Способ измерения электрокожного сопротивления и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к медицине и предназначено для измерения электрокожного сопротивления в автоматическом режиме исследования состояния человека в процессе трудовой деятельности. Изобретение позволяет производить измерение электрокожного сопротивления с более высокой точностью и повторяемостью результатов измерения при сохранении морфологической интактности при многократных измерениях с помощью автоматических устройств путем пропускания однонаправленных импульсов тока (ИТ) длительностью от 200 до 380 мс, мощностью не более 0,13 мВт, плотностью не более 36,2 мкА/см<SP POS="POST">2</SP>, с интервалом следования ИТ не менее 1,2-1,32 с, измерение осуществляют в промежутке времени от 200 до 380 мс от подачи импульса. В устройстве однонаправленные ИТ формирует источник стабильного постоянного напряжения и стабилизатор тока, к которому подключены электроды, мощность ИТ и плотность обеспечивают элементы стабилизатора тока и площадь электродов. Формирование длительности ИТ осуществляет таймер, а интервал следования-блок формирования импульса блокировки. Реализацию алгоритма измерения в автоматическом режиме осуществляет блок управления, а преобразование измеренного значения-аналого-цифровой преобразователь. Устройство для измерения электрокожного сопротивления содержит электроды 1 и 2, источник 3 постоянного стабильного напряжения, стабилизатор 4 тока, АЦП 5, блок 6 индикации, блок 7 формирования импульса блокировки, ключевой блок 8, блок 9 управления, таймер 10. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИК

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) д) 4", А 61 В 5/05

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4256240/28-14 (22) 02.06,87 (46) 07.10,89. Бюл, Р 37 (71) Калининский политехнический институт и Центральный научно-исследовательский институт рефлексотерапии. (72) Ю.Г.Быстров, В.П,Злоказов, А.А Малин,.и В.А.Загрядский (53) 615,475(088,8) (56) Андерсонс А,А. Механизмы электродера мальных реакций. — Рига: Зинатне, 1985, с. 59-62.

Авторское свидетельство СССР

Р 940742, кл. А 61 В 5/05, 1980. (54) СПОСОБ. ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОКОЖНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к медицине и предназначено для измерения

2 электрокожного сопротивления в автоматическом режиме исследования состояния человека в процессе трудовой деятельности. Изобретение позволяет производить измерение злектрокожного сопротивления с более высокой точ- - ностью и повторяемостью результатов измерения.при сохранении морфологи-ческой интактности при многократных измерениях с помощью автоматических устройств путем пропускания однонаправленных импульсов тока (ИТ) длительностью от 200 до 380 мс, мощностью не более 0,13 мВт, плотностью не более 36,2 мкА/см, с интервалом. следования ИТ не менее 1,2-1,32 с, измерение осуществляют в промежутке времени от 200 до 380 мс от подачи импульса, В устройстве однонаправленные ИТ формирует источник стабильного постоянного напряжения и .стабилизатор тока, к которому подключены элек3 1512563 троды, мощность ИТ и плотность обеспечивают элементы стабилизатора тока и площадь электродов, Формирование длительности ИТ осуществляет таймер, а интервал следования — блок формирования импульса блокировки, Реализацию алгоритма измерения в автоматическом режиме осуществляет блок управления, а преобразование изме- 10 ренного значения — аналого-цифровой преобразователь, Устройство для измерения электрокожного.сопротивления содержит электроды 1 и 2, источник 3 постоянного стабильного напряжения, стабилизатор 4 тока, АЦП 5, блок 6 индикации, блок 7 формирования импульса блокировки, ключевой блок 8, блок

9 управления, таймер 10. 3 ил.

Изобретение относится к медицине, а именно к физиологии. Цель изобретения — повышение точности измерения за счет того, что после наложения измерительных элементов на кожу между ними пропускают однонаправленные импульсы стабильного по амплитуде тока длительностью 200-380 мс, мощностью не более. 0,13 мВт, плотностью не более 36,2 мкА/см с интервалом следования импульсов не менее

1,2-1,32 с и замеряют направление между электродами в интервале времени от 200 до 380 мс от начала имг;-ль-30 са тока, На фиг.1 представлена структурная схема устройства для измерения электрокожного сопротивления; на фиг.2 — временные диаграммы, поясняю35 щие работу устройства; на фиг.3 временная диаграмма, иллюстрирующая работу способа.

Устройство для измерения электрокожного сопротивления:. (фиг.1) со- 40 держит электроды I и 2, последовательно соединенные источник 3 посто янного стабильного напряжения, стабилизатор 4 тока к входу и выходу которого подключены электроды 1 и 2

45 соответственно, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 5, блок 6 индикации, также последовательно соединенные блок 7 формирования импульса блокировки и ключевой блок 8, выход которого соединен с вторым входом ис- 50 точника .3 ° Кроме того, устройство cqдержит блок 9 управления и таймер

10, соединенные с блоком 7 и АЦП 5.

АЦП 5 (фиг.1) содержит последовательно соединенные блок 11 сравнения и формирователь 12 импульсов, также последовательно соединенные инвертор .

13, счетчик 14 импульсов, блок 15 инI с . где I ст

I-$ (1) амплитудное, с табилиз ированное значение. измерительного импульса тока; плотность измерительного импульса тока, (I 4

< 36,2 мкА/cM ) площадь измерительного электрода с меньшей плотеграторов, сумматор 16, масштабирующий усилитель 17, выходом соединенный с блоком 11 сравнения, Блок 7 формирования импульсов блокировки содержит последовательно соединенные интегратор 18, компаратор

19, формирователь 20 импульсов, Блок 9 управления содержит послецовательно соединенные вход "Пуск", . блок 21 запуска, формирователь 22 импульсов, блок 23 запрета, RS-триггер 24..

Таймер 10 содержит последовательно соединенные кварцевый генератор 25, счетчик 26 импульсов,. формирователь

27 импульсов, Способ измерения электрокожного сопротивления осуществляют следующим образом, Измерительные электроды устанавливают и фиксируют на поверхности кожи биообъекта (например, согласно ме тодике по Фере), после чего подключают электроды к источнику тока мощностью не более 0,13 мВт анри локальном измерении электрокожного сопро; тивления электрод меньшей площади подключают к минусовому выводу источника тока} и пропускают между электродами однонаправленный стабилизированный по амплитуде импульс тока ю плотностью не более 36,2 мкА/см величину которого определяют по формуле

1512563 щадью поверхности, контактирующей с кожей, Через 200 мс после подачи на биообъект измерительного импульса тока

5 производят измерение напряжения между электродами, причем столько раз, сколько позволяет быстродействие измерителя, и заканчивают измерение напряжения между электродами не поз- 10 же 380 мс после подачи измерительного импульса тока, После окончания процесса измерения или по истечении

380 мс после подачи измерительного импульса тока его отключают, Следую- !5 щий цикл измерения начинают не раньше, чем через 1,2 с — 107. после отключения измерительного импульса тока. Электрокожное сопротивление вычисляют по формуле 20

R = ст (2) 25

Накладывают электроды (например, на тыльную и внешнюю стороны ладони), подают импульс тока с рассчитанными параметрами и через 200 мс измеряют напряжение между электродами в течение 180 мс, после чего импульс тока необходимо отключить и вычисляют значение сопротивления, Через 1,2 с после отключения снова подают импульс с рассчитанными параметрами и через

200 мс производят измерение напряже/ния между электродами в течение 180 мс, после чего ток отключают и так далее в течение всего времени наблюдения за пациентом по соответствующей стандартной методике, Предлагаемый способ позволяет повысить объективность диагностической информации, автоматизировать процесс съема параметров электродермальной активности организма человека и про-, изводить. постоянный и длительный

O контроль состояния человека с одновременной обработкой результатов по диагностическим алгоритмам с применением ЭВМ.

35

40 где R — электрокожное сопротивление биообъекта;

U — измеренное значение напряжения между электродами, На временной диаграмме (фиг,4) показаны все фазы первого цикла измерения и начала второго цикла (после проведения подготовительных работ и наложения электродов), Пример 1, Пусть с распоряжении исследователя имеются электроды для электрокардиографии площадью

0,785 см и необходимо произвести 2 многократные измерения электрокожного сопротивления (например, для оценки динамичности потовыделительной функции при физической нагрузке), Максимальное значение электрокожного сопротивления в месте измерения равно R=3 МОм, Выбирают параметры измерительно- 45, ro импульса, Для этого из предельного значения мощности измерительного импульса 0,13 мВт определяют максимальное выходное напряжение источника тока 50

W W м,ц,= = "" — — = 4,6 В, Определяют т,, необходимый для измерения максимального значения электрокожного сопротивления .

Проверяют выполняется ли условие плотности,, для этого находят плотность тока величиной 1,53 мкА:

I ,I ст 2

S — 2 мкА/см

Плотность тока (2 мкА/см ) меньше максимально допустимой (36, 2 мкА/см )," следовательно, при таких значениях

Измерительного импульса для даннойплощади электрода можно производить измерения электрокожного сопротивления. Эти параметры измерительного импульса выбирают исходя иэ макси— мальных значений мощности и плотности тока и поэтому являются предельно допустимыми. Для практического использования желательно выбирать параметры измерительного импульса тока . меньше предельно допустимых. Если в нашем примере взять П „ =3 В, то, .

Т =1 мкА, à I=1,2 мкА/см, при этом

2 измеренное электрокожное сопротивление определяется

R — — = — U= 1000 U, ст ст

Устройство работает следующим образом.

1512563

После включения питания устройство автоматически устанавливается в исходное положение» В исходном положении сигнал присутствует только на выходе RS-триггера 24, запрещающий работу блоков 18, 24, 26, и на выходе блока 20, схема находится в режиме ожидания, на электродах отсутствует напряжение. l0

Для измерения электронного сопротивления электроды 1 и 2 устанавливают в месте измерения и запускают устройство сигналом "Пуск", который может формироваться либо внутрен 15 ним генератором, либо вручную от кнопки "Пуск" S2, Пусковой сигнал блока 21 запуска, сформированный в короткий импульс, в формирователе 22импульса запуска поступает на R-вход 20

RS-триггера 24, подключая его в рабочее состояние (Q - "1", Q — - "" О") °

На входе интегратора 18 появляется "0 и выходное напряжение интегратора 18 равно нулю, а компаратор 1925 занимает исходное положение и на выходе формирователя 20 импульсов устанавливается логический "О", блокирующий работу блока 23 запрета от повторного запуска в момент измерения электрокожного сопротивления, Одновременно с этим появляется сигнал на входе ключевого блока 8 и он включает источник 3 стабильного напРяжения, на выходе котоРого и на 35 входе блока 4 устанавливается стабилизированное напряжение, и через электроды 1 и 2 и биообъект течет ток со стабилизированной амплитудой, который создает падение напряжения 40 на электродах, равное выходному напряжению стабилизатора 4 тока, кото— рое отражает переходной процесс в системе электрод — ткань под действием тока,и прямопропорциональное элек- 45 трокожному сопротивлению.

Выходной сигнал Q блока 24 одновременно снимает запрет с работы кварцевого генератора 25 и счетчика 26 импульсов, На выходе блока 25 появляется непрерывная последовательность тактовых импульсов (ТИ), которые поступают на счетный вход счетчика М3Р блока 14 счетчиков импульсов, но счетчики блока 14 начинают работу только при поступлении импульсов разрешения (HP) на вход V и.снятии сигнала сброса с входа В., Это необходимо для реализации интервала времени до начала измерения (например, 200 мс).

Сформированный в блоках 26 и 27 через 200 мс после включения кварцевого генератора 25 ИР переключает счетчики блока 14 и блок 6 индикации в рабочее положение и их регистры начинают заполняться ТИ до тех пор, пока цифровой выходной сигнал блока 14, проинтегрированный поразрядно в блоке 15 интеграторов, просуммированный в сумматоре 16 и промасштабированный в блоке 17 в виде выходного напряжения блока 17, не сравняется по величине в блоке 11 сравнения с выходным сигналом блока 4. В этом момент на выходе блока

11 сравнения и на выходе первого формирователя 12 импульсов появляется сигнал Конец измерения, который устанавливает RS-триггер 24 в исходное положение, при этом сигнал с выхода Q отключает ключевой блок

8 и блок 3, а стабилизатор 4 тока прекращает подачу тока на биообъект.

Одновременно выключается кварцевый генератор 25, сбрасываются в "О" регистры счетчика 26 импульсов, а сигналы ТИ и ИР переходят в состояние

"0". В результате этого через R-вход происходит сброс счетчиков блока 14 в исходное положение, а через вход V поступает запрет на счет импульсов, Одновременно с этим в блоке 6 индикации фиксируется число, соответствующее количеству импульсов, содержащихся в регистрах счетчиков блока 14 на момент снятия HP на входе V блока 14 счетчиком импульсов и соответствующее численному значению измеренного сопротивления. Все блоки уст.Ройства, кроме блоков 7 и 23, устанавливаются в режим ожидания, соответствующий исходному положению. Но запустить устройство в новый цикл измерения B этот момент времени невозможно, пока на выходе второго формирователя 20 импульсов присутствует сигнал блокировки и блок 23 запрета не разрешает работу триггера 24 от пускового импульса;

Сразу после остановки режима измерения импульсов "Конец измерения" сигнал выхода Q блока 24 включает интегратор 18, выходной сигнал которого достигает П „, например, только

1512563

l . Способ измерения электрокожного сопротивления, включающий наложение электродов, пропускание между ними тока и вычисление электрокожного сопротивления, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повы35 через 1,2 с, после чего выходным сигналом компаратора 19 и блока 20 снимается блокировка блока 23, который после этого разрешает новый цикл из5 мерения. После этого все блоки устройства устанавливаются в состояние, соответствующее исходному положению, но на индикаторе блока 6 индикации фиксируется число, соответствующее 1О измеренному электрокожному сопротивлению в интервале времени, например, от 200 до 380 мс после подачи тока на электроды 1 и 2.

Способ и устройство для измерения электрокожного сопротивления позволяет значительно повысить точность и повторяемость измеренных значений электрокожного сопротивления и обеспечивает сохранение морфологической интактности в месте измерения при многократных и продолжительных измерениях, При их грименении измерение электрокожного сопротивления осуществляется с погрешностью не более 5 25 и с повторяемостью не хуже 0,95 при многократных измерениях, причем нарушения морфологической интактности в месте измерения не обнаружено.

Формула изобретения шения точности измерения, между элкок. тродами пропускают однонаправленные импульсы стабильного по амплитуде тока длительностью 200-380 мс, мощностью не более 0,13 мВт, плотностью не более 36,2 мкА/см с интервалом

Ю следования импульсов не менее 1,21,32 с и замеряют напряжение между электродами в. интервале времени 200380 мс от начала импульса тока.

2. Устройство для измерения электрокожного сопротивления, содержащее источник постоянного стабильного напряжения, два электрода, соединенные со стабилизатором тока и блок индикации, о т л и ч. а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены таймер, блок управления, блок формированияимпульса блокировки, ключевой блок и аналого-цифровой преобразователь, первый вход которого соединен с выходом стабилизатора тока и вторым электродом, второй и третий входы — соответственно с первым и вторым выхо-. дами таймера, первый выход и третий вход — с входами блока индикации, а второй выход — с первым входом блока управления, второй вход которого подключен к выходу блока формирования импульса блокировки, первый выход— к входам таймера и блока формирования импульса блокировки, а второй выход— через ключевой блок — к входу источника постоянного стабильного напряжения.

1512563

1512563

Составитель А,Дмитриева

Редактор M.Áëàíàð Техред Л. Сердюкова Корректор «Т.Палий

Заказ 6017/4 Тираж 643 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101

) >) ф

1ф

) ) l ! Я

I (Я

Ь

0ф