Способ измерения электрокожного сопротивления точек акупунктуры, устройство для осуществления способа и его варианты

Изобретения относятся к области медицинской диагностической информационно-измерительной техники. Способ включает наложение на точку акупунктуры измерительного и вне ее двух индифферентных электродов, выбор индифферентного электрода, потенциал которого относительно измерительного электрода имеет по модулю большее значение, подключение между измерительным и выбранным первым индифферентным электродами включенных последовательно постоянного калиброванного и переменного резисторов, изменение сопротивления переменного резистора таким образом, чтобы обеспечить равенство падения напряжения на постоянном калиброванном резисторе по модулю заданному постоянному значению напряжения, измерение разности потенциалов между измерительным и вторым индифферентным электродами, и вычисление по результатам измерений значения электрокожного сопротивления. Первый вариант устройства включает измерительный и два индифферентных электрода, два коммутатора, электронный ключ, управляемый и калиброванный резисторы, три усилителя, три блока памяти, триггер, три блока выделения модуля напряжений, два компаратора, источник эталонного напряжения, блок вычитания, мультивибратор и два регистратора. Второй вариант устройства включает измерительный и два индифферентных электрода, пять коммутаторов, электронный ключ, управляемый и калиброванный резисторы, усилитель, четыре блока памяти, два триггера, блок выделения модуля напряжений, два компаратора, источник эталонного напряжения, блок вычитания и два регистратора. Технический результат состоит в повышении точности измерений. 3 н.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к медицинской информационно-измерительной технике, а именно к способам и устройствам для съема информации при диагностических исследованиях по электрическим параметрам кожного покрова в точках акупунктуры, используемым при реализации медицинских электропунктурных методов, широко представленных в современной медицине.

Достоверность информации, получаемой при регистрации электрических параметров кожного покрова, в значительной степени определяется точностью измерения электрокожного сопротивления, которая зависит как от используемого способа измерения, так и от влияния измерительной цепи на объект исследований.

Известен способ измерения электрокожного сопротивления точек акупунктуры (А.с. СССР 1111760, МКИ A 61 H 39/02. Способ измерения электрокожного сопротивления точек акупунктуры. / A.Т.Селезнев, С.С.Селезнева, М.И.Щевелев, заявлен 28.05.82 г.), включающий наложение на точку акупунктуры измерительного и вне ее двух индифферентных электродов, измерение разности электрических потенциалов между измерительным и первым индифферентным электродами, включение между измерительным и вторым индифферентным электродами калиброванного резистора, повторное измерение разности потенциалов между измерительным и первым индифферентным электродами при подключенном калиброванном резисторе, измерение падения напряжения на калиброванном резисторе и вычисление электрокожного сопротивления по значениям измеренных разностей потенциалов, падения напряжения и сопротивлению калиброванного резистора.

В способе-аналоге осуществляется измерение электрокожного сопротивления точек акупунктуры при минимальном значении измерительного тока и исключении влияния на результаты измерений электрокожных (включая и электродные) потенциалов зон расположения измерительного и индифферентных электродов, а также электрокожного сопротивления зон расположения индифферентных электродов.

Недостатком данного способа-аналога является низкая точность измерения за счет влияния конечного значения входного сопротивления милливольтметра, используемого при реализации способа, и произвольного выбора первого и второго индифферентных электродов. При определенном сочетании разностей потенциалов между измерительным и первым индифферентным, а также измерительным и вторым индифферентным электродами (если модуль разности потенциалов между измерительным и первым индифферентным электродами будет больше модуля разности потенциалов между измерительным и вторым индифферентным электродами) при использовании известного способа возможны значительные погрешности измерения, достигающие десятков процентов даже при большом входном сопротивлении милливольтметра (порядка 100 МОм и более).

Кроме этого в способе-аналоге через электрокожное сопротивление зоны точки акупунктуры при подключении калиброванного резистора проходит постоянный измерительный ток, значение которого определяется разностью потенциалов между измерительным и первым индифферентным электродами, электрокожными сопротивлениями зон расположения измерительного и первого индифферентного электрода и сопротивлением калиброванного резистора и может изменяться в процессе проведения измерений. В результате этого будет изменяться регистрируемое электрокожное сопротивление, которое в общем случае зависит от измерительного тока, что дополнительно приведет к погрешностям измерения электрокожного сопротивления.

Таким образом, основным недостатком известного способа-аналога является низкая точность измерения электрокожного сопротивления.

В определенной мере недостатки первого способа - аналога устранены в способе измерения электрокожного сопротивления точек акупунктуры (Патент России 2132154, МПК А 61 В, А 61 Н 39/02. Способ измерения электрокожного сопротивления. / А.Т.Селезнев, Н.А.Селезнева, заявлен 21.03.97 г.), включающем наложение на точку акупунктуры измерительного и вне ее двух индифферентных электродов, подключение калиброванного резистора с известным сопротивлением между измерительным и первым индифферентным электродами, измерение разности потенциалов между измерительным и вторым индифферентным электродами при подключенном и отключенном калиброванном резисторе, изменение сопротивления калиброванного резистора таким образом, чтобы разность потенциалов между измерительным и вторым индифферентным электродами при подключении калиброванного резистора изменялась на заданное постоянное значение, измерение падения напряжения на калиброванном резисторе и вычисление электрокожного сопротивления по результатам измерений.

Настоящий способ-аналог обеспечивает измерение электрокожного сопротивления при постоянном значении падения напряжения от измерительного тока на измеряемом электрокожном сопротивлении и исключении влияния на результаты измерений электрокожных (включая и электродные) потенциалов зон расположения измерительного и индифферентных электродов, а также электрокожного сопротивления зон расположения индифферентных электродов, что определяет повышение достоверности диагностических исследований. При этом обеспечивается единство измерений с известными способами, использующими режим измерения с постоянным значением напряжения измерительного сигнала.

В то же время при использовании настоящего способа-аналога измерительный ток будет зависеть от измеряемого электрокожного сопротивления и электрокожного сопротивления зоны расположения первого индифферентного электрода, что будет приводить к дополнительным погрешностям измерения за счет нелинейности электрокожного сопротивления.

Кроме этого во втором способе-аналоге измерение осуществляют при произвольном соотношении разностей электрокожных потенциалов между измерительным и первым, а также измерительным и вторым индифферентными электродами. В результате этого, как и в первом способе-аналоге, за счет влияния конечного значения входного сопротивления милливольтметра, используемого при реализации способа, при определенном сочетании разностей потенциалов между измерительным и первым индифферентным, а также измерительным и вторым индифферентным электродами возможны значительные погрешности измерений, которые могут достигать десятков процентов даже при большом входном сопротивлении милливольтметра (порядка 100 МОм и более).

Таким образом, основным недостатком способов-аналогов является низкая точность измерения электрокожного сопротивления.

Наиболее близким к изобретению по достигаемому результату является способ измерения электрокожного сопротивления точек акупунктуры (А.с. СССР 1683745, МКИ А 61 Н 39/02. / А.Т.Селезнев, заявлен 17.11.88 г.), включающий наложение на точку акупунктуры измерительного электрода и вне ее двух индифферентных электродов, определение разности потенциалов между измерительным и каждым из индифферентных электродов и сравнение их по модулю, индифферентный электрод, потенциал которого относительно измерительного электрода имеет по модулю большее значение, называют первым индифферентным электродом, включение между измерительным и первым индифферентным электродами калиброванного резистора, измерение разности потенциалов между измерительным и вторым индифферентным электродами и падения напряжения на калиброванном резисторе и вычисление значение электрокожного сопротивления R_x точки акупунктуры по формуле:

где U₁ - разность потенциалов между измерительным и первым индифферентным электродами при отключенном калиброванном резисторе; U₂ -то же, при подключенном калиброванном резисторе; U₃ - падение напряжения на калиброванном резисторе; R₀ - сопротивление калиброванного резистора.

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

В способе-прототипе измерение электрокожного сопротивления осуществляются при минимальном значении измерительного тока и исключении влияния на результаты измерений электрокожных (включая и электродные) потенциалов зон расположения измерительного и индифферентных электродов, а также электрокожного сопротивления зон расположения индифферентных электродов.

При этом путем выбора индифферентного электрода, к которому подключают калиброванный резистор, обеспечивается повышение точности измерений за счет уменьшения составляющей погрешности от влияния входного сопротивления милливольтметра. Для реальных значений электрокожных сопротивлений при относительно большом входном сопротивлении милливольтметра (R_вх=100 МОм и более) максимальная погрешность измерения при использовании способа-прототипа определяется единицами процентов.

В то же время в способе-прототипе, как и в способах-аналогах, при проведении измерений значение измерительного тока не нормируется, что является причиной появления погрешностей за счет нелинейности электрокожного сопротивления, определяющей снижение достоверности диагностических исследований при использовании способа-прототипа.

Кроме этого для определения электрокожного сопротивления точки акупунктуры необходимо проводить математические вычисления, включающие операцию деления на измеряемое по способу падение напряжения на калиброванном резисторе, что усложняет процесс регистрации электрокожного сопротивления и является причиной снижения быстродействия устройств, реализующих способ. При этом дополнительно могут возникать погрешности вычислений, определяющие снижение точности измерения электрокожного сопротивления.

Таким образом, способ-прототип не обеспечивает требуемой точности измерения электрокожного сопротивления, что определяет снижение достоверности диагностических исследований.

Целью изобретения является устранение отмеченных недостатков. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения электрокожного сопротивления точек акупунктуры, включающему наложение на точку акупунктуры измерительного и вне ее двух индифферентных электродов, определение разности потенциалов между измерительным и каждым из индифферентных электродов и сравнение их по модулю, выбор индифферентного электрода, потенциал которого относительно измерительного электрода имеет по модулю большее значение, выбранный электрод называют первым индифферентным электродом, включение между измерительным и первым индифферентным электродами калиброванного резистора, измерение разности потенциалов между измерительным и вторым индифферентным электродами и падения напряжения на калиброванном резисторе и вычисление по формуле значения электрокожного сопротивления точки акупунктуры, между измерительным и первым индифферентным электродами включают калиброванный резистор, состоящий из включенных последовательно постоянного калиброванного и переменного резистора, затем изменяют сопротивление переменного резистора и последовательно измеряют падение напряжения на постоянном калиброванном резисторе, изменение сопротивления переменного резистора осуществляют до тех пор, пока падение напряжения на постоянном калиброванном резисторе по модулю не станет равным заданному постоянному значению напряжения, после чего измеряют разность потенциалов между измерительным и вторым индифферентным электродами и определяют по формуле электрокожное сопротивление точки акупунктуры.

При таком выполнении способа измерения электрокожного сопротивления за счет выбора индифферентного электрода и изменения сопротивления переменного резистора обеспечивается высокая точность измерения электрокожного сопротивления.

Способ заключается в том, что на исследуемый кожный покров в зоне точки акупунктуры накладывают измерительный электрод и вне ее два индифферентных электрода и закрепляют их на теле пациента. Между измерительным и каждым индифферентным электродами подключают милливольтметр постоянного тока, имеющий высокое входное сопротивление (100 МОм и более), и измеряют соответствующие разности электрокожных потенциалов. Затем сравнивают модули измеренных разностей электрических потенциалов и выбирают индифферентный электрод, для которого модуль разности электрокожных потенциалов относительно измерительного электрода имеет большее значение. Выбранный электрод называют первым индифферентным электродом. Между выбранным первым индифферентным электродом и измерительным электродами включают последовательно соединенные постоянный калиброванный и переменный резистор и измеряют падение напряжения от измерительного тока на постоянном калиброванном резисторе. Если это падение напряжения не равно заданному постоянному напряжению U₀, то изменяют сопротивление переменного резистора и последовательно измеряют падение напряжения на постоянном калиброванном резисторе. Изменение переменного резистора проводят до тех пор, пока падение напряжения на постоянном калиброванном резисторе по модулю не станет равным заданному постоянному напряжению U₀. После этого измеряют разность потенциалов между измерительным и вторым индифферентным электродами и по полученным значениям вычисляют электрокожное сопротивление точки акупунктуры по формуле:

где U₁ - разность потенциалов между измерительным и вторым индифферентным электродами при отключенном калиброванном резисторе; U₂ - то же, при подключенном калиброванном резисторе; U₀ - заданное постоянное значение напряжения; R₀ - сопротивление постоянного калиброванного резистора.

Известно устройство для измерения электрокожного сопротивления (Патент России 2121291, МПК А 61 В 5/05, А 61 Н 39/02. Устройство для измерения электрокожного сопротивления. / А.Т.Селезнев, заявлено 26.03.96 г.), содержащее 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 к второму индифферентному электроду.

В настоящем устройстве-аналоге обеспечивается измерение электрокожного сопротивления точки акупунктуры по значениям измерительного тока, протекающего через электрокожное сопротивление при постоянном падении напряжения на измеряемом сопротивлении. При этом результаты измерений не зависят от электрокожного сопротивления зоны расположения индифферентных электродов. В результате этого при использовании устройства для диагностики по параметрам точек акупунктуры исключаются погрешности от влияния электрокожного сопротивления индифферентных зон.

В то же время при проведении измерений на постоянном измерительном токе, что определяется используемыми диагностическими методами электропунктуры, за счет относительно большого значения измерительного тока, изменяющегося в зависимости от значения измеряемого электрокожного сопротивления, возможно появление погрешностей измерений от влияния поляризационных потенциалов. При этом уменьшение до минимума измерительного тока приводит к значительным погрешностям от электрокожных и электродных потенциалов.

Таким образом, основным недостатком первого устройства-аналога является недостаточная точность измерения электрокожного сопротивления.

В определенной мере недостатки первого устройства-аналога устранены в устройстве для поиска точек акупунктуры (А.с. СССР 1060185, МКИ А 61 Н 39/02, заявлено 11.08.82 г.), содержащем усилитель, к первому входу которого подключен измерительный электрод и первый выход управляемого резистора, вход которого соединен с выходом блока согласования, первый индифферентный электрод, второй индифферентный электрод, соединенный с общей шиной, повторитель напряжения, вход которого соединен с первым индифферентным электродом, первый электронный ключ, первый выход которого соединен с выходом повторителя напряжения и вторым входом усилителя, а второй выход - с вторым выходом управляемого резистора, второй усилитель, первый и второй регистраторы, последовательно соединенные второй электронный ключ, третий усилитель, первый блок памяти, компаратор, третий электронный ключ и второй блок памяти, а также мультивибратор, две схемы совпадений и триггер, вход которого подключен к выходу мультивибратора и первым входам схем совпадений, первый выход которого соединен с входом первого электронного ключа и вторым входом второй схемы совпадений, а второй выход - с вторым входом первой схемы совпадений, выход которой подключен к входу второго электронного ключа, выход усилителя соединен с выходом второго электронного ключа и через второй усилитель с вторым входом компаратора, выход второго блока памяти соединен с входом блока согласования и вторым регистратором, выход второй схемы совпадений соединен с входом третьего электронного ключа, а первый регистратор - с выходом первого блока памяти.

В устройстве-аналоге измерение электрокожного сопротивления осуществляется при минимальном значении измерительного тока, определяемом разностью электрокожных потенциалов между измерительным и первым индифферентным электродами, электрокожным сопротивлениями зоны расположения измерительного электрода и сопротивлением управляемого резистора, что обеспечивает уменьшение погрешностей измерений от влияния измерительного тока и исключение погрешностей от электродных и электрокожных потенциалов. При этом, как и в первом устройстве-аналоге, в устройстве на результаты измерений не оказывает влияние электрокожное сопротивление индифферентной зоны.

В то же время во втором устройстве-аналоге измерение электрокожного сопротивления осуществляется по сопротивлению управляемого резистора, значение которого определяется по управляющему напряжению, подаваемому на вход согласующего устройства. Использование в качестве управляемого резистора полупроводникового транзистора (биполярного или полевого), обладающих нелинейностью изменения сопротивления от управляющего сигнала, определяет возможности уменьшения точности измерений электрокожного сопротивления при использовании второго устройства-аналога.

Таким образом, недостатки известных устройств-аналогов определяются недостаточной точностью измерения электрокожного сопротивления.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному техническому решению является устройство дня измерения электрокожного сопротивления (Патент России 2121293, МПК А 61 В 5/05, А 61 Н 39/02. Устройство для измерения электрокожного сопротивления. / А.Т.Селезнев, заявлено 25.06.96 г.), содержащее два усилителя, измерительный электрод, подключенный к первому входу первого усилителя, два индифферентных электрода, компаратор, выход которого через первый электронный ключ соединен с 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 совпадений соединен с первым выходом мультивибратора и входом триггера, второй блок памяти, регистратор, третий блок памяти, третий электронный ключ, третью схему совпадений, блок выделения модуля напряжений и коммутатор, первый и второй входы которого раздельно подключены к первому и второму 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 индифферентному 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 - к 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 с вторым входом первого усилителя, второй выход мультивибратора подключен к 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 заявляемых вариантов устройств как совпадающее с ними по максимальному числу признаков.

В устройстве-прототипе измерение электрокожного сопротивления осуществляется при минимальном значении измерительного тока и исключении погрешностей измерения от электродных, электрокожных и кожнополяризационных потенциалов, а также от электрокожных сопротивлений индифферентной зоны.

В то же время значение измерительного тока при использовании устройства-прототипа определяется разностью электрокожных потенциалов между измерительным и первым индифферентным электродами, электрокожными сопротивлениями зоны расположения измерительного и первого индифферентного электродов, а также сопротивлением калиброванного резистора. В результате этого измерение электрокожного сопротивления разных информативных зон, имеющих разные электрокожные потенциалы и разное электрокожное сопротивление, будет осуществляться при разных значениях измерительного тока, что будет приводить к погрешностям измерений устройства-прототипа за счет нелинейности электрокожного сопротивления.

Устранение отмеченного недостатка путем использования калиброванных резисторов с разным сопротивлением практически не реализуемо, поскольку для поддержания заданного значения измерительного тока потребуется большое количество калиброванных резисторов, число которых будет определяться требуемой точностью поддержания заданного значения измерительного тока. При этом в устройство потребуется ввести элементы с изменяемыми коэффициентами передачи в зависимости от сопротивлений подключаемых калиброванных резисторов. Использование же в качестве калиброванного резистора переменного резистора не допустимо, т.к. параметры преобразующих элементов устройства выбираются с учетом его сопротивления.

Отмеченное определяет погрешности измерений электрокожного сопротивления устройства-прототипа.

Таким образом, основные недостатки известных устройств определяются недостаточной точностью измерения электрокожного сопротивления.

Целью изобретения является устранение отмеченных недостатков.

Поставленная цель в первом варианте устройства достигается тем, что в устройство для измерения электрокожного сопротивления, содержащее два усилителя, измерительный электрод, подключенный к первому выводу калиброванного резистора и первому входу первого усилителя, второй вход первого усилителя подключен к выходу коммутатора, первый и второй входы которого раздельно подключены к первому и второму индифферентным электродам, выход первого усилителя подключен к входу блока выделения модуля напряжений, электронный ключ, вход которого подключен к выходу мультивибратора, три блока памяти, блок вычитания, входы которого раздельно подключены к выходам первого и второго блоков памяти, а выход - к регистратору, компаратор, вход которого подключен к выходу источника эталонного напряжения, а выход - к входу третьего блока памяти, введены два блока выделения модуля напряжений, третий усилитель, первый вход которого подключен к первым входам первого и второго усилителей, второй вход подключен к выходу второго коммутатора и второму входу электронного ключа, а выход через второй блок выделения модуля напряжений соединен с первым входом второго компаратора, первый и второй входы второго коммутатора раздельно подключены к второму и первому входам первого коммутатора, третьи входы первого и второго коммутаторов объединены и подключены к выходу триггера, первый вход которого подключен к выходу второго компаратора, второй регистратор, подключенный к выходу второго блока памяти, первые входы первого и второго блоков памяти объединены и подключен к выходу первого блока выделения модуля напряжений и второму входу второго компаратора, вторые входы первого и третьего блоков памяти подключены к первому выходу мультивибратора, второй вход второго блока памяти - к второму выходу мультивибратора и второму входу триггера, второй вход первого компаратора через третий блок выделения модуля напряжений соединен с выходом второго усилителя, второй вход которого подключен к второму выводу калиброванного резистора и первому входу управляемого резистора, второй вход управляемого резистора подключен к выходу третьего блока памяти, а выход - к выходу электронного ключа.

Поставленная цель во втором варианте устройства достигается тем, что в устройство для измерения электрокожного сопротивления, содержащее измерительный электрод, подключенный к первому выводу калиброванного резистора и первому входу усилителя, коммутатор, первый и второй входы которого раздельно подключены к первому и второму индифферентным электродам, выход первого усилителя подключен к входу блока выделения модуля напряжений, три блока памяти, блок вычитания, вход которого подключен к выходу первого блока памяти, а выход - к регистратору, компаратор, вход которого подключен к выходу источника эталонного напряжения, мультивибратор, выход которого подключен к первому входу схемы совпадений, триггер и электронный ключ, введены четыре коммутатора, первый и второй входы второго коммутатора раздельно подключены к второму и первому входам первого коммутатора, третьи входы первого и второго коммутаторов объединены и подключены к выходу первого триггера, первые входы третьего и четвертого коммутаторов подключены к второму выходу мультивибратора и входу второго триггера, вторые входы третьего и четвертого коммутаторов подключены к выходу второго триггера, второму входу схемы совпадений, первому входу электронного ключа и первому входу первого триггера, третий вход третьего коммутатора подключен к второму входу усилителя, третий вход четвертого коммутатора подключен к выходу блока выделения модуля напряжений, первый и четвертый выходы третьего коммутатора объединены и подключены к выходу первого коммутатора, второй выход третьего коммутатора подключен к выходу второго коммутатора и второму входу электронного ключа, третий вход третьего коммутатора подключен к второму выводу калиброванного резистора и первому входу управляемого резистора, первый выход четвертого коммутатора через второй блок памяти соединен с первыми входами пятого коммутатора и второго компаратора, второй выход четвертого коммутатора через четвертый блок памяти соединен с вторыми входами пятого коммутатора и второго компаратора, третий выход четвертого коммутатора подключен к второму входу первого компаратора, четвертый выход четвертого коммутатора подключен к входу первого блока памяти, второй вход первого триггера подключен к выходу второго компаратора и третьему входу пятого коммутатора, выход которого подключен к второму входу блока вычитания и второму регистратору, выход схемы совпадений подключен к первому входу третьего блока памяти, второй вход которого подключен к выходу первого компаратора, а выход - к второму входу управляемого резистора, выход которого подключен к выходу электронного ключа.

При таком выполнении устройств для измерения электрокожного сопротивления за счет введения двух блоков выделения модуля напряжений, третьего усилителя, второго коммутатора, второго компаратора, второго регистратора, третьего блока выделения модуля напряжений и управляемого резистора в первом варианте устройства, а также за счет введения четырех коммутаторов, второго триггера, управляемого резистора, второго компаратора, второго регистратора и двух блоков памяти во втором варианте устройства обеспечивается возможность получения высокой точности измерений электрокожного сопротивления, определяемой использованием постоянного значения измерительного тока и исключением возможностей выполнения условий возникновения погрешностей измерений за счет влияния измерительной цепи на объект исследований при неблагоприятном соотношении электродных и электрокожных потенциалов индифферентных электродов.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена функциональная схема варианта устройства, поясняющего осуществление предлагаемого способа, на фиг.2, фиг.3 - функциональные схемы первого и второго вариантов предлагаемых устройств.

Согласно предлагаемому способу и вариантам устройств схема замещения объекта исследований (участка кожного покрова) представлена в виде узла 1, измерительный электрод 2, первый 3 и второй 4 индифферентные электроды, первый 6 и второй 5 коммутаторы, ключ (электронный ключ) 7, переменный (управляемый) резистор 8, переключатель 9, постоянный калиброванный резистор 10, милливольтметр 11 постоянного тока, третий усилитель 12, первый усилитель 13, второй усилитель 14, третий блок 15 памяти, первый триггер 16, второй блок 17 выделения модуля напряжений, первый блок 18 выделения модуля напряжений, третий блок 19 выделения модуля напряжений, первый компаратор 20, источник 21 эталонного напряжения, второй компаратор 22, первый блок 23 памяти, блок 24 вычитания, второй блок 25 памяти, мультивибратор 26, первый регистратор 27, второй регистратор 28, распределитель 29 импульсов, третий коммутатор 30, схема 31 совпадений, второй триггер 32, четвертый коммутатор 33, пятый коммутатор 34 и четвертый блок 35 памяти.

Схема 1 замещения кожного покрова представлена в виде модели Шеффера без учета сопротивления подкожных тканей (см. Macs Phillippe. Изучение импеданса кожи человека для низкочастотных токов. - These. dat. Ing. Univ. Nancy, 1973. - 96 р.), где E₁, Е₂ и Е₃ - электрокожные (в общем случае включающие и электродные) потенциалы, a R_X, R₁ и R₂ - электрокожные сопротивления в точках расположения измерительного электрода 2, первого и второго индифферентных электродов 3, 4 соответственно.

Измерительный электрод 2 может быть выполнен в виде латунного электрода со сферической контактной поверхностью диаметром 3 мм, первый индифферентный электрод 3 - в виде отрезка латунной трубы диаметром 20 мм и длиной 110 мм, второй индифферентный электрод 4 - в виде фиксируемого латунного электрода небольшой площади (порядка 5÷10 см²) со специальным фиксирующим приспособлением.

Второй 5 и первый 6 коммутаторы предназначены для переключения измерительной цепи при выборе индифферентного электрода. В качестве коммутаторов 5, 6 в простейшем варианте устройства для реализации способа измерения можно использовать переключатели (например, типа П2К), в первом и втором вариантах устройства можно использовать коммутаторы, выполненные на элементах микросхемы типа К176КТ1 или К561КП2.

Ключ (электронный ключ) 7 предназначен для подключения к измерительной цепи включенных последовательно постоянного калиброванного резистора 10 и переменного (управляемого) резистора 8. В качестве ключа 7 в простейшем варианте устройства можно использовать переключатель, например типа П2К, в первом и втором вариантах устройства ключ 7 выполняется в виде электронного ключа на одном элементе микросхемы типа К176КТ1.

Переменный (управляемый) резистор 8 предназначен для изменения значения измерительного тока. В качестве переменного резистора 8 в простейшем варианте устройства можно использовать переменный резистор, например типа СП-3, с сопротивлением 100-500 кОм, в вариантах устройства в качестве управляемого резистора может быть использован полевой или биполярный транзистор, например типов КП103И, КТ503Г.

Переключатель 9 предназначен для переключения входа милливольтметра 11 для измерения соответствующей разности потенциалов или падения напряжения. В качестве переключателя 9 можно использовать любой малогабаритный переключатель, например типа П2К.

Постоянный калиброванный резистор 10 совместно с переменным (управляемым) резистором 8 предназначен для создания замкнутой цепи прохождения измерительного тока через измеряемое электрокожное сопротивления R_x при включении ключа (электронного ключа) 7. В качестве постоянного калиброванного резистора 10 можно использовать точный постоянный резистор типа ПТМН-0,5 с сопротивлением 10-100 кОм, выбираемым при настройке устройства в зависимости от заданного значения измерительного тока.

Милливольтметр 11 предназначен для измерения падения напряжения на постоянном калиброванном резисторе 10 и разности потенциалов между измерительным и индифферентными электродами. В качестве милливольтметра 11 может быть использован милливольтметр постоянного тока, имеющий высокое входное сопротивление (порядка 100 МОм и более).

Третий усилитель 12 предназначен для усиления разности потенциалов между измерительным электродом 2 и выходом второго коммутатора 5 и представляет собой дифференциальный усилитель постоянного тока с большим входным сопротивлением (порядка 100 МОм). Усилитель может быть выполнен на микросхемах типа К140УД12 и К154УД1 в виде масштабного дифференциального усилителя.

Первый усилитель 13 предназначен для усиления разности потенциалов между измерительным электродом 2 и выходом первого коммутатора 6. Первый усилитель 13 может быть выполнен аналогично третьему усилителю 12.

Второй усилитель 14 предназначен для усиления падения напряжения от измерительного тока на постоянном калиброванном резисторе 10 и может быть выполнен аналогично третьему усилителю 12.

Третий блок 15 памяти предназначен дня запоминания выходного напряжения первого компаратора 20 при подаче на его первый вход управляющего сигнала и может быть выполнен в виде запоминающего конденсатора и входного электронного ключа, в качестве которого можно использовать элемент микросхемы К176КТ1.

Триггер 16 (первый триггер 16 во втором варианте устройства) предназначен для управления первым 6 и вторым 5 коммутаторами. В качестве триггера 16 может быть использован один элемент микросхемы типа К176ТВ1.

Второй блок 17 выделения модуля напряжений предназначен для формирования на выходе однополярного напряжения, пропорционального модулю выходного напряжения третьего усилителя 12. Второй блок 17 выделения модуля напряжений может быть выполнен на двух микросхемах типа К154УД1.

Первый блок 18 выделения модуля напряжений предназначен для формирования выходного напряжения, пропорционального модулю выходного напряжения первого усилителя 13, и может быть выполнен аналогично второму блоку 17 выделения модуля напряжений.

Третий блок 19 выделения модуля напряжений предназначен для формирования выходного напряжения, пропорционального модулю выходного напряжения второго усилителя 14, и выполнен аналогично второму блоку 17 выделения модуля напряжений.

Первый компаратор 20 предназначен для формирования выходного напряжения, пропорционального разности входных напряжений. Первый компаратор 20 может быть выполнен в виде дифференциального усилителя с большим коэффициентом усиления на микросхеме типа К154УД1.

Источник 21 эталонного напряжения предназначен для формирования постоянного стабилизированного эталонного напряжения. В качестве источника 21 эталонного напряжения можно использовать стабилизированный источник электропитания.

Второй компаратор 22 предназначен для сравнения выходных напряжений первого 16 и второго 17 блоков выделения модуля напряжений в первом варианте устройства и выходных напряжений второго 25 и четвертого 35 блоков памяти во втором варианте устройства. Второй компаратор 22 может быть выполнен аналогично первому компаратору 20.

Первый блок 23 памяти предназначен для запоминания выходного напряжения первого блока 18 выделения модуля напряжений в моменты времени воздействия на его вход управляющего сигнала с первого выхода мультивибратора 26 в первом варианте устройства и напряжения, формируемого на четвертом выходе четвертого коммутатора 33 во втором варианте устройства. Первый блок 23 памяти может быть выполнен аналогично третьему блоку 15 памяти, при этом во втором варианте устройства аналоговый ключ первого блока 23 памяти не используется.

Блок 24 вычитания предназначен для формирования выходного напряжения, пропорционального разности входных напряжений. Блок 24 вычитания может быть выполнен на микросхеме К154УД1 в виде масштабного вычитающего усилителя.

Второй блок 25 памяти предназначен для запоминания выходного напряжения первого блока 18 выделения модуля напряжений в моменты времени воздействия на его вход управляющего сигнала с второго выхода мультивибратора 26 в первом варианте устройства и напряжения, формируемого на первом выходе четвертого коммутатора 33 во втором варианте устройства Второй блок 25 памяти может быть выполнен аналогично первому блоку 23 памяти.

Мультивибратор 26 предназначен для последовательного формирования на выходах управляющих сигналов, обеспечивающих управление работой устройства, и может быть выполнен в виде симметричного мультивибратора на двух элементах микросхемы типа К176ЛЕ5.

Первый регистратор 27 предназначен для регистрации выходного напряжения блока 24 вычитания, пропорционального измеряемому электрокожному сопротивлению. В качестве первого регистратора 27 может быть использован стрелочный микроамперметр типа М42103.

Второй регистратор 28 предназначен для регистрации выходного напряжения устройства, пропорционального модулю разности электрокожных потенциалов зон расположения измерительного электрода 2 и одного из индифферентных электродов 3, 4. В качестве второго регистратора 28 может быть использован стрелочный микроамперметр типа М42103.

Распределитель 29 импульсов предназначен для формирования сигналов, управляющих работой второго варианта устройства и включает мультивибратор 26, второй триггер 32 и схему совпадений 31. С помощью распределителя 29 импульсов периодически повторяемые циклы работы второго варианта устройства разделяются на четыре такта: в первом такте выходные сигналы распределителя импульсов отсутствуют, во втором такте формируется управляющий сигнал на первом выходе мультивибратора 26, в третьем такте управляющий сигнал формируется на выходе схемы 31 совпадений и первом выходе второго триггера 32, в четвертом такте управляющий сигнал формируется на выходе второго триггера 32.

Третий коммутатор 30 предназначен дня переключения второго входа усилителя 13 к соответствующим измерительным цепям, подключенным к выходам третьего коммутатора 30, в зависимости от воздействующих на его первый и второй входы управляющих сигналов распределителя 29 импульсов. Третий коммутатор 30 может быть выполнен в виде селектора (мультиплексора) на одном элементе микросхемы типа К561КП2.

Схема 31 совпадений предназначена для формирования управляющего сигнала в третьи периоды работы устройства и может быть выполнена на двух элементах микросхемы типа К176ЛА7.

Второй триггер 32 предназначен дня формирования выходных импульсов распределителя 29 импульсов и выполнен аналогично первому триггеру 16 с использованием только одного входа.

Четвертый коммутатор 33 предназначен для подключения выхода блока 18 выделения модуля напряжений в зависимости от воздействующих на первый и второй входы четвертого коммутатора 33 управляющих импульсов к соответствующим электрическим цепям. Четвертый коммутатор 33 может быть выполнен в виде селектора (мультиплексора) на элементе микросхемы типа К561КП2.

Пятый коммутатор 34 предназначен для подачи на вход блока 24 вычитания выходного напряжения второго 25 или четвертого 35 блоков памяти в зависимости от управляющего сигнала, воздействующего на его третий вход. Пятый коммутатор 34 может быть выполнен на элементе микросхемы типа К561КП2 при использовании ее двух выходов и одного управляющего входа.

Четвертый блок 35 памяти предназначен для запоминания выходного напряжения, подаваемого с второго выхода четвертого коммутатора 33. Четвертый блок 35 памяти может быть выполнен аналогично второму блоку 25 памяти.

Способ измерения электрокожного сопротивления в точках акупунктуры осуществляется следующим образом.

Индифферентные электроды 3, 4 размещают в выбранной индифферентной зоне кожного покрова, а измерительный электрод 2 контактной поверхность прижимают в зоне точки акупунктуры.

С помощью переключателя 9 и коммутаторов 5, 6 милливольтметр 11 поочередно подключают к электрическим цепям между измерительным 2 и первым 3, а также измерительным 2 и вторым 4 индифферентными электродами и измеряют соответствующие разности потенциалов U_1-1, U_1-2:

Полученные значения напряжений сравнивают между собой и определяют индифферентный электрод, имеющий по модулю максимальный потенциал относительно измерительного электрода 2. Этот индифферентный электрод называют первым индифферентным электродом.

После этого коммутаторы 5, 6 устанавливают в положение, при котором ключ 7 будет подключен к первому индифферентному электроду. Пусть это будет первый индифферентный электрод 3. Если разности потенциалов U_1-1 и U_1-2 по модулю равны между собой, то необходимо изменить место расположения одного из индифферентных электродов и затем повторить проведенные операции.

После выбора индифферентного электрода с помощью переключателя 9 милливольтметр 11 подключают к постоянному калиброванному резистору 10 и с помощью ключа 7 включают между измерительным электродом 2 и выбранным первым индифферентным электродом 3 последовательно включенные постоянный калиброванный резистор 10 и переменный резистор 8.

В результате этого в замкнутой электрической цепи, состоящей из постоянного калиброванного резистора 10, переменного резистора 8, электрокожных сопротивлений R_x, R₁ и источников электрокожных потенциалов E₁, Е₂, будет протекать измерительный ток I, значение которого на основании закона Ома можно представить в виде:

где R₀ и R₃ сопротивления постоянного калиброванного резистора 10 и переменного резистора 8 соответственно.

При этом от измерительного тока I на постоянном калиброванном резисторе 10 создастся падение напряжения U₃, равное:

Затем осуществляют изменение сопротивления R₃ переменного резистора 8. В результате чего в соответствии с выражением (2) будет изменяться ток I, а также падение напряжения U₃.

Изменение сопротивления переменного резистора 8 осуществляют до тех пор, пока напряжение U₃ по модулю не станет равным заданному постоянному напряжению U₀, т.е.:

Из выражений (3), (4) дня измерительного тока I можно записать:

Поскольку U₀ и R₀ имеют постоянные значения, то измерительный ток I также будет иметь постоянное значение, равное I₀, которое не будет зависеть от электрокожных потенциалов E₁, Е₂ и электрокожных сопротивлений R_x, R₁ при соответствующем выбранном индифферентном электроде.

После установки необходимого значения сопротивления переменного резистора 8 при выполнении условия (4) с помощью переключателя 9 милливольтметр 11 подключают к второму (по классификации после выбора первого индифферентного электрода) индифферентному электроду - второму индифферентному электроду 4 в рассматриваемом примере и измеряют разность потенциалов U₂ между измерительным 2 и соответствующим индифферентным электродом, которую можно представить в виде (6) с учетом, что через электрокожное сопротивление R_x протекает ток I₀:

Из выражения (6) можно представить значение измеряемого электрокожного сопротивления R_x:

С учетом выражений (1), (5) выражение (7) можно представить в виде:

где U₁ - падение напряжения между измерительным и вторым индифферентным электродом (в рассматриваемом примере индифферентным электродом 4), т.е. U₁=U_1-2.

В выражении (8) после проведения вышерассмотренных операций значения напряжении U₁, U₂ известны, а значения U₀, R₀ заданы в соответствии с выражением (5) измерительным током I₀, а следовательно, из выражения (8) можно вычислить измеряемое электрокожное сопротивление.

Требуемое значение измерительного тока I₀ при реализации способа определяется выбором значений U₀, R₀. При этом для обеспечения работоспособности предложенного способа значение измерительного тока I₀ не должно выбираться больше максимально возможного тока I_max в измерительной цепи, определяемого в соответствии с выражением (2) параметрами зон расположения измерительного и индифферентного электродов при значении сопротивления R₃ переменного резистора 8, равном нулю, и максимально возможных значениях электрокожных сопротивлений R_x и R₁:

Первый вариант устройства для измерения электрокожного сопротивления (фиг.2) работает следующим образом.

Предположим, что в начальный момент времени триггер 16 находится в состоянии, при которым на его выходе управляющий сигнал отсутствует (равен нулю). При этом первый 6 и второй 5 коммутаторы находятся в состояниях, при которых их выходы соединены с вторыми входами. В результате этого второй вход первого усилителя 13 подключен к второму индифферентному электроду 4, а второй вход третьего усилителя 12 подключен к первому индифферентному электроду 3.

С помощью первого усилителя 13 и первого блока 18 выделения модуля напряжений на выходе блока 18 выделения модуля напряжений формируется напряжение U₄, определяемое разностью потенциалов измерительного 2 и второго индифферентного электрода 4. При периодическом формировании на выходах мультивибратора 26 управляющих сигналов электронный ключ 7 будет открыт в моменты времени формирования управляющего сигнала на первом выходе мультивибратора 26 и закрыт в моменты времени формировании управляющего сигнала на втором выходе мультивибратора 26.

В моменты времени, соответствующие закрытому состоянию электронного ключа 7, электрическая цепь, состоящая из последовательно соединенных постоянного калиброванного резистора 10 и управляемого резистора 8, будет отключена от выхода второго коммутатора 5, и через измеряемое электрокожное сопротивление R_x не будет протекать измерительный ток.

В результате этого в соответствующие моменты времени при закрытом электронном ключе 7 на выходе первого блока 18 выделения модуля напряжений напряжение U_4-1 можно представить в виде:

где K₁ - общий коэффициент передачи последовательного канала передачи напряжения, состоящего из первого усилителя 13 и блока 18 выделения модуля напряжений.

С помощью третьего усилителя 12 и второго блока 17 выделения модуля напряжений в отмеченные моменты времени при закрытом электронном ключе 7 на выходе второго блока 17 выделения модуля напряжений будет воздействовать напряжение U_5-1, которое можно представить в виде:

где К₂ - общий коэффициент передачи последовательного канала передачи напряжения, состоящего из третьего усилителя 12 и блока 17 выделения модуля напряжений.

Напряжения U_5-1 и U_4-1 будут воздействовать на первый и второй входы второго компаратора 22. В результате этого при условии, что напряжение U_4-1 будет больше напряжения U_5-1, на выходе второго компаратора 22 сформируется управляющий сигнал, который будет воздействовать на первый (счетный) вход триггера 16. В результате этого при воздействии на второй вход триггера 16 управляющего сигнала с второго выхода мультивибратора 26, открывающего счетный вход триггера 16, триггер 16 изменит состояние на противоположное. При этом произойдет изменение состояний первого 6 и второго 5 коммутаторов, и их выходы замкнутся на первые входы, что приведет к переключению индифферентных электродов, которое в соответствии с рассмотренным выше способом измерения электрокожного сопротивления должно осуществляться для обеспечения условия подключения к цепи управляемого резистора 8 индифферентного электрода, имеющего по модулю максимальный потенциал относительно измерительного электрода 2.

Таким образом, рассмотренное выше условие: U_4-1 > U_5-1 соответствует требованиям проведения переключения индифферентных электродов.

Если же напряжение U_4-1 < U_5-1, то на выходе второго компаратора 22 не произойдет формирования управляющего сигнала, и триггер 16 при воздействии на его второй вход разрешающего сигнала с второго выхода мультивибратора 26 не изменит своего состояния, и переключения индифферентных электродов не произойдет, что соответствует рассмотренному выше способу измерения электрокожного сопротивления.

Выбор индифферентного электрода происходит в моменты времени формирования управляющего сигнала на втором выходе мультивибратора 26.

При изменении состояния мультивибратора 26 на противоположное электронный ключ 7 перейдет в открытое состояние, при котором к цепи между измерительным электродом 2 и первым (по новой классификации после выбора индифферентных электродов) индифферентным электродом подключится последовательная электрическая цепь, состоящая из постоянного калиброванного резистора 10 и управляемого резистора 8.

В результате этого в замкнутой электрической цепи между измерительным 2 и первым (по новой классификации) индифферентным электродами будет протекать измерительный ток I, значение которого определяется выражением (2) (будем считать в качестве примера, что после выбора индифферентных электродов переключения электродов не произошло, а следовательно, нумерация электродов не изменилась).

Протекающий измерительный ток создаст на постоянном калиброванном резисторе 10 падение напряжения U₃, соответствующее выражению (3).

Пропорционально напряжению U₃ с помощью второго усилителя 14 и третьего блока 19 выделения модуля напряжений на выходе блока 19 выделения модуля напряжений будет сформировано напряжение U₆, которое можно представить в виде:

где К₃ суммарный коэффициент передачи последовательного канала, состоящего из второго усилителя 14 и третьего блока 19 выделения модуля напряжений.

Напряжение U₆ будет воздействовать на второй вход первого компаратора 20, к первому входу которого приложено выходное напряжение U₀ источника 21 эталонного напряжения. Пропорционально разности напряжений U₆ и U₀ на выходе первого компаратора 20 сформируется напряжение, которое через открытый в моменты времени формирования управляющего сигнала на первом выходе мультивибратора 26 третий блок 15 памяти будет воздействовать на второй вход управляемого резистора 8. В результате этого сопротивление R₃ управляемого резистора 8 будет изменяться, что приведет к изменению в соответствии с выражением (2) измерительного тока I, а следовательно, и падению напряжения U₃ на постоянном калиброванном резисторе 10.

Процесс изменения выходного напряжения первого компаратора 20, сопротивления R₃ управляемого резистора 8 и напряжения U₆ будет проходить до тех пор, пока не будет достигнуто равенство входных напряжений первого компаратора 20, т.е:

Или в соответствии с выражением (12):

Из выражения 14 можно записать выражение для измерительного тока I₀ после переходного процесса установления сопротивления управляемого резистора 8:

В соответствии с выражением (15) значение измерительного тока при использовании устройства будет оставаться постоянным, поскольку определяется заданным напряжением U₀, сопротивлением R₀ постоянного калиброванного резистора 10 и коэффициентом передачи К₃.

При формировании управляющего сигнала на первом выходе мультивибратора 26 открыт первый блок 23 памяти, и выходное напряжение первого блока 18 выделения модуля напряжений в соответствующие моменты времени проходит в первый блок 18 памяти и запоминается в нем. В результате этого на выходе первого блока 23 памяти сформируется напряжение U_4-2, которое при равенстве единице коэффициента передачи первого блока 23 памяти будет равно:

После изменения состояния мультивибратора 26 на противоположное управляющий сигнал будет сформирован на его втором выходе. В результате этого электронный ключ 7 перейдет в закрытое состояние и в измерительной цепи произойдет выключение измерительного тока I₀. При этом между входами первого усилителя 13 будет воздействовать напряжение, определяемое разностью потенциалов измерительного электрода 2 и выбранного (в рассматриваемом примере) второго индифферентного электрода 4.

В результате этого на выходе первого блока 18 выделения модуля напряжений сформируется напряжение U_4-3, равное:

Выражение (17) в рассматриваемом примере соответствует выражению (10), поскольку в рассматриваемом примере не проведено переключение индифферентных электродов.

Напряжение U_4-3 при воздействии управляющего сигнала на втором выходе мультивибратора 26 запоминается во втором блоке 25 памяти. При изменении состояния мультивибратора 26 второй блок 25 памяти закрывается и его выходное напряжение остается постоянным до следующего цикла работы устройства.

Выходное напряжение U_4-3 второго блока 25 памяти воздействует на вход второго регистратора 28 и первый вход блока 24 вычитания, на второй вход которого подается выходное напряжение U_4-2 первого блока 23 памяти. В результате этого на выходе блока 24 вычитания сформируется напряжение U₇, которое при коэффициенте передачи K₄ блока 24 вычитания можно представить в виде:

что с учетом выражений (16), (17) можно переписать:

Подставляя в выражение (18) выражение 15, получим:

Таким образом, выходное напряжение U₇ блока 24 вычитания пропорционально измеряемому электрокожному сопротивлению R_x. Это напряжение подается на первый регистратор 27, с помощью которого осуществляется определение значений измеряемого электрокожного сопротивления.

С помощью второго регистратора 28 обеспечивается регистрация значений выходного напряжения U_4-3 второго блока 25 памяти, которое в соответствии с выражением (17) является пропорциональным разности электрокожных потенциалов измерительного 2 и второго (по классификации после выбора) индифферентного электродов.

Работа второго варианта устройства для измерения электрокожного сопротивления (фиг.3) осуществляется следующим образом.

С помощью распределителя 29 импульсов, включающего мультивибратор 26, второй триггер 32 и схему совпадений 31, обеспечивается периодическое формирование выходных сигналов на первом выходе мультивибратора 26 и выходах второго триггера 32 и схемы совпадений 31, с помощью которых циклы работы устройства разбиваются на четыре периода.

В первые периоды все выходные сигналы отсутствуют, во вторые периоды выходной сигнал формируется на первом выходе мультивибратора 26, в третьи периоды выходной сигнал формируется на выходе второго триггера 32 и схемы 31 совпадений, в четвертые периоды выходные сигналы формируются на выходе второго триггера 32. Выходные сигналы распределителя 29 импульсов воздействуют на первый и второй входы третьего 30 и четвертого 33 коммутаторов, осуществляя синхронное переключение третьих входов коммутаторов к одному из четырех их выходов, и на первые входы электронного ключа 7 и первого триггера 16, периодически открывая электронный ключ 7 и разрешая изменение состояния первого триггера 16.

В первые периоды работы устройства третьи входы третьего 30 и четвертого 33 коммутаторов соединяются с первыми их выходами. В результате этого второй вход усилителя 13 подключается к выходу первого коммутатора 6.

Будем считать, что в начальный момент рассмотрения первый триггер 16 находится в таком состоянии, при котором на его выходе, подключенном к третьим входам первого 6 и второго 5 коммутаторов, управляющий сигнал отсутствует. В результате этого выходы первого 6 и второго 5 коммутаторов подключены к их вторым входам, которые в свою очередь соединены с вторым 4 и первым 3 индифферентными электродами.

В первые периоды работы устройства электронный ключ 7 закрыт, и между входами первого усилителя 13 воздействует разность потенциалов измерительного 2 и второго индифферентного электрода 4. При этом на выходе блока 18 выделения модуля напряжений сформируется напряжение U_8-1, значение которого соответствует выражению (10):

Напряжение U_8-1 через первый выход четвертого коммутатора 33 воздействует на второй блок 25 памяти, запоминаясь в нем.

Во вторые периоды работы устройства второй вход усилителя 13 с помощью третьего коммутатора 30 подключается к выходу второго 5 коммутатора и через его второй вход - к первому индифферентному электроду 3. Электронный ключ 7 во вторые периоды работы устройства закрыт. В результате этого на выходе блока 18 выделения модуля напряжений сформируется напряжение U_8-2, пропорциональное разности потенциалов между измерительным 2 и первым 3 индифферентным электродами, которое аналогично выражению (11) можно представить в виде:

С помощью второго компаратора 22 осуществляется сравнение напряжений U_8-1 и U_8-2, и при выполнении условия (22):

на выходе второго компаратора 22 сформируется управляющий сигнал, который воздействует на второй вход первого триггера 16. При этом во вторые периоды работы устройства на первый вход первого триггера 16 с выхода второго триггера 32 подается разрешающий убавляющий сигнал, в результате чего первый триггер 16 изменяет свое состояние на противоположное. При этом управляющим сигналом с выхода первого триггера 16 происходит изменение состояний первого 6 и второго 5 коммутаторов, а следовательно, и переключение индифферентных электродов 3, 4.

Если условие (22) не выполняется, то на выходе второго компаратора 22 формирование управляющего сигнала производиться не будет, а следовательно, и не произойдет переключение индифферентных электродов.

В третьи периоды работы устройства второй вход усилителя 13 с помощью третьего коммутатора 30 подключается к второму выводу постоянного калиброванного резистора 10, а электронный ключ 7 открывается управляющим сигналом с выхода второго триггера 32. В результате этого между измерительным электродом 2 и выходом второго коммутатора 5 подключаются последовательно включенные постоянный калиброванный резистор 10 и управляемый резистор 8, и в цепи между измерительным электродом 2 и первым (после выбора индифферентных электродов) индифферентным электродом 3 начинает протекать измерительный ток I, значение которого определяется выражением (2).

Протекающий измерительный ток создает на постоянном калиброванном резисторе 10 падение напряжения U₃, соответствующее выражению (3).

Пропорционально напряжению U₃ в третьи периоды работы устройства на выходе блока 18 выделения модуля напряжений сформируется напряжение U_8-3, которое в соответствии с выражением (12) можно представить в виде:

Напряжение U_8-3 через третий выход четвертого коммутатора 33 будет воздействовать на второй вход первого компаратора 20, к второму входу которого приложено выходное напряжение U₀ источника 21 эталонного напряжения. Пропорционально разности напряжений U_8-3 и U₀ на выходе первого компаратора 20 сформируется напряжение, которое через открытый в третьи периоды работы устройства управляющим сигналом с выхода схемы 31 совпадений будет воздействовать на второй вход управляемого резистора 8. В результате этого сопротивление R₃ управляемого резистора 8 будет изменяться до момента времени, соответствующего выполнению условия:

В результате чего, как и в первом варианте устройства, будет обеспечена установка заданного значения измерительного тока, определяемого для второго варианта устройства в соответствии с выражением (25).

В соответствии с выражением (25) значение измерительного тока при использовании второго варианта устройства будет оставаться постоянным и определяется заданным напряжением U₀, сопротивлением R₀ постоянного калиброванного резистора 10 и коэффициентом передачи K₁.

В четвертые периоды работы устройства с помощью третьего коммутатора 30 второй вход усилителя 13 подключается к выходу первого коммутатора 6 и через него - к второму (по классификации после выбора индифферентных электродов) индифферентному электроду 4. При этом электронный ключ 7 в четвертые периоды работы устройства остается открытым. Одновременно закрывается третий блок 15 памяти. В результате этого сопротивление управляемого резистора 8 остается постоянным в течение следующих трех периодов работы устройства, и измерительный ток I₀ не изменяется.

Между входами усилителя 13 в четвертые периоды работы устройства воздействует разность потенциалов измерительного 2 и второго индифферентного 4 электродов при прохождении между измерительным 2 и первым индифферентным 3 электродами измерительного тока I₀.

В результате этого выходное напряжение блока 18 выделения модуля напряжений аналогично выражению (16) можно представить в виде:

Напряжение U_8-4 через четвертый выход четвертого коммутатора 33 подается на вход первого блока 23 памяти и запоминается в нем.

После четырех периодов работы устройства напряжение U_8-4, сформированное в первом блоке 23 памяти, подается на первый вход блока 24 вычитания, ко второму входу которого прикладывается выходное напряжение четвертого коммутатора 34. Выходное напряжение четвертого коммутатора 34 определяется выходным напряжением второго блока 25 или четвертого блока 35 памяти, составляющим минимальное значение, что обеспечивается управлением пятым коммутатором 34 с помощью выходного напряжения второго компаратора 22. Выбор минимального значения напряжения из выходных напряжений U_8-1, U_8-2 первого 25 и четвертого 35 блоков памяти определяется рассмотренным выше способом измерения электрокожного сопротивления, согласно которому после выбора индифферентных электродов к индифферентному электроду, имеющему максимальный по модулю потенциал относительно измерительного электрода, подключают переменный (управляемый) резистор 8, а разность потенциалов U₁ измеряют относительно второго индифферентного электрода, имеющего минимальный по модулю потенциал относительно измерительного электрода 2.

На выходе блока 24 вычитания в зависимости от значений входных напряжений формируется напряжение U₉, которое при коэффициенте передачи K₄ блока 24 вычитания можно представить в виде:

где U_8-1(8-2) - напряжение, равное минимальному значению из напряжений U_8-1, U_8-2.

Подставляя в выражение (27) выражения (20), (26), получим выражение, определяющее значение измеряемого электрокожного сопротивления:

Таким образом, напряжение U₉ блока 24 вычитания пропорционально измеряемому электрокожному сопротивлению R_x. Это напряжение подается на первый регистратор 27, с помощью которого осуществляется отсчет значений измеряемого электрокожного сопротивления.

С помощью второго регистратора 28 во втором варианте устройства аналогично первому варианту устройства осуществляется регистрация напряжения U_8-1(8-2), пропорционального в соответствии с выражениями (20), (21) разности электрокожных потенциалов зоны расположения измерительного электрода 2 относительно второго после выбора индифферентного электрода.

Выбором значений K₁, К₃, К₄, U₀, R₀ для первого варианта устройства и K₁, K₄, U₀, R₀ для второго варианта устройства можно определить необходимое значение измерительного тока, которое может составлять минимально возможное значение, а также необходимый диапазон измерения электрокожного сопротивления и электрокожных потенциалов.

Таким образом в рассмотренных вариантах устройств с помощью первого 27 и второго 28 регистраторов обеспечивается измерение электрокожного сопротивления зоны расположения измерительного электрода 2 и электрокожных (включая электродные) потенциалов измерительного электрода 2 относительно одного из выбранных индифферентных электродов. При этом в соответствии с выражениями (19), (28) измеряемое значение электрокожного сопротивления не зависит от электрокожных сопротивлений зон расположения индифферентных электродов и электрокожных (включая электродные) потенциалов, что определяет высокую точность измерения электрокожного сопротивления предложенными устройствами.

Кроме вышеотмеченного, проведение измерений с использованием постоянного значения измерительного тока и предварительным выбором индифферентных электродов обеспечивает исключение погрешностей от нелинейности электрокожного сопротивления и влияния на результаты измерений измерительной цепи, определяемого конечным значением входного сопротивления регистрирующих и преобразующих элементов.

Таким образом, предлагаемый способ и варианты устройств для измерения электрокожного сопротивления обеспечивают высокую точность измерения, что определяет высокую достоверность диагностических исследований на основе использования предложенных технических решений.

Предложенный способ измерения электрокожного сопротивления и два варианта устройств могут быть использованы при реализации медицинских диагностических электропунктурных методов, широко применяемых в настоящее время. При этом высокая точность измерений электрокожного сопротивления точек акупунктуры на основе предложенного способа и вариантов устройств позволяет получать высокодостоверные диагностические показатели, использование которых определяет высокую эффективность проводимых медицинских исследований.

1. Способ измерения электрокожного сопротивления точек акупунктуры, включающий наложение на точку акупунктуры измерительного и вне ее двух индифферентных электродов, определение разности потенциалов между измерительным и каждым из индифферентных электродов и сравнение их по модулю, при этом индифферентный электрод, потенциал которого относительно измерительного электрода имеет по модулю максимальное значение, определяют как первый индифферентный электрод, включают между измерительным и первым индифферентным электродом калиброванный резистор, и измеряют разность потенциалов между измерительным и вторым индифферентным электродами и вычисляют значение электрокожного сопротивления точки акупунктуры, отличающийся тем, что последовательно с калиброванным резистором между измерительным и первым индифферентным электродами включают переменный резистор, затем изменяют сопротивление переменного резистора и последовательно измеряют падение напряжения на постоянном калиброванном резисторе, изменение сопротивления переменного резистора осуществляют до тех пор, пока падение напряжения на постоянном калиброванном резисторе по модулю не станет равным заданному постоянному значению напряжения, после чего измеряют разность потенциалов между измерительным и вторым индифферентным электродами при подключенном и отключенном калиброванном резисторе, а электрокожное сопротивление R_x точки акупунктуры определяют по формуле:

где U₁ - разность потенциалов между измерительным и вторым индифферентным электродами при отключенном калиброванном резисторе; U₂ - то же при подключенном калиброванном резисторе, U₀ - заданное постоянное значение напряжения; R₀ - сопротивление постоянного калиброванного резистора.

2. Устройство для измерения электрокожного сопротивления, содержащее два усилителя, измерительный электрод, подключенный к первому выводу калиброванного резистора и первому входу первого усилителя, второй вход первого усилителя подключен к выходу первого коммутатора, первый и второй входы которого раздельно подключены к первому и второму индифферентным электродам, выход первого усилителя подключен к входу первого блока выделения модуля напряжений, электронный ключ, вход которого подключен к первому выходу мультивибратора, три блока памяти, триггер, второй усилитель, блок вычитания, входы которого раздельно подключены к выходам первого и второго блоков памяти, а выход - к первому регистратору, первый компаратор, первый вход которого подключен к выходу источника эталонного напряжения, а выход - к первому входу третьего блока памяти, отличающееся тем, что в него введены второй и третий блоки выделения модуля напряжений, второй коммутатор, второй компаратор, третий усилитель, первый вход которого подключен к первым входам первого и второго усилителей, второй вход подключен к выходу второго коммутатора и второму входу электронного ключа, а выход через второй блок выделения модуля напряжений соединен с первым входом второго компаратора, первый и второй входы второго коммутатора раздельно подключены к второму и первому входам первого коммутатора, третьи входы первого и второго коммутаторов объединены и подключены к выходу триггера, первый вход которого подключен к выходу второго компаратора, второй регистратор, подключенный к выходу второго блока памяти, первые входы первого и второго блоков памяти объединены и подключены к выходу первого блока выделения модуля напряжений и второму входу второго компаратора, вторые входы первого и третьего блоков памяти подключены к первому выходу мультивибратора, второй вход второго блока памяти - к второму выходу мультивибратора и второму входу триггера, второй вход первого компаратора через третий блок выделения модуля напряжений соединен с выходом второго усилителя, второй вход которого подключен к второму выводу калиброванного резистора и первому входу управляемого резистора, второй вход управляемого резистора подключен к выходу третьего блока памяти, а выход - к выходу электронного ключа.

3. Устройство для измерения электрокожного сопротивления, содержащее измерительный электрод, подключенный к первому выводу калиброванного резистора и первому входу усилителя, первый коммутатор, первый и второй входы которого раздельно подключены к первому и второму индифферентным электродам, выход первого усилителя подключен к входу блока выделения модуля напряжений, три блока памяти, блок вычитания, вход которого подключен к выходу первого блока памяти, а выход - к первому регистратору, первый компаратор, первый вход которого подключен к выходу источника эталонного напряжения, мультивибратор, первый выход которого подключен к первому входу схемы совпадений, первый триггер и электронный ключ, отличающееся тем, что в него введены второй регистратор, второй триггер, второй компаратор, второй, третий, четвертый и пятый коммутаторы, первый и второй вход второго коммутатора раздельно подключены к второму и первому входам первого коммутатора, третьи входы первого и второго коммутаторов объединены и подключены к выходу первого триггера, первые входы третьего и четвертого коммутаторов подключены к второму выходу мультивибратора и входу второго триггера, вторые входы третьего и четвертого коммутаторов подключены к выходу второго триггера, второму входу схемы совпадений, первому входу электронного ключа и первому входу первого триггера, третий вход третьего коммутатора подключен к второму входу усилителя, третий вход четвертого коммутатора подключен к выходу блока выделения модуля напряжений, первый и четвертый выходы третьего коммутатора объединены и подключены к выходу первого коммутатора, второй выход третьего коммутатора подключен к выходу второго коммутатора и второму входу электронного ключа, третий вход третьего коммутатора подключен к второму выводу калиброванного резистора и первому входу управляемого резистора, первый выход четвертого коммутатора через второй блок памяти соединен с первыми входами пятого коммутатора и второго компаратора, второй выход четвертого коммутатора через четвертый блок памяти соединен со вторыми входами пятого коммутатора и второго компаратора, третий выход четвертого коммутатора подключен ко второму входу первого компаратора, четвертый выход четвертого коммутатора подключен к входу первого блока памяти, второй вход первого триггера подключен к выходу второго компаратора и третьему входу пятого коммутатора, выход которого подключен к второму входу блока вычитания и второму регистратору, выход схемы совпадений подключен к первому входу третьего блока памяти, второй вход которого подключен к выходу первого компаратора, а выход - ко второму входу управляемого резистора, выход которого подключен к выходу электронного ключа.