Результат интеллектуальной деятельности: Способ получения диагностической информации по запаху кожи

Изобретение относится к медицинской диагностике, доступной не только специалистам, но и широким слоям населения для индивидуального применения, к аналитической химии органических соединений и может быть использовано для установления изменений и особенностей легколетучих метаболитов, выделяемых кожей и детектируемых набором химических газовых сенсоров.

Известно применение информации об особенностях запаха человека для получения дополнительных диагностических критериев при установлении диагноза и тяжести состояния пациента.

Известны способы определения природы и концентрации легколетучих соединений, выделяемых человеком, с помощью современных методов, например, хромато-масс-спектрометрии, ЯМР-спектроскопии и других [Трифонова О.П., Лохов П.Г., Арчаков А.И. Метаболомное профилирование крови // Биомедицинская химия, 2014. Т. 60, Вып. 3. С. 281-294], заключающиеся в определении малых концентраций веществ-маркеров определенных заболеваний и состояний человека для целей ранней диагностики. Недостатками решений является сложность применяемого оборудования, высокая квалификация обслуживающего персонала, значительные объемы амортизационных вложений и недоступность широким слоям населения.

Технической задачей изобретения является разработка способа получения диагностической информации по запаху кожи путем измерения состава смеси легколетучих органических и неорганических соединений набором высокочувствительных химических газовых сенсоров с высокими экспрессностью, селективностью и минимальными экономическими затратами.

Для решения технической задачи изобретения предложен способ получения диагностической информации по запаху кожи, характеризующийся тем, что применяется анализатор газов «электронный нос» с набором из четырех сенсоров на основе пьезокварцевых резонаторов (ПКР) объемных акустических волн с базовой частотой колебания 10,0 МГц, на электроды которых наносят сорбенты из ацетоновых суспензий многослойных углеродных нанотрубок, фторида калия, нитрата цирконила, гидроксиапатита, для чего обезжиренные пьезокварцевые резонаторы опускают в ацетоновые суспензии и выдерживают в течение 5 с, удаляют свободный растворитель в течение 10 мин при температуре 100°С, помещают резонаторы с сорбентами в гнезда прибора, надевают цилиндрическую крышку с открытым входом, выдерживают систему 5 мин для установления стабильности исходной частоты колебания каждого сенсора ( Гц), включают программу измерения продолжительностью 200 с и плотно прижимают к крышке внутреннюю сторону предплечья на 80 с, по истечении времени аккуратно убирают руку и продолжают фиксировать изменения сигналов всех сенсоров до установленного времени; в программе переводят сохраненные сигналы в «визуальные отпечатки» откликов сенсоров в дискретных моментах измерения и сравнивают их с данными из базы, соответствующими нормальному состоянию конкретного человека, отклонение этих массивов данных более, чем на 35% по автоматической оценке в программе, свидетельствует об изменении нормального метаболизма.

Технический результат изобретения заключается в получении диагностической информации по запаху кожи путем измерения состава смеси легколетучих органических и неорганических соединений набором высокочувствительных химических газовых сенсоров с высокими экспрессностью, селективностью и минимальными экономическими затратами.

Фигура. Сравнение «визуальных отпечатков» откликов сенсоров в дискретные моменты измерения для физиологического состояния (а) и при значимом отклонении от нормы (б).

Способ получения диагностической информации по запаху кожи осуществляется следующим образом.

Применяют анализатор газов «электронный нос», например марки «МАГ-8», с набором из четырех сенсоров на основе пьезокварцевых резонаторов (ПКР) объемных акустических волн с базовой частотой колебания 10,0 МГц. На электроды 4х ПКР наносят сорбенты из ацетоновых суспензий: многослойных углеродных нанотрубок, фторида калия, нитрата цирконила, гидроксиапатита, для чего обезжиренные пьезокварцевые резонаторы опускают в ацетоновые суспензии и выдерживают в течение 5 с, далее удаляют свободный растворитель в течение 10 мин при температуре 100°С в сушильном шкафу и помещают резонаторы с сорбентами в гнезда прибора. На ячейку с резонаторами надевают цилиндрическую крышку с открытым входом, выдерживают систему 5 мин для установления стабильности исходной частоты колебания каждого сенсора ( Гц). Включают программу измерения продолжительностью 200 с и плотно прижимают к крышке внутреннюю сторону предплечья на 80 с, по истечении этого времени аккуратно убирают руку и продолжают фиксировать изменения сигналов всех сенсоров до установленного времени без нагрузки летучими веществами кожи. В программе переводят сохраненные сигналы в «визуальные отпечатки» откликов сенсоров в дискретных моментах измерения и сравнивают с аналогичными фигурами для данных из базы, соответствующих нормальному состоянию конкретного человека. В программе автоматически оценивается различие в форме (качественный набор летучих соединений) и размере (количественная характеристика смеси летучих соединений) «визуальных отпечатков» откликов сенсоров над кожей в нормальном состоянии и в исследуемом. При различии их более, чем на 35% делают вывод об изменении нормального метаболизма, связанного как с патологическими, так и физиологическими состояниями; принимают решение о критичности и причинах этих изменений по базе данных для типичных состояний.

Регенерация всех ПКР с сорбентами (полное восстановление исходной частоты колебаний) осуществляется в промежутке времени от 80 до 200 с самопроизвольно в открытой ячейке детектирования. При необходимости после сохранения измерения выдерживают систему в течение 5 мин до восстановления исходных сигналов сенсоров ( Гц).

Способ поясняется следующими примерами.

Пример 1. Диагностика состояния человека Н. в удовлетворительном состоянии при отсутствии жалоб.

1. При подготовке к измерению испытуемому необходимо соблюдать общие правила, нарушение которых приводит к ложным результатам.

2. Прогревают анализатор газов «электронный нос» марки «МАГ-8», с набором из четырех сенсоров на основе пьезокварцевых резонаторов (ПКР) объемных акустических волн с базовой частотой колебания 10,0 МГц, которые подготавливают следующим образом. На электроды 4х ПКР наносят сорбенты из ацетоновых суспензий: многослойных углеродных нанотрубок, фторида калия, нитрата цирконила, гидроксиапатита, для чего обезжиренные пьезокварцевые резонаторы опускают в ацетоновые суспензии и выдерживают в течение 5 с, далее удаляют свободный растворитель в течение 10 мин при температуре 100°С в сушильном шкафу и помещают резонаторы с сорбентами в гнезда прибора. На ячейку с резонаторами надевают цилиндрическую крышку с открытым входом, выдерживают систему 5 мин для установления стабильности исходной частоты колебания каждого сенсора ( Гц).

3. Для оценки состояния освобождают от одежды предплечье любой руки. Удобно размещают испытуемого рядом с прибором.

Включают программу измерения, присваивая файлу индивидуальное имя, устанавливают продолжительность измерения 200 с. Через 4 с после начала отсчета плотно прижимают к крышке внутреннюю сторону предплечья на 80 с, по истечении этого времени аккуратно убирают руку и продолжают фиксировать изменения сигналов всех сенсоров до установленного времени без нагрузки летучими веществами кожи. После окончания измерения сохраняют файл в базу данных в блок «Испытания».

4. В программе переводят сохраненные сигналы в «визуальные отпечатки» откликов сенсоров в дискретных моментах измерения и сравнивают с аналогичной фигурой для данных испытуемого Н. из базы, соответствующих его нормальному состоянию (фиг. - а). В программе при сравнении автоматически оценивается различие в форме (качественный набор летучих соединений) и размере (количественная характеристика смеси летучих соединений) «визуальных отпечатков» откликов сенсоров над кожей в нормальном состоянии и в исследуемом. Различия для исследуемого после принятия пищи за 30 мин до испытания составляют 20±5%. Появление дополнительных пиков фигуры в промежутках от 100 с связаны с приемом пищи (по базе стандартных изменений).

5. Делают вывод о нормальном течении процессов жизнедеятельности организма.

6. После сохранения измерения выдерживали систему в течение 5 мин до восстановления исходных сигналов сенсоров ( Гц).

Пример 2. Диагностика состояния человека Н. в состоянии ОРВИ.

1. При подготовке к измерению испытуемому необходимо соблюдать общие правила, нарушение которых приводит к ложным результатам.

2. Прогревают анализатор газов «электронный нос» марки «МАГ-8», с набором из четырех сенсоров на основе пьезокварцевых резонаторов (ПКР) объемных акустических волн с базовой частотой колебания 10,0 МГц, которые подготавливают следующим образом. На электроды 4х ПКР наносят сорбенты из ацетоновых суспензий: многослойных углеродных нанотрубок, фторида калия, нитрата цирконила, гидроксиапатита, для чего обезжиренные пьезокварцевые резонаторы опускают в ацетоновые суспензии и выдерживают в течение 5 с, далее удаляют свободный растворитель в течение 10 мин при температуре 100°С в сушильном шкафу и помещают резонаторы с сорбентами в гнезда прибора. На ячейку с резонаторами надевают цилиндрическую крышку с открытым входом, выдерживают систему 5 мин для установления стабильности исходной частоты колебания каждого сенсора ( Гц).

3. Для оценки состояния освобождают от одежды предплечье любой руки. Удобно размещают испытуемого рядом с прибором.

Включают программу измерения, присваивая файлу индивидуальное имя, устанавливают продолжительность измерения 200 с. Через 4 с после начала отсчета плотно прижимают к крышке внутреннюю сторону предплечья на 80 с, по истечении этого времени аккуратно убирают руку и продолжают фиксировать изменения сигналов всех сенсоров до установленного времени без нагрузки летучими веществами кожи. После окончания измерения сохраняют файл в базу данных в блок «Испытания».

4. В программе переводят сохраненные сигналы в «визуальные отпечатки» откликов сенсоров в дискретных моментах измерения и сравнивают с аналогичной фигурой для данных испытуемого Н. из базы, соответствующих его нормальному состоянию (фиг. - б). В программе при сравнении автоматически оценивается различие в форме (качественный набор летучих соединений) и размере (количественная характеристика смеси летучих соединений) «визуальных отпечатков» откликов сенсоров над кожей в нормальном состоянии и в исследуемом. Различия для исследуемого в состоянии ОРВИ составляют 40±5%. Существенное изменение формы фигуры по сравнению со стандартом и снижение тождественности их друг другу связаны с воспалительными процессами в организме и наличием слабости (по базе стандартных изменений, по жалобам испытуемого).

5. Делают вывод об отклонении нормального течения процессов жизнедеятельности организма и необходимости терапевтических мероприятий.

6. После сохранения измерения выдерживали систему в течение 5 мин до восстановления исходных сигналов сенсоров ( Гц).

Способ осуществим.

Предложенный способ позволяет получить диагностическую информацию по запаху кожи при неявных изменениях путем измерения состава смеси легколетучих органических и неорганических соединений набором высокочувствительных химических газовых сенсоров с высокими экспрессностью, селективностью и минимальными экономическими затратами.

При изменении массы и природы сорбентов на ПКР, уменьшении времени измерения или участка тестируемой кожи, порядка регистрации сигналов существенно уменьшится селективность детектирования; изменятся регистрируемые различия в составе смеси легколетучих соединений, выделяемых кожей, что приводит к ложным выводам.