на виході балансного змішувача 14 формується сигнал з напругою 'U' 5 ] пропорційною їхньому добутку •U '5=S-U 'з -U 4=S[K 3 (-U ШЗ+К1 -U Ш)К4( 'U Ш4+К2 -U Ш)], (6) де S - крутизна перетворення балансного змішувача 14 В іншому протилежному положенні перемикача формується сигнал •U V S - U "з -U 4=S[K3 (--U ШЗ+К1 -U ш)К 4 (-и Ш4+К2-ІІ ш)], U) Варто врахувати, що власні шуми підсилювачів 8, 9, 10 і 11 між собою не корелюються Точно таким же чином, вимірювана шумова напруга -и ш не корелюється із шумами підсилювачів -и ш з і •ЦІ т4 У той же час шумові сигнали "U і і 'U 2 корелюються, тому що формуються по суті з одного джерела шуму Оскільки добуток некорельованих сигналів на часовому інтервалі більшому за період сигналів дорівнює нулю, усереднені напруги сигналів (6) і (7) при протилежних положеннях перемикача 12 приймуть вигляд U '5=SKiK2K3K4(U m)2, 0