Способ измерения электрокожного сопротивления

 

Способ предназначен для измерения электрокожного сопротивления и может быть использован при создании диагностических приборов, основанных на методах электропунктуры. Способ основан на подключении между измерительным и первым дополнительным электродами калиброванного резистора, измерении разности потенциалов между измерительным и вторым дополнительным электродами при подключенном и отключенном калиброванном резисторе, падения напряжения на калиброванном резисторе и длительности переходного процесса установления исходной разности потенциалов между измерительным и вторым дополнительным электродами после отключения калиброванного резистра, и вычислении активной составляющей полного электрокожного сопротивления. Дополнительное измерение длительности переходного процесса после отключения калиброванного резистора позволяет определять емкость кожного покрова. 2 ил.

Изобретение относится к медицине и медицинской технике и может быть использовано при диагностике и лечении заболеваний методами электропунктуры.

Достоверность проведения диагностических исследований методами электропунктуры в значительной степени определяется точностью измерения электрокожного сопротивления (ЭКС) и информативностью используемых диагностических показателей. При этом повышение достоверности диагностических исследований может быть достигнуто при измерении как активной, так и емкостной составляющих электрокожного сопротивления.

Известен способ измерения электрокожного сопротивления точек акупунктуры (авт. св. СССР N 799756), включающий наложение измерительного электрода на точку акупунктуры, а индифферентного - вне этой точки, подключение между измерительным и индифферентным электродами переменного калиброванного резистора, измерение падения напряжения на этом резисторе при двух различных его значениях и вычисление по сопротивлению этого резистора и измеренным значениям падений напряжения на нем электрокожного сопротивления в точках акупунктуры.

Недостатком данного способа является низкая точность, т.к. измеряется сумма сопротивлений под измерительным и индифферентным электродами. Кроме этого, в способе осуществляется измерение активной составляющей полного электрокожного сопротивления и не обеспечивается возможность измерения его емкостной составляющей, определяющей совместно с активной составляющей полное электрокожное сопротивление, что снижает достоверность диагностических исследований методами электропунктуры.

Таким образом, основным недостатком известного способа-аналога является низкая точность измерения электрокожного сопротивления и недостаточная информативность измеряемых параметров полного электрокожного сопротивления.

Наиболее близким к изобретению по достигаемому результату является способ измерения электрокожного сопротивления точек акупунктуры (авт.св. СССР 1111760 A, кл. A 61 H 39/02, заявлен 28.05.82), включающий наложение на точку акупунктуры измерительного и вне ее двух дополнительных электродов, измерение разности электрических потенциалов между измерительным и вторым дополнительным электродами, включение между измерительным и первым дополнительным электродами калиброванного резистора, повторное измерение разности потенциалов между измерительным и вторым дополнительным электродами при подключенном калиброванном резисторе, измерение падения напряжения на калиброванном резисторе и вычисление значения электрокожного сопротивления R_x точки акупунктуры по формуле R_x = R_o·(|U₁| - |U₂|)/|U₃|, где U₁ - разность потенциалов между измерительным и вторым дополнительным электродом при отключенном калиброванном резисторе; U₂ - то же, при подключенном калиброванном резисторе; U₃ - падение напряжения на калиброванном резисторе; R_o - сопротивление калиброванного резистора.

Названный способ выбран в качестве прототипа заявленного способа как совпадающий с ним по максимальному числу признаков.

В способе-прототипе путем выбора дополнительного электрода, к которому подключается калиброванный резистор, обеспечивается повышение точности измерений за счет исключения погрешностей от составляющей электрокожного сопротивления под индифферентным электродом.

Недостатком известного способа является измерение, как и в способе-аналоге, только активной составляющей полного электрокожного сопротивления и невозможность измерения электрической емкости кожного покрова, что снижает информативность диагностических показателей при использовании методов электропунктуры.

Таким образом, недостатки известных способов определяются низкой информативностью измеряемых значений сопротивлений за счет измерения только активной составляющей полного электрокожного сопротивления, характеризующей частично электрические параметры кожного покрова.

Целью изобретения является повышение информативности измеряемых значения сопротивлений путем одновременного измерения активной составляющей электрокожного сопротивления и емкости кожного покрова.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения электрокожного сопротивления точек акупунктуры, включающему наложение на точку акупунктуры измерительного и вне ее двух дополнительных электродов, подключение калиброванного резистора с известным сопротивлением между измерительным и одним из дополнительных электродов, измерение разности потенциалов между измерительным и вторым дополнительным электродами при подключенном и отключенном калиброванном резисторе, измерение падения напряжения на калиброванном резисторе и вычисление по результатам измерений значения активной составляющей электрокожного сопротивления, дополнительно после измерения падения напряжения на калиброванном резисторе осуществляют отключение калиброванного резистора и измеряют длительности переходного процесса установления исходной разности потенциалов между измерительным и вторым дополнительным электродами, и одновременно с измерением значения активной составляющей электрокожного сопротивления определяют значение емкости кожного покрова по длительности переходного процесса и активной составляющей электрокожного сопротивления.

При таком выполнении способа измерения электрокожного сопротивления за счет измерения длительности переходного процесса после отключения калиброванного резистора обеспечивается возможность измерения емкости кожного покрова, характеризующей реактивную составляющую, которая совместно с активной составляющей сопротивления определяет значение полного электрокожного сопротивления точки акупунктуры.

Способ заключается в том, что на исследуемый кожный покров в зоне точки акупунктуры накладывают измерительный электрод и вне ее два дополнительных электрода и закрепляют их на теле пациента. С помощью милливольтметра с большим входным сопротивлением (100 МОм и более) определяют разность потенциалов U₁ между измерительным и вторым дополнительным электродами. После чего включают между измерительным и первым дополнительным электродами калиброванное сопротивление значением R_o = 100 - 500 кОм. Затем измеряют разность потенциалов U₂ между измерительным и вторым дополнительным электродами. После этого определяют падение напряжения U₃ на калиброванном резисторе. Затем отключают калиброванный резистор и с помощью осциллографа или микросекундомера определяют длительность переходного процесса τ изменения разности потенциалов между измерительным и вторым дополнительным электродами до установления исходной разности потенциалов U₁. После чего одновременно с измерением активности составляющей R_x электрокожного сопротивления определяют значение емкости C_x кожного покрова по формуле где R_x = R_o·(|U₁|-|U₂|)/|U₃|.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 изображена функциональная схема реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 - временная диаграмма изменения разности потенциалов U_1-3 между измерительным и вторым индифферентным электродами в процессе измерения по предлагаемому способу.

Согласно предлагаемому способу в виде узла 1 представлена эквивалентная схема замещения участки кожного покрова, измерительный электрод 2, первый и второй дополнительные электроды 3, 4, коммутаторы 5, 6, калиброванный резистор 7, милливольтметр 8 и микросекундомер (или осциллограф) 9.

Схема 1 замещения кожного покрова представлена в виде модели Шеффера без учета ввиду малого значения сопротивления подкожных тканей (см. Macs Phillippe. Изучение импеданса кожи человека для низкочастотных токов. - These. dat. Ing. Univ. Nancy, 1973, 96 p.), где E1, E2 и E3 - электрокожные потенциалы, а R_x, R1 и R2 - активные составляющие электрокожного сопротивления и C_x, C1, C2 - емкости кожного покрова в точках расположения измерительного электрода 2 (A1 - точке акупунктуры) и дополнительных электродов 3, 4 (в индифферентных точках A₂ и A₃ кожного покрова) соответственно.

Дополнительные электроды 3, 4 закрепляют в выбранной индифферентной зоне кожного покрова, а измерительный электрод 2 - в точке акупунктуры. Затем подключают милливольтметр 8 с помощью второго коммутатора 6 к второму дополнительному электроду 4 и в момент времени t₁ (фиг. 2) измеряют разность потенциалов U₁ между точками A₁ и A₃, которая при условии большого входного сопротивления милливольтметра (R_BX >> R_X + R2) будет определяться разностью электрокожных потенциалов в точках A₁ и A₃ U₁ = E1 - E3. (1) После этого с помощью первого коммутатора 5 в момент времени t₂ между точками A₁ и A₂ подключают калиброванный резистор 7 с сопротивлением R_o. При этом в цепи между точками A₁ и A₂ будет протекать ток, который на время переходного процесса τ₁ (заряда конденсаторов C_X и C1) будет изменяться от некоторого максимального значения I_max (в момент времени t₂), равного

до установившегося значения I (в момент времени t₃), равного

Затем после момента времени t₃ осуществляют измерение разности потенциалов U₂ между измерительным и вторым дополнительным электродами, которая будет равна
U₂ = E1- E3 - IR_X. (2)
После чего милливольтметр 8 подключают к первому дополнительному электроду 3 и измеряют падение напряжения U₃ на подключенном калиброванном резисторе 7
U₃ = IR_x. (3)
Затем милливольтметр 8 снова переключают к второму дополнительному электроду 4, и в момент времени t₄ с помощью первого коммутатора 5 калиброванный резистор 7 отключают от первого дополнительного электрода 3. При этом в цепи между точками А₁, А ₂ прекращается электрический ток, равный до момента времени t₄ значению I. Конденсатор С_x, заряженный к моменту времени t₄ до напряжения U_c = IR_x с момента времени t₄ будет разряжаться через резистор R_x в течение длительности переходного процесса τ₂= t₅-t₄,, определяемой постоянной времени цепи разряда конденсатора τ:
τ = R_xC_x,
При этом полный разряд конденсатора (по уровню 0,95) произойдет за время переходного процесса τ₂ (см.Атабеков Г.И. Теоретические основы электротехники, ч.1, - М.-Л.: Энергия, 1966. с. 320.

τ₂= 3τ = 3R_xC_x (4)
С помощью микросекундомера (или осциллографа) 9 осуществляют измерение длительности переходного процесса τ₂ путем регистрации времени изменения напряжения U_1-3 между измерительным 2 и вторым дополнительным электродом 4 от значения U₂ до исходного значения U₁.

На основании выражений (1), (2) можно определить падение напряжения U_x на активной составляющей электрокожного сопротивления R_x:
U_x = IR_x = U₁ - U₂.

И учитывая, что ток I можно определить по падению напряжения U₃
активную составляющую полного электрокожного сопротивления R_x можно определить из выражения (6):

В выражении (6) напряжения U₁ - U₃ взяты по модулю, т.к. электрокожные потенциалы в точках А₁ - А₃ могут иметь произвольную полярность.

По измеренной длительности переходного процесса τ₂ на основании выражения (4) можно вычислить емкость кожного покрова

Выражения (6), (7) позволяют определять активную составляющую R_x электрокожного сопротивления и значение емкости С_x кожного покрова.

Таким образом, предлагаемый способ расширяет информативность измеряемых значений электрокожного сопротивления за счет одновременного измерения активной составляющей и значения емкости кожного покрова в точке акупунктуры, что обеспечивает повышение достоверности диагностических исследований и может быть широко использовано при создании специализированных электропунктурных приборов.

Формула изобретения

Способ измерения электрокожного сопротивления точек акупунктуры, включающий наложение на точку акупунктуры измерительного и вне ее двух дополнительных электродов, подключение калиброванного резистора с известным сопротивлением между измерительным и одним из дополнительных электродов, измерение разности потенциалов между измерительным и вторым дополнительным электродами при подключенном и отключенном калиброванном резисторе, измерение падения напряжения на калиброванном резисторе и вычисление по результатам измерений значения активной составляющей R_x электрокожного сопротивления точки акупунктуры, отличающийся тем, что дополнительно после измерения падения напряжения на калиброванном резисторе осуществляют отключение калиброванного резистора и измеряют длительность переходного процесса установления исходной разности потенциалов между измерительным и вторым дополнительным электродами и одновременно с измерением значения активной составляющей R_x электрокожного сопротивления определяют значение емкости C_x кожного покрова по формуле

где ,
при этом U₁ - разность потенциалов между измерительным и вторым дополнительным электродами при отключенном калиброванном резисторе;
U₂ - то же, при подключенном калиброванном резисторе;
R_o - сопротивление калиброванного резистора;
U₃ - падение напряжения на калиброванном резисторе;
τ- длительность переходного процесса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2