Устройство для измерения электрокожного сопротивления

 

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в специализированных диагностических приборах для лечебно-профилактических учреждений, основанных на методах электропунктуры. Устройство содержит измерительный и два индифферентных электрода, коммутатор, два усилителя, резистор, управляемый источник напряжения, мультивибратор, два блока памяти, компаратор, блок вычитания, источник эталонного напряжения и два регистратора. Это дало возможность формирования нелинейной измерительной шкалы с заданным видом нелинейности, обеспечивающей единство измерений при реализации диагностических методов, и возможность контроля информативности регистрируемых значений электрокожного сопротивления путем определения относительных значений информативных электрокожных сопротивлений в регистрируемом полном электрокожном сопротивлении, что обеспечило повышение достоверности регистрируемых информативных параметров. 2 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам дли измерения электрических параметров кожного покрова в точках акупунктуры, используемым для диагностических исследований методами электропунктуры, в частности при реализации медицинского диагностического электропунктурного метода Р.Фолля, широко представленного в современной традиционной медицине.

Достоверность диагностических исследований при реализации медицинских методов на основе специализированных измерительных устройств в значительной степени определяется обеспечением единства измерений для используемых диагностических методов и информативностью регистрируемых диагностических показателей.

Для диагностического метода Р. Фолля единство измерений определяется необходимостью формирования заданной нелинейной функции измерительных преобразований регистрируемого электрокожного сопротивления с целью получения информативных показателей в значениях выбранных условных единиц (усл. ед.) "проводимости", определяемых в соответствии с "эталонной кривой" Вернера (Вернер Ф. Основы электроакупунктуры, - М.: ИМЕДИС, 1993. - 184 с.; Крамер Ф. Учебник по электропунктуре, т. 1. - М.: ИМЕДИС, 1995. - 189 с.), а информативность регистрируемых показателей определяется степенью соответствия регистрируемых значений "проводимости" диагностируемым состояниям кожного покрова, характеризующим степень реактивности отдельных систем и организма в целом.

Известно устройство для измерения электрокожного сопротивления, предназначенное для электропунктурной диагностики по методу Р.Фолля (Voll R. Albeitsrichtlinien fur die Elektroakupunktur. - M. L. Verlag, Hamburg, II Teil, 1963. - 102 s. ; Крамер Ф. Учебник по электропунктуре, т. 1. - M.: ИМЕДИС, 1995. - 189 с.), содержащее индифферентный электрод, подключенный ко входу усилителя (сетке лампового триода) и через резистор (R₁) соединенный с общей шиной электропитания, измерительный электрод, подключенный к выходу управляемого источника напряжения, вход которого соединен с выходом блока вычитания (образованы резистором R₂ и источником электропитания за счет противофазного по напряжениям подключения резистора R₁), входы которого раздельно соединены с источником эталонного напряжения (выходное напряжение которого формируется на резисторе R₃) и выходом усилителя, и регистратор, подключенный к выходу усилителя.

В известном устройстве обеспечивается преобразование информативного электрокожного сопротивления, подключаемого между измерительным и индифферентным электродами в регистрируемое регистратором значение "проводимости", определяемой в условных единицах "проводимости". При этом за счет включения резистора R₁ последовательно с информативным электрокожным сопротивлением, изменения измерительного напряжения, подаваемого в цепь информативного сопротивления в зависимости от значения информативного сопротивления и выбора рабочей точки усилителя, на нелинейном участке амплитудной характеристики (лампового триода) обеспечивается формирование нелинейной функции преобразований (электрокожного сопротивления в регистрируемую "проводимость") в соответствии с "эталонной кривой" Вернера.

В то же время в устройстве-аналоге не обеспечивается контроль информативности регистрируемых значений "проводимости" за счет регистрации проводимости по значениям сумм электрокожных сопротивлений в зонах расположения измерительного и индифферентного электродов. В результате этого в зависимости от соотношения электрокожных сопротивлений в зонах расположения измерительного и индифферентного электродов одним и тем же значениям регистрируемых значений "проводимости" могут соответствовать разные диагностические состояния кожного покрова.

Так, например, при диагностических исследованиях по методу Р.Фолля при измерении "проводимости" отведений "рука-рука" "проводимость" в 82 усл. ед. соответствует информативному электрокожному сопротивлению, равному 24 кОм.

При этом значение в 82 усл. ед. может регистрироваться при любой из приведенной ниже сумм сопротивлений зон расположения измерительного и индифферентного электродов: 24 кОм = 12 кОм + 12 кОм; 24 кОм = 5 кОм + 19 кОм, 24 кОм = 19 кОм + 5 кОм; и т.д.

В то же время при регистрации "проводимости" в 82 усл. ед., соответствующей по Р.Фоллю "норме" при исследовании "проводимости" отведений, состояние кожного покрова в двух зонах расположения электродов может быть различным и соответствовать как нормэргическому типу реактивности при приведенном выше соотношении сопротивлений: 24 кОм = 12 кОм + 12 кОм, гипоэргическому типу реактивности при соотношении: 24 кОм = 19 кОм + 5 кОм и гиперэргическому типу реактивности при соотношении: 24 кОм = 5 кОм + 19 кОм (при анализе считаем, что сопротивление информативной зоны расположения измерительного электрода соответствует первым слагаемым рассматриваемых сумм).

Кроме того, при проведении диагностики в соответствии с методом Р.Фолля по "падению стрелки" необходимо знать за счет изменения параметров какой зоны расположения электродов (измерительного или индифферентного) происходит изменение показаний прибора; при этом, если в одной зоне происходит уменьшение "проводимости", а в другой увеличение "проводимости", то падение стрелки, определяемое по шкале регистратора устройства-аналога может не наблюдаться.

Таким образом, в устройстве-аналоге не обеспечивается контроль информативности регистрируемых значений "проводимости", что определяет снижение достоверности диагностических исследований при использовании устройства-аналога.

В определенной мере отмеченные недостатки устройства-аналога устранены в устройстве для поиска точек акупунктуры (патент России 2108086, МПК A 61 B 5/05, A 61 H 39/02. Устройство для поиска точек акупунктуры /А.Т. Селезнев (СССР), 1998 г.), выбранном в качестве второго устройства - аналога заявляемого устройства. Устройство содержит измерительный и два индифферентных электрода, дифференциальный усилитель, регистратор и управляемый источник напряжения, первый выход которого соединен с измерительным электродом, а второй выход - с первым входом дифференциального усилителя и общей шиной электропитания, вычитающее устройство, выход которого соединен со входом управляемого источника напряжения, первый вход соединен с источником эталонного напряжения, а второй вход - с регистратором и через амплитудный детектор - с выходом преобразователя "ток - напряжение", входы которого соединены соответственно с первым индифферентным электродом и выходом дифференциального усилителя, второй вход дифференциального усилителя подключен ко второму индифферентному электроду.

В настоящем устройстве-аналоге обеспечивается формирование нелинейной функции измерительных преобразований информативного электрокожного сопротивления в выходное напряжение, регистрируемое регистратором. При этом выбором параметров, используемых в устройстве элементов, может быть в определенной мере обеспечено соответствие функции преобразований устройства "эталонной кривой" Вернера, что реализует возможности достижения единства измерений при диагностических исследованиях по методу Р.Фолля. Кроме того, в настоящем устройстве обеспечивается преобразование информативного электрокожного сопротивления зоны расположения измерительного электрода при исключении влияния на результаты преобразований электрокожного сопротивления индифферентных зон. В результате этого создаются условия для определения "проводимости" каждой исследуемой зоны вне зависимости ее от электрокожного сопротивления зон расположения индифферентного электрода, что определяет повышение информативности регистрируемых показателей при использовании настоящего устройства-аналога. В то же время измерение электрокожного сопротивления в зоне расположения измерительного электрода, а не суммы электрокожных сопротивлений зон расположения измерительного и индифферентного электродов ограничивает возможности достижения единства измерений при реализации метода Р.Фолля, что вводит ограничения на использование настоящего устройства-аналога, наиболее существенно проявляемые при определении "проводимости" отведений.

Таким образом, основным недостатком известных устройств-аналогов является недостаточная достоверность регистрируемых диагностических параметров.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному техническому решению является устройство для измерения электрокожного сопротивления по патенту России на изобретение (патент по заявке N 96112705. МПК A 61 B 5/05, A 61 H 39/02. Устройство для измерения электрокожного сопротивления. /А. Т. Селезнев (СССР), заявл. 25.06.96, решение и выдаче от 19.02.98 г.), содержащее два усилителя, измерительный электрод, подключенный к первому входу первого усилителя, два пассивных электрода, компаратор, выход которого через первый электронный ключ соединен со входом первого блока памяти, две схемы совпадений, первые входы которых раздельно соединены с первым и вторым выходами триггера, выходы - раздельно подключены к первым входам первого и второго электронных ключей, второй вход первой схемы совпадения соединен с первым выходом мультивибратора и входом триггера, второй блок памяти, регистратор, третий блок памяти, третий электронный ключ, третью схему совпадения, блок выделения модуля напряжений и коммутатор, первый и второй входы которого подключены раздельно к первому и второму пассивным (индифферентным) электродам, а третий вход - к выходу первой схемы совпадений, четвертый электронный ключ, первый вход которого подключен к первым входам первой и третьей схем совпадений, второй вход подключен к первому пассивному электроду, а выход соединен через калиброванный резистор с измерительным электродом, блок вычитания, входы которого раздельно соединены через второй и третий блоки памяти с выходами второго и третьего электронных ключей, управляемый делитель напряжений, первый вход которого через блок выделения модуля напряжений соединен с выходом первого усилителя, второй вход подключен к выходу первого блока памяти, а выход - ко входу второго усилителя, и источник эталонного напряжения, при этом вторые входы второго и третьего электронных ключей объединены и подключены к выходу второго усилителя и первому входу компаратора, второй вход компаратора подключен к выходу источника эталонного напряжения, выход коммутатора соединен со вторым входом первого усилителя, второй выход мультивибратора подключен ко вторым входам второй и третьей схем совпадений, выход третьей схемы совпадений подключен к первому входу третьего электронного ключа, а вход регистратора соединен с выходом вычитающего устройства.

Названное устройство выбрано в качестве прототипа заявленного устройства как совпадающее с ним по максимальному числу признаков.

В устройстве-прототипе с помощью регистратора обеспечивается измерение значений электрокожного сопротивления в зоне расположения измерительного электрода при обеспечении линейной функции измерительных преобразований и независимости регистрируемых значений от электрокожного сопротивления индифферентной зоны, что повышает информативность регистрируемых показателей за счет исключения влияния на результаты измерений электрокожного сопротивления индифферентных зон и определяет соответствующее повышение достоверности информативных показателей. В то же время линейная функция измерительных преобразований и регистрация значений электрокожных сопротивлений, а не "проводимости" не позволяет обеспечить единство измерений при реализации диагностического метода Р. Фолля. Кроме этого, измерение электрокожного сопротивления зоны расположения измерительного электрода, а не суммы электрокожных сопротивлений зон расположения измерительного и индифферентного электродов дополнительно ограничивает условия обеспечения единства измерений, а также снижает диагностическую значимость регистрируемых параметров при проведении ряда диагностических тестов, например, при регистрации "проводимости" отведений. Это дополнительно снижает достоверность регистрируемых значений информативных параметров в процессе измерения электрокожного сопротивления при использовании устройства-прототипа, а также вводит значительные ограничения при использовании устройства прототипа для реализации диагностического медицинского метода Р.Фолля.

Таким образом, недостатки известных устройств определяются недостаточной достоверностью регистрируемых информативных показателей, определяемой требованиями обеспечения единства измерений при реализации медицинских диагностических методов и контроля соотношений значений параметров зон расположения измерительного и индифферентного электродов.

Целью изобретения является устранение отмеченных недостатков.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения электрокожного сопротивления, содержащее два усилителя, коммутатор, первый вход которого подключен к первому входу первого блока памяти (входу первого электронного ключа), второй и третий входы раздельно подключены к первому и второму индифферентным электродам, а выход - к первому входу первого усилителя, второй вход которого подключен к измерительному электроду, управляемый делитель напряжения, первый вход которого подключен к выходу первого блока памяти, а выход - к объединенным первым входам компаратора и второго блока памяти, второй вход компаратора подключен к выходу эталонного источника напряжения, а выход - ко второму входу первого блока памяти, блок вычитания, мультивибратор, регистратор и резистор, введен управляемый источник напряжения, первый выход которого подключен к измерительному электроду и второму входу первого усилителя, второй выход - к общей шине электропитания, а вход подключен к выходу блока вычитания, первый вход которого подключен к выходу эталонного источника напряжения и второму входу компаратора, а второй вход подключен к выходу второго усилителя и второму регистратору, первый вход второго усилителя подключен ко второму входу коммутатора, первому индифферентному электроду и через резистор соединен с общей шиной электропитания, а второй вход подключен к общей шине электропитания, первый выход мультивибратора подключен к первым входам коммутатора и первого блока памяти, второй выход мультивибратора подключен ко второму входу второго блока памяти, выход которого подключен к первому регистратору, выход первого усилителя подключен ко второму входу управляемого делителя напряжения.

При таком выполнении устройства для измерения электрокожного сопротивления за счет введения управляемого источника напряжения и второго регистратора обеспечивается возможность получения заданной нелинейной шкалы измерительных преобразований электрокожного сопротивления в регистрируемую "проводимость" и контроля соотношения значений электрокожного сопротивления в зоне расположения измерительного электрода и суммы электрокожных сопротивлений зон расположения измерительного и первого индифферентного электродов, что позволило повысить достоверность регистрируемых параметров путем обеспечения условий единства измерений при использовании устройства для реализации диагностического метода Р. Фолля и контроля информативности регистрируемых показателей.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 приведены диаграммы зависимостей функции передачи предлагаемого устройства от информативного сопротивления: диаграмма 1 соответствует использованию второго усилителя с линейной амплитудной характеристикой и второго регистратора с линейной шкалой измерения; диаграмма 2 - второго усилителя с нелинейным начальным участком амплитудной характеристики и второго регистратора с линейной шкалой, или второго усилителя с линейной амплитудной характеристикой и второго регистратора с нелинейной шкалой.

Устройство содержит объект исследований (участок кожного покрова), представленный в виде узла 1 (эквивалентной схемы замещения участка кожного покрова), измерительный электрод 2, первый и второй индифферентный электроды 3, 4, коммутатор 5, первый усилитель 6, резистор 7, первый блок 8 памяти, управляемый делитель 9 напряжения, управляемый источник 10 напряжения, второй усилитель 11, мультивибратор 12, компаратор 13, второй блок 14 памяти, блок 15 вычитания, первый регистратор 16, источник 17 эталонного напряжения, второй регистратор 18.

Схема 1 замещения кожного покрова представлена в виде модели Филиппсона без учета сопротивления подкожных тканей ввиду его малого значения (см. Macs Phillippe. Изучение импеданса кожи человека для низкочастотных токов. - These, dat. Ing. Univ. Nancy, 1973. - 96 p.), где R_x, R₁ и R₂ - электрокожные сопротивления в точках расположения измерительного электрода 2 и индифферентных электродов 3, 4, соответственно.

Измерительный электрод 1 выполнен в виде латунного электрода со сферической контактной поверхностью диаметром 3 мм. Первый индифферентный электрод 3 представляет собой срезок латунной трубы диаметром 20 мм и длиной 110 мм. Второй индифферентный электрод 4 выполнен в виде фиксируемого латунного электрода небольшой площади (порядка 5 - 10 см²) со специальным фиксирующим приспособлением.

Коммутатор 5 предназначен для переключения первого входа первого усилителя 6 к цепи первого 3 индифферентного электрода от цепи второго 4 индифферентного электрода при поступлении на его первый вход управляющего сигнала с первого выхода мультивибратора 12. Коммутатор 5 выполнен на двух элементах микросхемы К176КТ1 и одном элементе микросхемы K176ЛН1.

Первый усилитель 6 представляет собой дифференциальный усилитель постоянного тока с большим входным сопротивлением (100 МОм и более) и предназначен для усиления разностей потенциалов между его первым и вторым входами. Усилитель выполнен на двух микросхемах К140УД8 и одной микросхеме К154УД1 в виде масштабного дифференциального усилителя.

Резистор 7 предназначен для замыкания измерительного тока в цепи информативного сопротивления между измерительным 2 и первым индифферентным электродом 3 с выхода управляемого источника 10 напряжения. За счет включения резистора 7 последовательно с полным информативным сопротивлением (R_x+R₁) обеспечивается получение заданного вида нелинейной функции преобразования устройства для относительно небольших значений информативных сопротивлений. В качестве резистора 7 используется переменный резистор типа СПЗ-19 с сопротивлением 100 кОм, подстраиваемый при настройке устройства.

Первый блок 8 памяти предназначен для запоминания выходного напряжения компаратора 13, подаваемого на блок памяти при появлении управляющего сигнала на первом выходе мультивибратора 12. Он выполнен в виде запоминающего конденсатора, включенного на выход аналогового ключа. В качестве аналогового ключа использована микросхема К176КТ1.

Управляемый делитель 9 напряжений предназначен для изменения напряжения, подаваемого на объединенные первые входы компаратора 13 и второго блока 14 памяти по управляющему напряжению, подаваемому с выхода первого блока 8 памяти. Управляемый делитель 9 напряжения выполнен по схеме делителя напряжений на постоянном резисторе и управляемом полупроводниковом сопротивлении, в качестве которого использован полевой транзистор КП103M1.

Управляемый источник 10 напряжения предназначен для выработки выходного напряжения; пропорционального управляющему напряжению, подаваемому с выхода блока 15 вычитания. Управляемый источник 10 напряжения выполнен на микросхеме К154УД1.

Второй усилитель 11 предназначен для усиления падения напряжения, создаваемого от измерительного тока на резисторе 7. Он может быть выполнен в виде масштабного усилителя постоянного тока на микросхеме типа К154УД1 при использовании усилителя с линейной амплитудной характеристикой, а также на биполярных и полевых транзисторах при использовании усилителя в различных вариантах практической реализации предлагаемого устройства как с линейной, так и нелинейной амплитудной характеристикой.

Мультивибратор 12 предназначен для поочередного формирования сигналов управления на первом и втором его выходах. Мультивибратор 12 выполнен на микросхеме К176ЛЕ5.

Компаратор 13 предназначен для сравнения выходного напряжения управляемого делителя 9 напряжения с эталонным напряжением U₀ источника 17 эталонного напряжения. Компаратор выполнен на микросхеме К154УД1.

Второй блок 14 памяти предназначен для запоминания выходных напряжений управляемого делителя 9 напряжения в моменты времени при появлении управляющего сигнала на втором выходе мультивибратора 12. Второй блок 14 памяти выполнен аналогично первому блоку 8 памяти.

Блок 15 вычитания предназначен для формирования напряжения, пропорционального разности выходного напряжения второго усилителя 11 и эталонного напряжения U₀ источника 17 эталонного напряжения. Блок выполнен на операционном усилителе К154УД1.

Второй регистратор 16 предназначен для регистрации измеряемого значения "проводимости" в условных единицах. В качестве регистратора использован стрелочный микроамперметр типа М42103. При практической реализации одного из вариантов устройства для создания нелинейного начального участка шкалы прибора использовался полупроводниковый диод КД522А, включаемый последовательно с микроамперметром.

Источник 17 эталонного напряжения предназначен для формирования заданного постоянного эталонного напряжения U₀, подаваемого на второй вход компаратора 13 и первый вход блока 15 вычитания. Он выполнен на стабилитроне КС147А и полевом транзисторе КП103И1.

Первый регистратор 18 предназначен для регистрации процентного отношения электрокожных сопротивлений: электрокожного сопротивления R_x зоны расположения измерительного электрода 3 и суммы (R_x + R₁) электрокожных сопротивлений зон расположения измерительного 2 и первого индифферентного электрода 3. В качестве регистратора использован стрелочный микроамперметр типа М42103.

Устройство для измерения электрокожного сопротивления работает следующим образом.

Первый индифферентный электрод 3 располагается в руке пациента, второй индифферентный электрод 4 фиксируются в произвольно выбранной индифферентной области кожного покрова 1, а измерительный электрод 2 прижимается контактной поверхностью к кожному покрову в исследуемой информативной зоне (при регистрации проводимости отведений в качестве измерительного электрода 2 используется электрод, аналогичный первому индифферентному электроду 3).

При этом выходное напряжение U₁ управляемого источника 10 напряжения будет воздействовать между измерительным электродом 2 и общей шиной электропитания, в результате чего в последовательной цепи R_x, R₁, резистор 7 будет протекать измерительный ток I, значение которого можно определить на основании закона Ома для участка однородной цепи: где R - сопротивление резистора 7.

От тока I на резисторе 7 создастся падение напряжения U₂, которое будет воздействовать между первым и вторым входом второго усилителя 11, выходное напряжение которого U₃ при условии, что коэффициент усиления второго усилителя 11 равен К₂ можно представить в виде: Выходное напряжение U₃ второго усилителя будет воздействовать на второй вход блока 15 вычитания, к первому входу которого приложено эталонное напряжение U₀ источника 17 эталонного напряжения. В результате этого на выходе блока 15 вычитания сформируется напряжение U₄, которое при коэффициенте передачи блока 15 вычитания, равном К₃ будет равно: Напряжение U₄ будет воздействовать на вход управляемого источника 10 напряжения, в результате чего выходное напряжение U₁ управляемого источника 10 напряжения будет равно:

где К₄ - коэффициент передачи управляемого источника 10 напряжения.

После переходного процесса после установки измерительного электрода 2 на выходе управляемого источника 10 напряжения установится постоянное значение напряжения U₁, которое можно определить из выражения (4):

или

Подставляя значение напряжения U₁ из выражения (5) в выражение (2), получим выражение для выходного напряжения U₃ на выходе второго усилителя 11:

Выходное напряжение U₃ второго усилителя 11 подается на первый регистратор 16, используемый для регистрации параметра "проводимости" кожного покрова по значениям полного электрокожного сопротивления (R_x + R₁) между измерительным электродом 2 и первым индифферентным электродом 3.

Выражение (6) является функцией передачи заявляемого устройства измерения электрокожного сопротивления. Здесь переменным информативным параметром, используемым для регистрации "проводимости", является полное сопротивление схемы 1 замещения кожного покрова между измерительным 2 и первым индифферентным электродом 3, равное сумме соответствующих сопротивлений кожного покрова (R_x + R₁). При этом в зависимости от изменения информативного параметра (R_x + R₁) в соответствии с выражением (6) функция передачи устройства является нелинейной, вид нелинейности которой определяется параметрами используемых в устройстве элементов (К₂, К₃, К₄, R, U₀).

Выбором определенных значений параметров элементов устройства можно добиться заданной нелинейности функции преобразования устройства, соответствующей "эталонной кривой "Вернера.

Для иллюстрации отмеченного на фиг. 2 приведены диаграммы изменения выходного напряжения U₃ второго усилителя 11 в относительных значениях (в условных единицах - процентах от максимального значения напряжения U₃), определяющие функцию передачи предлагаемого устройства по шкале второго регистратора 16, от изменения информативного параметра сопротивления (R_x + R₁) при значениях К₂ = K₃ = K₄ = 1; R = 60 кОм, U₀ = 2 В.

Как видно из графиков (диаграмма 1) при использовании линейной амплитудной характеристики второго усилителя 11 в предлагаемом устройстве обеспечивается высокая степень соответствия функции преобразований "эталонной кривой" Вернера для диапазона изменения информативного электрокожного сопротивления 0 - 100 кОм. При использовании нелинейного (начального) участка амплитудной характеристики второго усилителя 11, или второго усилителя с линейной амплитудной характеристикой и второго регистратора 16 с нелинейной шкалой достигается практически полное соответствие (диаграмма 2) функции преобразований "эталонной кривой" Вернера во всем диапазоне изменения информативного параметра сопротивления (при практической реализации предлагаемого устройства для обеспечения полного соответствия функции преобразований по всем диапазоне изменения информативных параметров "эталонной кривой" Вернера можно использовать нелинейность начального участка амплитудной характеристики второго усилителя 11 путем выбора соответствующего положения рабочей точки усилительного звеня, либо использовать нелинейный начальный участок шкалы используемого второго регистратора 16, что можно обеспечить путем включения последовательно с микроамперметром регистратора 16 полупроводникового диода). Таким образом в предлагаемом устройстве с помощью второго регистратора 16 по выходному напряжению U₃ обеспечивается точное измерение электрокожного сопротивления (R_x + R₁) в выбранных значениях параметра "проводимости".

При прохождении измерительного тока I через кожный покров 1 на электрокожных сопротивлениях R_x, R₁ создаются падения напряжений U_Rx, U_R1, пропорциональные значению измерительного тока 1 и соответствующим сопротивлениям:
R_Rx = IR_x;
U_R1 = IR₁.

Значение измерительного тока в устройстве на основании выражений (1) - (6) можно представить в виде:

Как видно из выражения (7) значение измерительного тока будет изменяться в зависимости от изменения информативной суммы сопротивлений (R_x + R₁).

При измерении электрокожного сопротивления предлагаемым устройством мультивибратор 12 с небольшой частотой (5 - 10 Гц) периодически изменяют свое состояние, при котором управляющий сигнал поочередно формируется на первом и втором его выходах.

При формировании управляющего сигнала на первом выходе мультивибратора 12 этот сигнал воздействует на первый вход коммутатора 5. В результате чего выход коммутатора подключается к второму входу. При этом через коммутатор 5 первый вход первого усилителя 6 соединяется с первым индифферентным электродом 3. Второй вход первого усилителя 6 соединен с измерительным электродом 2. При этом на время действия управляющего сигнала на первом выходе мультивибратора 12 между первым и вторым входами первого усилителя 6 воздействует падение напряжения, равное сумме падений напряжений (U_Rx+U_R1), создаваемых на электрокожных сопротивлениях R_x и R₁ измерительным током I. В результате этого на выходе первого усилителя 6 формируется напряжение, U₅ равное:
U₅ = K₁I(R_x + R₁), (8)
где K₁ - коэффициент усиления первого усилителя 6.

Напряжение U₅ проходит через управляемый делитель 9 напряжения, на выходе которого напряжение U₆ будет равно:
U₆ = K₅K₁I(R_x + R₁), (9)
где K₅ - коэффициент деления управляемого делителя 9 напряжения.

Выходное напряжение U₆ управляемого делителя напряжения подается на первый вход компаратора 13, где сравнивается с эталонным напряжением U₀, подаваемым на второй его вход с источника 17 эталонного напряжения. Пропорционально сравниваемым напряжениям U₆, U₀ на выходе компаратора 13 формируется напряжение, которое через первый блок 8 памяти подается на первый вход управляемого делителя 9 напряжения. При этом в зависимости от выходного напряжения компаратора 13 происходит изменение коэффициента К₅ деления управляемого делителя 9 напряжения, в результате чего в соответствии с выражением (9) происходит изменение выходного напряжения U₆ управляемого делителя 9 напряжения. Процесс изменения коэффициента K₅ деления управляемого делителя 9 напряжения до значения K^*₅ и выходного напряжения U₆ будет происходить до тех пор, пока не наступит равенство напряжений:
U₆ = U₀. (10)
Параметры элементов устройства выбираются такими, чтобы длительность переходного процесса установления равенства (10) была меньше половины периода изменения выходного напряжения мультивибратора 12.

Из выражений (9), (10) можно определить значение коэффициента K^*₅ деления управляемого делителя 9 напряжений, соответствующего выполнению условия (10):

При переключении мультивибратора 12 в противоположное состояние управляющий сигнал формируется на втором его выходе. При этом закрывается первый вход первого блока 8 памяти и в блоке 8 памяти запоминается выходное напряжение компаратора 13, соответствующее коэффициенту деления K^*₅, при котором выполняется условие (10). Настоящее значение выходного напряжения первого блока 8 памяти удерживается постоянным в течение всего периода действия управляющего сигнала мультивибратора 12 на втором его выходе. При этом происходит переключение коммутатора 5 в состояние, при котором первый вход первого усилителя 6 подключается ко второму индифферентному электроду 4 и между входами первого усилителя 6 прикладывается падение напряжения U_Rx на электрокожном сопротивлении R_x (настоящее справедливо, поскольку при использовании первого усилителя 6 с высоким входным сопротивлением порядка 100 МОм и более электрический ток через электрокожное сопротивление R₂ практически равен нулю, и падение напряжения на сопротивлении R₂ также равно нулю).

Для данного случая на выходе первого усилителя 6 и выходе управляемого делителя 9 напряжения сформируются напряжения ^*₅ и U^*₆, значения которых можно представить:
U^*₅ = K₁IR_x; (12)
U^*₆ = K^*₅K₁IR_x, (13)
Подставляя (11) в выражение (13) и преобразовывая, получим:

Как показывает выражение (14), поскольку значение эталонного напряжения U₀ выбирается постоянным, то напряжение U^*₆ является пропорциональным отношению электрокожных сопротивлений R_x/(R_x + R₁), т.е. относительному значению электрокожного сопротивления R_x в зоне расположения измерительного электрода 2 к полному регистрируемому регистратором 16 электрокожному сопротивлению (R_x + R₁) между измерительным 2 и первым индифферентным электродом 3.

Напряжение U^*₆ запоминается вторым блоком 14 памяти, открытым на время действия управляющего сигнала на втором выходе мультивибратора 12 и регистрируется вторым регистратором 18. При следующем переключении мультивибратора 12 первый вход блока 14 памяти закрывается, и напряжение на выходе второго блока 14 памяти остается постоянным до следующего цикла переключения мультивибратора 12. Далее процесс формирования напряжения U^*₆ повторяется при периодическом переключении мультивибратора 12.

Практические испытания разработанных на основании заявляемого устройства двух вариантов приборов (в первом варианте использован второй усилитель с нелинейным начальным участком амплитудной характеристики, определяемым соответствующим выбором положения рабочей точки усилительного элемента, и второй регистратор с линейной шкалой, во втором варианте прибора использован второй усилитель с линейной амплитудной характеристикой и второй регистратор с нелинейной шкалой для начального участка характеристики, образованного включением последовательно с микроамперметром полупроводниковых диодов) показали высокое соответствие нелинейных характеристик преобразований приборов "эталонной кривой" Вернера и значительное повышение информативности регистрируемых значений электрокожного сопротивления в условных единицах "проводимости" за счет регистрации вторым регистратором параметра "информативности", определяемого относительным значением информативного электрокожного сопротивления в полном регистрируемом электрокожном сопротивлении.

Таким образом, при использовании настоящего устройства с помощью второго регистратора 16 обеспечивается регистрация электрокожного сопротивления между измерительным 2 и первым индифферентным 3 электродами в условных единицах измерения ("проводимости"), используемых при диагностических исследованиях по методу Р.Фолля, а первым регистратором 18 - относительного значения информативного сопротивления R_x в зоне расположения измерительного электрода 2 от полного регистрируемого значения электрокожного сопротивления (R_x + R₁) между измерительным 2 и первым индифферентным 3 электродами.

В результате этого обеспечивается высокая достоверность регистрируемых информативных параметров, определяемая за счет обеспечения единства измерений при реализации диагностического метода Р. Фолля при регистрации электрокожного сопротивления в условных единицах "проводимости", а также за счет регистрации информативности регистрируемых значений электрокожного сопротивления путем определения относительных значений информативных параметров электрокожного сопротивления по отношению к полному регистрируемому в соответствии с диагностическим методом Р.Фолля электрокожному сопротивлению.

Таким образом, в устройстве для измерения электрокожного сопротивления повышается точность и достоверность измерения электрокожного сопротивления в выбранных диагностических условных единицах измерений, что является основой для эффективного использования медицинских диагностических методов, в частности электропунктурного метода Р. Фолля, а также определяет высокую повторяемость метрологических характеристик приборов при их серийном производстве.

Формула изобретения

Устройство для измерения электрокожного сопротивления, содержащее два усилителя, коммутатор, первый вход которого подключен к первому входу первого блока памяти, второй и третий входы раздельно подключены к первому и второму индифферентным электродам, а выход - к первому входу первого усилителя, второй вход которого подключен к измерительному электроду, управляемый делитель напряжения, первый вход которого подключен к выходу первого блока памяти, а выход - к объединенным первым входам компаратора и второго блока памяти, второй вход компаратора подключен к выходу эталонного источника напряжения, а выход - ко второму входу первого блока памяти, блок вычитания, мультивибратор, регистратор и резистор, отличающееся тем, что в него введен управляемый источник напряжения, первый выход которого подключен к измерительному электроду, второй выход - к общей шине электропитания, а вход подключен к выходу блока вычитания, первый вход которого подключен к выходу эталонного источника напряжения, а второй вход подключен к выходу второго усилителя и второму регистратору, первый вход второго усилителя подключен ко второму входу коммутатора и через резистор соединен с общей шиной электропитания, а второй вход подключен к общей шине электропитания, первый выход мультивибратора подключен к первому входу коммутатора, второй выход мультивибратора подключен ко второму входу второго блока памяти, выход которого подключен к первому регистратору, выход первого усилителя подключен ко второму входу управляемого делителя напряжения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2