Устройство для диагностики по методу р. фолля

 

Изобретение относится к медицинской информационно-измерительной технике и может быть использовано в специализированных информационных диагностических системах и автономных приборах для лечебно-профилактических учреждений, предназначенных для проведения диагностики по методу Р. Фолля. Устройство содержит измерительный и два индифферентных электрода, три усилителя, три блока вычитания, два коммутатора, резистор, управляемый источник напряжения, мультивибратор, два блока памяти, компаратор, управляемый делитель напряжений, источник эталонного напряжения и регистратор. Это позволяет повысить точность и достоверность диагностических исследований. 1 ил., 2 табл.

Изобретение относится к медицинской информационно-измерительной технике, а именно к устройствам съема информации для диагностических исследований по параметрам кожного покрова в точках акупунктуры, используемым при реализации медицинского диагностического метода Р. Фолля, широко представленного в современной медицине.

Устройства для диагностики по методу Р. Фолля должны обеспечивать контроль энергетического состояния организма, осуществляемый путем регистрации электрических параметров выбранных зон кожной поверхности с использованием линейной относительной шкалы измерения, проградуированной в условных единицах (усл. ед.) "проводимости" (Вернер Ф. Основы электроакупунктуры - М.: ИМЕДИС, 1993. - 184 с; Крамер Ф. Учебник по электропунктуре, т. I. - М.: ИМЕДИС, 1995. - 189 с). При этом энергетическое состояние организма определяется по степени нейтрализации организмом измерительного электрического тока, пропускаемого через кожный покров, регистрируемой по электрическому сопротивлению кожного покрова между электродами прибора при точно дозированном значении измерительного тока.

При диагностических исследованиях по методу Р. Фолля могут использоваться методы, основанные на определении "проводимости" зон расположения точек акупунктуры по их электрокожному сопротивлению, а также на определении "проводимости" зон отведении по электрокожному сопротивлению между двумя специальными "ручными" ("ножными") электродами, реализация которых должна обеспечиваться используемыми диагностическими устройствами.

Достоверность проводимых диагностических исследований при использовании устройств для диагностики по методу Р. Фолля в значительной степени определяется точностью нелинейных преобразований электрокожного сопротивления в выходные параметры, регистрируемые в условных единицах "проводимости" по линейной шкале прибора для заданных значений электрического тока, вид нелинейности которых определяется в соответствии с "эталонной кривой" Вернера. При этом возможные несоответствия нелинейной функции преобразования электрокожного сопротивления и значений измерительного тока "эталонной кривой" Вернера определяют погрешности диагностических устройств, и как следствие этого - снижение достоверности диагностических исследований.

Известно устройство для диагностики по методу Р. Фолля (Voll R. Arbeitsrichtlinien fur die Elektroakupunktur. - M.L. Verlag, Hamburg, II Teil, 1963. - 102 s. ; Крамер Ф. Учебник по электропунктуре, т. I. - М: ИМЕДИС, 1995. - 189 с.), содержащее индифферентный электрод, подключенный к 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 электрокожного сопротивления, подключаемого к цепи между измерительным и индифферентным электродами для заданного измерительного тока в регистрируемые с помощью регистратора выходные значения параметров, определяемые в условных единицах "проводимости" в соответствии с "эталонной кривой" Вернера. При этом за счет включения резистора R₁ последовательно с электрокожным сопротивлением, изменения значения напряжения, подаваемого в измерительную цепь, и выбора рабочей точки усилителя на нелинейном участке амплитудной характеристики (лампового триода) обеспечивается формирование заданной нелинейной функции преобразования электрокожного сопротивления в значения "проводимости" в соответствии с "эталонной кривой" Вернера. Использование нелинейного участка характеристики лампового триода, вид нелинейности которой для разных экземпляров ламп может быть различным, является причиной возникновения погрешностей формирования заданной нелинейной функции преобразований и заданного изменения измерительного тока, что определяет снижение точности измерения электрокожного сопротивления при использовании устройства-аналога. При этом в устройстве-аналоге в процессе настройки прибора требуется выбор рабочей точки лампового триода на нелинейном участке характеристики, что определяет сложности регулировки прибора, а также в определенной степени является причиной дополнительного снижения точности измерительных преобразований.

Кроме вышеотмеченного в устройстве-аналоге обеспечивается преобразование в выходные регистрируемые значения "проводимости" электрокожного сопротивления между измерительным и индифферентным электродами, равного сумме электрокожных сопротивлений под измерительным и индифферентным электродами. В результате этого при диагностических исследованиях по параметрам точек акупунктуры на регистрируемые значения "проводимости" будет оказывать влияние электрокожное сопротивление зоны расположения индифферентного электрода, что является причиной появления погрешностей регистрируемых значений "проводимости" исследуемых диагностических точек акупунктуры.

Таким образом устройство-аналог не обеспечивает высокой точности измерительных преобразований, что определяет снижение достоверности диагностических исследований по методу Р. Фолля.

В определенной мере отмеченные недостатки устройства-аналог а устранены в устройстве для поиска точек акупунктуры (патент России 2108086, МПК А 61 В 5/05, А 61 Н 39/02. Устройство для поиска точек акупунктуры. А.Т.Селезнев, 1998 г.), которое можно использовать для диагностики по методу Р. Фолля, выбранном в качестве второго устройства-аналог а 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 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. Кроме того, в устройстве обеспечивается преобразование электрокожного сопротивления зоны расположения измерительного электрода при исключении влияния на результаты измерений электрокожного сопротивления зоны расположения индифферентного электрода. В результате этого при использовании устройства для диагностики по параметрам точек акупунктуры исключаются погрешности от влияния электрокожного сопротивления индифферентной зоны. Отсутствие в устройстве нелинейных преобразующих элементов значительно упрощает настройку и регулировку прибора, а также обеспечивает высокую степень повторяемости заданных нелинейных характеристик преобразования электрокожного сопротивления устройства.

В то же время в устройстве не обеспечивается требуемое соответствие начальных и конечных участков характеристики преобразования электрокожного сопротивления "эталонной кривой" Вернера как по виду нелинейности преобразования электрокожного сопротивления, так и по заданным значениям измерительного тока, что является причиной появления погрешностей измерений при использовании устройства-аналога, определяющих снижение достоверности диагностических исследований.

Таким образом, основными недостатками известных устройств-аналогов является недостаточная точность измерительных преобразований электрокожного сопротивления в значения электрокожной "проводимости" для заданных нормированных значений измерительного тока, определяющая снижение достоверности диагностических исследований по методу Р. Фолля.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному техническому решению является устройство для измерения электрокожного сопротивления по патенту России на изобретение (заявка 99109623, МПК А 61 В 5/05, А 61 Н 39/02. Устройство для измерения электрокожного сопротивления. А.Т. Селезнев, Н.А. Селезнева, Ю.В. Юров, заявл. 27.04.99 г., положительное решение от 09.01.2001 г), предназначенное для диагностики по методу Р. Фолля, 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, два регистратора, резистор, 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 объединенным 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.

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

В устройстве-прототипе с помощью регистратора по выходному напряжению второго усилителя обеспечивается измерительное преобразование электрокожного сопротивления в выходные сигналы, регистрируемые в условных единицах "проводимости" по линейной измерительной шкале, в значительной степени, соответствующей ''эталонной кривой" Вернера, формируемой при использовании линейных преобразующих элементов устройства, что определяет повышение точности измерительных преобразований, а следовательно, и повышение достоверности диагностических исследований по методу Р. Фолля. Кроме того, определение с помощью первого регистратора соотношения электрокожных сопротивлений в зонах расположения измерительного и индифферентного электродов позволяет дополнительно повысить достоверность диагностических показателей.

В то же время требуемая степень соответствия функции преобразования электрокожного сопротивления, а также заданное изменение значений измерительного тока в устройстве-прототипе достигается не во воем диапазоне измеряемых значений электрокожного сопротивления. Как отмечают авторы, практически полное соответствие измерительной шкалы электрокожного сопротивления "эталонной кривой" Вернера может быть достигнуто лишь при использовании дополнительно нелинейных элементов (например, полупроводниковых диодов - в цепи второго регистратора) или нелинейного участка амплитудной характеристики второго усилителя, выбираемого при настройке устройства.

Кроме того, в устройстве-прототипе обеспечивается преобразование в выходные значения "проводимости" суммы электрокожных сопротивлений зон расположения измерительного и первого индифферентного электродов, что определяет возможности появления погрешностей при диагностических исследованиях по параметрам точек акупунктуры за счет изменении электрокожного сопротивления индифферентной зоны.

Отмеченное снижает точность измерительных преобразований и является причиной снижения достоверности диагностических исследований при использовании устройства-прототипа для реализации диагностического медицинского метода Р. Фолля.

Таким образом, недостатки известных устройств определяются недостаточной точностью измерительных преобразований электрокожного сопротивления в значения выходных параметров, регистрируемых в условных единицах "проводимости", и соответствия измерительного тока нормированным значениям, определяемым "эталонной кривой" Вернера.

Целью изобретения является устранение отмеченных недостатков.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для диагностики по методу Р. Фолля, содержащее измерительный и два индифферентных электрода, два усилителя, управляемый источник напряжения, первый выход которого подключен к общей шине электропитания, а вход - к выходу блока вычитания, первый вход которого подключен к источнику эталонного напряжения и к первому входу компаратора, а второй вход подключен к выходу первого усилителя, второй вход компаратора подключен к выходу управляемого делителя напряжений и первому входу первого блока памяти, а выход компаратора подключен к первому входу второго блока памяти, второй вход которого подключен к первому выходу мультивибратора, а выход - к первому входу управляемого делителя напряжений, второй выход мультивибратора подключен ко второму входу первого блока памяти, выход которого подключен к регистратору, второй вход управляемого делителя напряжений подключен к выходу второго усилителя, вход которого подключен к выходу коммутатора, а первый вход первого усилителя подключен к выводу резистора, согласно изобретению введен второй блок вычитания, первый вход которого подключен к выходу первого усилителя, второй вход подключен к выходу третьего блока вычитания, а выход - к первому входу первого коммутатора, второй вход которого подключен к первому входу третьего блока вычитания, второму входу первого усилителя, второму выводу резистора и второму выходу управляемого источника напряжения, а третий вход подключен к первому выходу мультивибратора, второй вход третьего блока вычитания подключен к выходу второго усилителя, третий усилитель, первый вход которого подключен к первому индифферентному электроду, а выход - к первому входу второго коммутатора, выход которого подключен ко второму индифферентному электроду, при этом вторые входы третьего усилителя и второго коммутатора подключены к общей шине электропитания, а измерительный электрод - к первому входу первого усилителя.

При таком выполнении устройства для диагностики по методу Р. Фолля за счет введения второго коммутатора, третьего усилителя и двух блоков вычитания обеспечивается возможность получения с высокой точностью заданной шкалы преобразования электрокожного сопротивления в регистрируемые значения "проводимости" при нормированных значениях измерительного тока на основе использования линейных преобразующих элементов устройства для обеспечении режимов диагностики по параметрам точек акупунктуры и параметрам зон отведений, что определяет высокую достоверность диагностических показателей при реализации медицинского диагностического метода Р. Фолля.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит объект исследований (участок кожного покрова), представленный в виде узла 1 (схемы замещения кожного покрова), измерительный электрод 2, первый 3 и второй 4 индифферентные электроды, первый усилитель 5, второй блок 6 вычитания, третий блок 7 вычитания, второй коммутатор 8, резистор 9, первый коммутатор 10, второй усилитель 11, третий усилитель 12, управляемый источник 13 напряжения, мультивибратор 14, первый блок 15 вычитания, первый блок 16 памяти, компаратор 17, второй блок 18 памяти, управляемый делитель 19 напряжений, источник 20 эталонного напряжения и регистратор 21.

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

Измерительный электрод 2 выполнен в вице лагунного электрода со сферической контактной поверхностью диаметром 3 мм. Первый индифферентный электрод 3 выполнен в виде фиксируемого латунного электрода небольшой площади (порядка 2-10 см²) со специальным фиксирующим приспособлением. Второй индифферентный электрод 4 представляет собой отрезок латунной трубы диаметром 20 мм и длиной 110 мм.

Первый усилитель 5 представляет собой дифференциальный усилитель постоянного тока с большим входным сопротивлением (порядка 100 МОм и более) и предназначен для усиления падения напряжения от измерительного тока на резисторе 9 и выработки напряжения, подаваемого на вторые входы первого 15 и второго 6 блоков вычитания. Усилитель может быть выполнен на микросхемах К140УД12 и К154УД1 в виде масштабного дифференциального усилителя.

Второй блок 6 вычитания предназначен для формирования выходного напряжения, пропорционального разности выходных напряжений первого усилителя 5 и третьего блока 7 вычитания. Второй блок 6 вычитания может быть выполнен на микросхеме К154УД1 в виде масштабного вычитающего усилителя.

Третий блок 7 вычитания предназначен для формирования выходного напряжения, пропорционального разности выходных напряжений управляемого источника 13 напряжения и второго усилителя 11. Третий блок 7 вычитания может быть выполнен аналогично второму блоку 6 вычитания на микросхеме К154УД1 в виде масштабного вычитающего усилителя.

Второй коммутатор 8 предназначен для соединения второго индифферентного электрода 4 с общей шиной электропитания при реализации режима измерения с двухточечным подключением к кожному покрову, что соответствует диагностике по параметрам зон отведений, а также соединения второго индифферентного электрода 4 с выходом третьего усилителя 12 при реализации режима измерения с трехточечным подключением к кожному покрову (при проведении диагностики по параметрам точек акупунктуры). Второй коммутатор 8 может быть выполнен на двух элементах микросхемы К176КТ1 и двух элементах микросхемы К176ЛН1. В простейшем варианте устройства в качестве второго коммутатора 8 может быть использован переключатель, например, типа П2К.

Резистор 9 предназначен для замыкания измерительного тока в последовательной цепи измеряемого электрокожного сопротивления между измерительным 2 и вторым индифферентным 4 электродами с выхода управляемого источника 13 напряжения. ВГВ-19 с сопротивлением 150-200 кОм, подстраиваемый при настройке устройства.

Первый коммутатор 10 предназначен для соединения входа второго усилителя 11 с выходом управляемого источника 13 напряжения при подаче на третий вход первого коммутатора 10 управляющего сигнала с первого выхода мультивибратора 14, а также - с выходом второго блока 6 вычитания при выключении управляющего сигнала на первом выходе мультивибратора 14. Первый коммутатор 10 может быть выполнен на двух элементах микросхемы К176КТ1 и двух элементах микросхемы К176ЛН1.

Второй усилитель 11 предназначен для усиления выходного напряжения первого коммутатора 10 и передачи его в выходную цепь. Второй усилитель 11 может быть выполнен в виде масштабного усилителя постоянного тока на микросхеме К154УД1.

Третий усилитель 12 представляет собой дифференциальный усилитель постоянного тока с большим входным сопротивлением и предназначен для формирования потенциала общей точки соединения электрокожных сопротивлений R_x, R₁, R₂, равного потенциалу общей шины электропитания при реализации режима преобразований с трехточечным подключением за счет подключения второго индифферентного электрода к выходу третьего усилителя 11, а первого индифферентного электрода 3 к первому (инвертирующему) входу усилителя и подаче потенциала общей шины электропитания на второй (неинвертирующий) вход. Третий усилитель 12 выполнен аналогично первому усилителю 5.

Управляемый источник 13 напряжения предназначен для выработки выходного напряжения, пропорционального напряжению, подаваемому с выхода первого блока 15 вычитания. Управляемый источник 13 напряжения выполнен на микросхеме К154УД1 в виде масштабного усилителя.

Мультивибратор 14 предназначен для поочередной выработки на выходах управляющих сигналов, управляющих работой первого 16 и второго 18 блоков памяти, и первого коммутатора 10. Мультивибратор 14 работает в автоколебательном режиме и используется в качестве генератора прямоугольных импульсов. Мультивибратор 14 может быть выполнен на двух элементах ИЛИ микросхемы К176ЛЕ5 и частотозадающей RC-цепи.

Первый блок 15 вычитания предназначен для формирования выходного напряжения, пропорционального разности выходных напряжений источника 20 эталонного напряжения и первого усилителя 5. Первый блок 15 вычитания может быть выполнен аналогично второму блоку 6 вычитания.

Первый блок 16 памяти предназначен для запоминания выходного напряжения управляемого делителя 19 напряжения в моменты времени при подаче на второй вход первого блока 16 памяти управляющего сигнала со второго выхода мультивибратора 14. Первый блок 16 памяти выполнен на запоминающем конденсаторе и ключе, в качестве которого может быть использован один элемент микросхемы К176КТ1.

Компаратор 17 предназначен для сравнения выходного напряжения управляемого делителя 19 напряжений с напряжением источника 20 эталонного напряжения и выработки пропорционального выходного напряжения, подаваемого на первый вход второго блока 18 памяти. Компаратор 17 может быть выполнен на микросхеме К154УД1.

Второй блок 18 памяти предназначен для передачи на выход и запоминания выходного напряжения компаратора 17 при подаче на его второй вход управляющего сигнала с первого выхода мультивибратора 14. Второй блок 18 памяти выполнен аналогично первому блоку 16 памяти.

Управляемый делитель 19 напряжений предназначен для изменения выходного напряжения, пропорционально подаваемому на его первый вход выходного напряжения второго блока 18 памяти. Управляемый делитель 19 напряжений может быть выполнен на полевом транзисторе КП103И1 и постоянном резисторе.

Источник 20 эталонного напряжения предназначен для формирования заданного постоянного напряжения U₀, подаваемого на первые входы первого блока 15 вычитания и компаратора 17. Он может быть выполнен на стабилитроне КС147А и полевом транзисторе КП103И1.

Регистратор 21 предназначен для регистрации выходного измеряемого параметра в условных единицах N "проводимости" по выходному напряжению, подаваемому на регистратор 21 с выхода первого блока 16 памяти. В качестве регистратора может быть использован стрелочный микроамперметр типа М42103.

Устройство для диагностики по методу Р. Фолля работает следующим образом.

Перед использованием устройства предварительно с помощью второго коммутатора 8 необходимо выбрать режим работы устройства.

При соединении первого входа коммутатора 8 с его выходом происходит подключение второго индифферентного электрода 4 к выходу третьего усилителя 12, и устройство будет работать с трехточечным подключением к кожному покрову, обеспечивающим исключение влияния на выходные параметры электрокожных сопротивлений R₁, R₂ индифферентных зон. Настоящий режим рекомендуется при использовании устройства для диагностики по параметрам точек акупунктуры, а также может быть с успехом использован для диагностики по параметрам зон отведении.

При соединении второго входа коммутатора 8 с его выходом происходит подключение второго индифферентного электрода 4 к общей шине электропитания, и устройство будет работать с использованием двухточечного подключения к кожному покрову; рекомендуемому при проведении диагностики по параметрам зон отведении. Настоящий режим используется в известных устройствах для диагностики по методу Р. Фолля, при котором в качестве информативных параметров рассматривается сумма электрокожных сопротивлений R_x, R₂ зон расположения измерительного 2 и второго индифферентного 4 электродов. В этом случае первый индифферентный электрод 3 не используется.

Частота и скважность выходных импульсов (управляющих сигналов) мультивибратора 14 выбирается такой, чтобы длительность управляющих сигналов на выходах мультивибратора 14 была больше длительности переходных процессов, определяемой параметрами элементов устройства.

Для определения диагностических параметров по двухточечной схеме подключения к кожному покрову второй индифферентный электрод 4 располагается в руке пациента, а измерительный электрод 2 прижимается контактной поверхностью к кожному покрову в исследуемой зоне (при регистрации проводимости зон отведении в качестве измерительного электрода 2 используется электрод, аналогичный второму индифферентному электроду 4).

При этом выходное напряжение U₁ управляемого источника 13 напряжения будет воздействовать между вторым выводом резистора 9 и общей шиной электропитания. Поскольку входное сопротивление первого усилителя 5 достаточно велико (100 МОм и более), то влиянием входной цепи первого усилителя 5 можно пренебречь и считать, что выходное напряжение управляемого источника 13 напряжения будет приложено к последовательной цепи, состоящей из резистора 9 и электрокожных сопротивлений зон расположения измерительного R_x и второго индифферентного R₂ электродов.

В соответствии с диагностическим методом Р. Фолля полярность выходного напряжения U₁ управляемого источника 13 напряжения выбирается такой, чтобы потенциал измерительного электрода 2 был положительным относительно второго индифферентного электрода 4.

Под действием напряжения U₁ через последовательную электрическую цепь между вторым выводом резистора 9 и вторым индифферентным электродом 4 будет протекать измерительный ток I, значение которого можно представить на основании закона Ома для участка однородной цепи в виде: где R_x1=R_x+R₂ - общее электрокожное сопротивление между измерительным 2 и вторым индифферентным 4 электродами.

Измерительный ток I на резисторе 9 создаст падение напряжения, которое будет воздействовать между первым и вторым входами первого усилителя 5, в результате чего на выходе первого усилителя 5 сформируется напряжение U₂, которое можно представить в виде: U₂=К₁IR, (2) где K₁ - коэффициент передачи первого усилителя 5; R - сопротивление резистора 9.

Выходное напряжение U₂ первого усилителя 5 будет воздействовать на второй вход первого блока 15 вычитания, к первому входу которого приложено выходное напряжение U₀ источника 20 эталонного напряжения. В результате этого на выходе блока 15 вычитания при равенстве единице коэффициента его передачи сформируется напряжение U₃: U₃=U₀-U₂. (3) Выходное напряжение U₁ управляемого источника 13 напряжения определяется выходным напряжением U₃ первого блока 15 вычитания, подаваемым на вход управляемого источника 13 напряжения. При коэффициенте передачи К₂ управляемого источника 13 напряжения выходное напряжение U₁ можно представить в виде: U₁=К₂U₃. (4) С учетом выражений (2), (3) выражение (4) примет вид: U₁=К₂(U₀-К₁IR). (5)
В свою очередь напряжение U₁ можно выразить из выражения (1) и, подставляя полученное значение в выражение (5), получим уравнение:
I(R_x1+R)=K₂(U₀-К₁IR), (6)
из которого для измерительного тока I можно получить выражение:

Выражение (7) определяет характер изменения измерительного тока I в устройстве в зависимости от электрокожного сопротивления R_x1.

При периодическом изменении состояния мультивибратора 14 в процессе работы устройства управляющие сигналы поочередно формируются на первом и втором его выходах. В моменты времени формирования управляющего сигнала на первом выходе мультивибратора 14 открывается вход второго блока 18 памяти, а первый коммутатор 10 переходит в состояние, при котором его выход соединяется со вторым входом. В результате этого на вход второго усилителя 11 подается напряжение U₁, пропорционально которому на выходе второго усилителя 11 формируется напряжение U₄, которое при коэффициенте передачи К₃ второго усилителя 11 будет равно:
U₄=K₃U₁. (8)
Напряжение U₄ подается на вход управляемого делителя 19 напряжений, на выходе которого будет сформировано напряжение U₅:
U₅=K₄U₄, (9)
где K₄ - коэффициент передачи управляемого делителя 19 напряжений, определяемый значением входного напряжения второго блока 18 памяти.

При этом выходное напряжение U₅ управляемого делителя 19 напряжений подается на второй вход компаратора 17, к первому входу которого приложено напряжение U₀ источника 20 эталонного напряжения. В результате этого на выходе компаратора 17 пропорционально разности напряжений U₅ и U₀ формируется напряжение, которое через открытый в моменты времени формирования управляющего сигнала на первом выходе мультивибратора 14 первый вход второго блока 18 памяти проходит на его выход, изменяя входное напряжение управляемого делителя 19 напряжений, что приводит к изменению коэффициента передачи К₄ управляемого делителя 19 напряжений.

Переходной процесс изменения коэффициента передачи К₄ и выходного напряжения U₅ будет происходить до тех пор, пока выходное напряжение U₅ управляемого делителя 19 напряжений не станет равным напряжению U₀, т.е.

U₅=U₀. (10)
Длительность управляющего сигнала на первом выходе мультивибратора 14 выбирается больше длительности переходного процесса установления значения коэффициента передани K₄* управляемого делителя 19 напряжений. При этом коэффициент передачи K₄* управляемого делителя 19 напряжений после переходного процесса можно определить при выполнении условия (10) из выражений (8)-(10);
U₅=К₃К₄*U₁=U₀;

После выключения управляющего сигнала на первом выходе мультивибратора 14 второй блок 18 памяти закрывается и его выходное напряжение не изменяется в течение времени формирования управляющего сигнала на втором выходе мультивибратора 14. В результате этого во время формирования управляющего сигнала на втором выходе мультивибратора 14 коэффициент передачи К₄* управляемого делителя 19 напряжений остается постоянным.

Во время формирования управляющего сигнала на втором выходе мультивибратора 14 первый коммутатор 10 переходит в состояние, при котором его выход соединяется с первым входом, и открывается первый блок 16 памяти.

В результате этого на вход второго усилителя 11 подается выходное напряжение U₆ второго блока 6 вычитания, которое при равенстве единице коэффициента передачи второго блока 6 вычитания определяется разностью выходных напряжений U₂ первого усилителя 5 и U₇ третьего блока 7 вычитания:
U₆=U₂-U₇, (12)
где U₇ - выходное напряжение третьего блока 7 вычитания, которое пропорционально разности выходного напряжения U₁ управляемого источника 13 напряжения и U₄* второго усилителя 11:
U₇=K₅(U₁-U₄*), (13)
где K₅ - коэффициент передачи третьего блока 7 вычитания.

При этом выходное напряжение U₄* второго усилителя 11 при подключении к его входу выхода второго блока 6 вычитания будет равно:
U₄*=К₃U₆. (14)
Преобразовывая выражения (12)-(14) относительно напряжения ₄* с учетом выражения (2), получим:
U₄=К₃[U₂-K₅(U₁-U₄*)]=K₃[K₁IR-К5(U₁-U₄*)];

Подставляя в выражение (15) значение измерительного тока I, определяемого выражением (1), и преобразовывая, получим:


Пропорционально напряжению U₅* на выходе управляемого делителя 19 напряжений сформируется напряжение U₄*, равное:

Подставляя в выражение (17) значение коэффициента передачи ₄* из выражения (11), получим:

При формировании управляющего сигнала на втором выходе мультивибратора 14 напряжение U₅* проходит через первый блок 16 памяти и воздействует на регистратор 21, с помощью которого пропорционально значению напряжения U₅* регистрируются измеряемые параметры. При этом регистратор 21 имеет линейную шкалу, проградуированную в относительных значениях N условных единиц "проводимости", значения N (в процентах) которых можно представить в виде:

где U_5о - выходное напряжение первого блока 16 памяти при значении электрокожного сопротивлении R_x1=0, которое согласно выражению (18) будет равно:

Подставляя выражения (18), (20) в выражение (19), для результата измерений N, выраженного в условных единицах "проводимости" получим:

Выражения (7) и (21) определяют значения измерительного тока I и регистрируемого с помощью регистратора 21 измеряемого параметра N "проводимости" для соответствующих значений электрокожного сопротивления R_x1. Выбором параметров K₁, К₂, К₅ R и U₀ при конкретной реализации устройства можно обеспечить максимальное соответствие значений величин N и I "эталонной кривой" Вернера.

Для иллюстрации отмеченного в табл. 1 и табл. 2 приведены полученные по результатам вычислений в соответствии с выражениями (7), (21) значения измерительного тока I и выходного измеряемого параметра N "проводимости" в зависимости от измеряемых значений электрокожного сопротивления R_х1 для значений параметров преобразующих элементов устройства ₁=1,38; К₂=1; К₅=0,262; R=140 кОм; U₀=3,94 В.

Здесь же дли сравнения приведены значения измерительного тока I₀ и "проводимости" N₀, определяемые "эталонной кривой" Вернера, а также абсолютных Δ₁,Δ_N и относительных δ₁,δ_N погрешностей значений измерительного тока I и измеряемого параметра N "проводимости" для нормированных значений электрокожного сопротивления R_х1.

Как видно из приведенных таблиц в предлагаемом устройстве обеспечивается необходимое соответствие значений измерительного тока I и измеряемых параметров "проводимости" соответствующим значениям "эталонной кривой" Вернера. Так относительная погрешность значений измерительного тока в пределах измерительного диапазона электрокожных сопротивлений не превышает 4,4%, а при исключении участка диапазона (при R_х1=45 кОм) составляет не более 2,4%.

Относительная погрешность измерения электрокожного сопротивления в условных единицах "проводимости" в пределах измерительного диапазона электрокожных сопротивлений не превышает 4,4%, а при исключении участка (при R_х1= 250 кОм) составляет не более 3%.

При использовании устройства для режима трехточечного подключения к кожному покрову с помощью второго коммутатора 8 второй индифферентный электрод 4 соединяется с выходом третьего усилителя 12, к инвертирующему первому входу которого подключен первый индифферентный электрод 3, а неинвертирующий второй вход третьего усилителя 12 подключен к общей шине электропитания. В результате этого третий усилитель 12 выполняет функцию повторителя напряжений. При этом за счет большого входного сопротивления третьего усилителя 12 ток в цепи первого индифферентного электрода 3 можно считать равным нулю, и потенциал общей точки соединения электрокожных сопротивлений R_x, R₁, R₂ будет равен потенциалу общей шины электропитания. В результате этого выходное напряжение U₁ управляемого источника 13 напряжения будет приложено к последовательной цепи, состоящей из резистора 9 и электрокожного сопротивления R_x, а электрокожные сопротивления индифферентных зон R₁, R₂, не будут влиять на назначение измерительного тока I и измеряемые параметры электрокожного сопротивления.

Для описания работы устройства при трехточечном подключении будут справедливы приведенные выше выражения при условии, что в них вместо значений полного электрокожного сопротивления R_х1 будут использоваться значения электрокожного сопротивления _х.

Таким образом в предлагаемом устройстве с помощью регистратора 21 обеспечивается точное измерение электрокожного сопротивления в условных единицах "проводимости" при высокой степени соответствия значений измерительного тока и независимости результатов измерений от электрокожного сопротивления индифферентных зон, что обеспечивает высокую достоверность диагностических исследований и является основой для эффективного использования медицинских диагностических методов.

Кроме того, выполнение устройства на элементах с линейными передаточными характеристиками определяет высокую повторяемость метрологических характеристик приборов при их серийном производстве, а также минимальную сложность их настройки и регулировки.

Формула изобретения

Устройство для диагностики по методу Р. Фолля, содержащее измерительный и два индифферентных электрода, два усилителя, управляемый источник напряжения, первый выход которого подключен к общей шине электропитания, а вход - к выходу первого блока вычитания, первый вход которого подключен к источнику эталонного напряжения и к первому входу компаратора, а второй вход подключен к выходу первого усилителя, второй вход компаратора подключен к выходу управляемого делителя напряжений и первому входу первого блока памяти, а выход компаратора подключен к первому входу второго блока памяти, второй вход которого подключен к первому выходу мультивибратора, а выход - к первому входу управляемого делителя напряжений, второй выход мультивибратора подключен ко второму входу первого блока памяти, выход которого подключен к регистратору, второй вход управляемого делителя напряжений подключен к выходу второго усилителя, вход которого подключен к выходу первого коммутатора, а первый вход первого усилителя подключен к первому выводу резистора, отличающееся тем, что в него введены второй блок вычитания, первый вход которого подключен к выходу первого усилителя, второй вход подключен к выходу третьего блока вычитания, а выход - к первому входу первого коммутатора, второй вход которого подключен к первому входу третьего блока вычитания, второму входу первого усилителя, второму выводу резистора и второму выходу управляемого источника напряжения, а третий вход подключен к первому выходу мультивибратора, второй вход третьего блока вычитания подключен к выходу второго усилителя, третий усилитель, первый вход которого подключен к первому индифферентному электроду, а выход - к первому входу второго коммутатора, выход которого подключен ко второму индифферентному электроду, при этом вторые входы третьего усилителя и второго коммутатора подключены к общей шине электропитания, а измерительный электрод - к первому входу первого усилителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2