Датчик проводимости кожи

Авторы патента:


Датчик проводимости кожи
Датчик проводимости кожи
Датчик проводимости кожи
Датчик проводимости кожи
Датчик проводимости кожи
Датчик проводимости кожи
Датчик проводимости кожи
Датчик проводимости кожи
Датчик проводимости кожи
Датчик проводимости кожи

 


Владельцы патента RU 2596011:

КОНИНКЛЕЙКЕ ФИЛИПС Н.В. (NL)

Группа изобретений относится к медицинской технике. Датчик проводимости кожи содержит, по меньшей мере, два сухих электрода и выполнен с возможностью восприятия проводимости кожи пользователя между, по меньшей мере, двумя сухими электродами, где, по меньшей мере, один из электродов представляет собой сухой накожный электропроводный электрод для обеспечения контакта с кожей пользователя. Для того чтобы выполнить сухой накожный электропроводный электрод для продолжительных измерений, которые не вызывают проблем у пользователя при обеспечении хорошего уровня сигнала, электрод содержит материал, выполненный из благородного металла, легированного, по меньшей мере, одной легирующей примесью, выбранной из группы, состоящей из водорода, лития, натрия, калия, рубидия, цезия и бериллия, где материал расположен на внешней поверхности электрода для обеспечения границ раздела с кожей. Группа изобретений также относится к браслету и системе обнаружения эмоционального события. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к датчику проводимости кожи, содержащему, по меньшей мере, два сухих электрода, выполненному с возможностью восприятия проводимости кожи пользователя между, по меньшей мере, двумя сухими электродами. Настоящее изобретение также относится к браслету, содержащему такой датчик проводимости кожи, и к системе обнаружения эмоционального события, содержащей такой датчик проводимости кожи.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известно, что проводимость кожи пользователя связана с уровнем активности центральной нервной системы пользователя. Все, что касается эмоций пользователя, активирует потовые железы в коже, что приводит к улучшению пути прохождения электрического тока через кожу человека. Например, в известном детекторе лжи или полиграфе используется датчик проводимости кожи, который присоединяется к ладони или к пальцам.

Как правило, для датчиков проводимости кожи используются гелевые электроды. Эти гелевые электроды обеспечивают высокий уровень сигнала. Однако длительное ношение гелевых электродов вызывает нежелательные побочные эффекты, такие как белый отек кожи, вызванный гидратацией.

При продолжительном периоде измерения датчик проводимости кожи должен быть удобным для пользователя. В статье Минг-Жера Поха, Николаса С. Свенсона и Розалинды W. Пикард “Носимый датчик для бесконтактной долговременной оценки электрокожной активности”, Труды ИИЭР по биомедицинской технике, т.57, №5 (2010) с.1243-1252 (“A Wearable Sensor for Unobtrusive, Long-Term Assessment of Electrodermal Activity”, Ming-Zher Poh, Nicholas C. Swenson, and Rosalind W. Picard, IEEE Transactions on Biomedical Engineering, Vol. 57, №5 (2010) 1243-1252) описан интегральный датчик, носимый на запястье. Этот датчик имеет Ag/AgCl электроды и проводящий гель не наносится на электроды. Однако длительное ношение этого устройства из Ag/AgCl материала вызывает коричневую окраску кожи за счет инжекции ионов серебра в кожу, что является нежелательным побочным эффектом.

Различные типы электродов для различных применений раскрыты в патентах US 3681136, US 2010/0049079 A1, EP 2172240 A1, US 2009/0069740 A1, US 4235241.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача настоящего изобретения состоит в обеспечении, в течение продолжительных измерений, датчика проводимости кожи, браслета и системы обнаружения эмоционального события, содержащей электроды, которые не вызывают проблем у пользователя, таких как раздражение кожи или окрашивание кожи, в то же время обеспечивая хороший уровень сигнала.

В первом аспекте настоящего изобретения представлен датчик проводимости кожи, содержащий, по меньшей мере, два сухих электрода, выполненный с возможностью восприятия проводимости кожи пользователя между, по меньшей мере, двумя сухими электродами, где, по меньшей мере, один из электродов представляет собой сухой накожный электропроводный электрод для обеспечения контакта с кожей пользователя, причем электрод содержит материал, выполненный из благородного материала, легированного, по меньшей мере, одним легирующим веществом, выбранным из группы, состоящей из водорода, лития, натрия, калия, рубидия, цезия и бериллия, где материал располагается на внешней поверхности электрода для обеспечения границы раздела с кожей.

В другом аспекте настоящего изобретения представлен браслет, который содержит такой датчик проводимости кожи.

В еще одном аспекте настоящего изобретения предложена система обнаружения эмоционального события для обнаружения эмоционального события пользователя, которая содержит такой датчик проводимости кожи, линию передачи данных, показывающих измеренную проводимость кожи, и блок обработки, выполненный с возможностью обработки переданных данных и обнаружения эмоционального события у пользователя на основании переданных данных.

Настоящее изобретение основано на идее обеспечения датчика проводимости кожи для продолжительных измерений (например, несколько часов или дней), содержащего сухие электроды с хорошей, неполяризуемой, электронной границей раздела “кожа-электрод”. Сухой накожный электропроводный электрод представляет собой электрод, который не требует использования электропроводного геля для измерений проводимости кожи, который также называется накожным электропроводным электродом, не содержащим гель. Сухой накожный электропроводный электрод, не содержащий гель, создает непосредственный контакт с кожей пользователя, таким образом, образуя границу раздела “кожа-электрод”. Граница раздела “кожа-электрод” представляет собой границу раздела между средой, где носителями заряда являются преимущественно электроны (электрод), и средой, где носителями заряда являются преимущественно ионы (кожа). Обычно такая граница раздела страдает от плохого переноса зарядов, что приводит к образованию объемного заряда. Неполяризуемая граница раздела “кожа-электрод” образуется тогда, когда на границе раздела происходит перенос зарядов. Совершенно неполяризуемая граница раздела не будет проявлять импеданса к переносу заряда, что, однако, невозможно на практике. В неполяризуемой границе раздела “кожа-электрод”, вследствие электрохимической реакции, ионы инжектируются в кожу из положительного электрода. Таким образом, электроны остаются на положительном электроде, в результате чего возникает электрический ток. На отрицательном электроде ионы поглощаются из кожи, в частности, протоны, ионы натрия или ионы калия, так как текучая среда, выделяемая потовыми железами, содержит в основном водород, натрий и калий. Ионы вводятся в металлическую матрицу материала отрицательного электрода в качестве атомов после принятия электрона.

Поскольку сухой накожный электропроводный электрод содержит благородный металл, легированный по меньшей мере одним легирующим веществом, выбранным из группы, состоящей из водорода, лития, натрия, калия, рубидия, цезия и бериллия, улучшается процесс переноса заряда (ионный обмен между кожей и материалом электрода) и, таким образом, граница раздела, что приводит к хорошей, неполяризуемой границе раздела. В этом случае, гель не нужен, и отсутствуют связанные с ним проблемы с кожей, такие как окрашивание кожи в результате введения ионов серебра в кожу.

Легирующее вещество представляет собой обычно примесный элемент, который вводится в основной материал в очень низких концентрациях, например, для того, чтобы изменить специфическое свойство основного материала. В заявленном материале благородный металл используется в качестве основного материала, поскольку эти металлы, весьма вероятно, не участвуют в электрохимической реакции с кожей. В общем, благородные металлы представляют собой группу из рутения (Ru), родия (Rh), палладия (Pd), серебра (Ag), осмия (Os), иридия (Ir), платины (Pt) и золота (Au). Благородный металл заявленного материала не должен вызывать дерматологические проблемы у пользователя. В общем, заявленный материал должен быть нетоксичным или с уровнем токсичности, который находится ниже значения, которое наносит вред пользователю. Например, даже притом, что бериллий (Ве) является токсичным, его можно использовать в качестве легирующей примеси, если концентрация легирующей примеси будет ниже значения, которое наносит вред пользователю.

Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения определены в зависимых пунктах формулы изобретения. Следует понимать, что заявленный датчик проводимости кожи, браслет или система обнаружения эмоционального события имеет юаналогичные и/или идентичные предпочтительные варианты осуществления как заявленный накожный электропроводный электрод и как определено в зависимых пунктах формулы изобретения.

Согласно первому варианту осуществления благородный металл представляет собой, по меньшей мере, один элемент, выбранный из группы из золота, палладия и платины. Эти благородные металлы особенно пригодны в сочетании с легирующими веществами, упомянутыми выше.

Кроме того, во втором варианте осуществления легирующее вещество представляет собой литий, натрий или калий. Эти легирующие вещества особенно пригодны при использовании благородных металлов. В частности, атомы этих легирующих веществ имеют относительно высокую подвижность из-за их относительно малого атомного радиуса.

Возможна любая комбинация вышеупомянутых элементов первого варианта осуществления и элементов второго варианта осуществления. В одном варианте осуществления легирующее вещество представляет собой элемент из первой группы периодической таблицы или одновалентный элемент. Кроме того, в варианте осуществления легирующим веществом является щелочной металл. Щелочные металлы представляют собой группу из лития (Li), натрия (Na), калия (K), рубидия (Rb), цезия (Cs) и франция (Fr).

В предпочтительном варианте осуществления материал выполнен из золота, палладия или платины, и легирующее вещество представляет собой литий, таким образом: золото, легированное литием, палладий, легированный литием или платина, легированная литием. Поскольку атомы лития имеют малый атомный радиус и, таким образом, высокую подвижность, диффузионные процессы сводятся к минимуму.

В другом предпочтительном варианте осуществления материал выполнен из золота, и легирующее вещество представляет собой литий, натрий или калий.

В другом варианте осуществления разность потенциалов ионизации между благородным металлом и легирующим веществом находится на или выше уровня, на котором предотвращается участие благородного металла в электрохимической реакции с кожей. Таким образом, также предотвращается инжекция ионов благородных металлов в кожу в результате электрохимической реакции.

Согласно другому варианту осуществления концентрация легирующего вещества составляет от 0,1 до 5%, в частности от 0,5 до 3%, в частности, от 0,7 до 1,3%, в частности приблизительно 1%±0,2%. Это достигается тем, что концентрация легирующего вещества является достаточно высокой для предотвращения обеднения и достаточно низкой для изменения основных свойств благородного металла.

Согласно настоящему изобретению материал располагается на внешней поверхности электрода для сопряжения с кожей. Это позволяет заявленному материалу находиться в непосредственном контакте с кожей.

В другом варианте осуществления электрод содержит внешний слой, который сформирован из материала. Таким образом, требуется только тонкий внешний слой заявленного материала, что уменьшает стоимость, так как оставшуюся часть электрода можно выполнить из более дешевого материала.

В разновидности варианта осуществления, описанного выше, электрод дополнительно содержит внутренний слой под внешним слоем. Это позволяет обеспечить электроду большую стабильность и уменьшить производственные затраты.

В частности, в этой разновидности внутренний слой выполнен из никеля и/или латуни. Это позволяет уменьшить производственные затраты, так как эти материалы обычно дешевле благородных металлов.

В варианте осуществления датчика проводимости кожи, два сухих электрода содержат одинаковый материал, в частности заявленный материал. В альтернативном варианте осуществления датчика проводимости кожи два сухих электрода содержат различные материалы. В одном варианте осуществления, положительный электрод содержит заявленный материал. Альтернативно или в общем отрицательный электрод содержит заявленный материал.

В варианте осуществления браслета или датчика проводимости кожи, по меньшей мере, два сухих электрода размещаются с возможностью обеспечения контакта с ладонной стороной запястья пользователя. Следовательно, можно получить хорошее измерение, поскольку ладонная сторона запястья является областью, в которой проводимость кожи находится на одинаковом уровне. К тому же в этой области обычно отсутствуют волосы, которые могут повлиять на измерение.

В варианте осуществления системы обнаружения эмоционального события или датчика проводимости кожи, линия передачи данных представляет собой беспроводную линию связи между датчиком проводимости кожи и блоком обработки. Это позволяет обеспечить удобную мобильную систему.

В варианте осуществления системы обнаружения эмоционального события, блок обработки выполнен с возможностью обнаружения пика, имеющего крутой фронт и/или крутой спад в переданных данных проводимости кожи. Проводимость кожи связана с уровнем активности центральной нервной системы пользователя. Следовательно, обеспечен простой способ определения эмоциональных событий, исходя из данных проводимости кожи.

В еще одном варианте осуществления системы обнаружения эмоционального события, система содержит, по меньшей мере, один дополнительный датчик, такой как датчик частоты сердечных сокращений, например, для измерения изменений частоты сердечных сокращений, датчик дыхания, датчик крови, датчик температуры тела, датчик голоса, камеру для захвата изображения лица пользователя или т.п. Это позволяет объединить измерения, поступающие от датчика проводимости кожи, с измерениями других датчиков. Таким образом, повышается точность обнаружения эмоционального события.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Эти и другие аспекты настоящего изобретения будут очевидны из и объяснены со ссылкой на вариант(ы) осуществления описанный ниже. На следующих чертежах:

на фиг.1 показана граница раздела между кожей и двумя сухими электродами согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

на фиг.2 показано поперечное сечение накожного электропроводного электрода согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

на фиг.3 показана первая кривая проводимости кожи, полученная с помощью датчика проводимости кожи согласно варианту осуществления настоящего изобретения, и для сравнения - вторая кривая проводимости кожи;

на фиг.3а показаны две кривые проводимости кожи для сравнения;

на фиг.3b показана кривая проводимости кожи, полученная с помощью датчика проводимости кожи согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

на фиг.4 показана схематичная блок-схема датчика проводимости кожи согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

на фиг.5 показана иллюстрация браслета согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

на фиг.6 показана иллюстрация системы обнаружения эмоционального события согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

на фиг.7 показана кривая проводимости кожи, полученная с помощью датчика проводимости кожи согласно варианту осуществления настоящего изобретения, для определения эмоциональных событий.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг.1 показана граница раздела между кожей 10 пользователя и двумя сухими электродами 12, 13 согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Например, когда пользователь носит датчик проводимости кожи, содержащий два сухих электрода 12, 13, два сухих электрода 12, 13 размещаются на коже пользователя. Напряжение 11 прикладывается между двумя сухими электродами 12, 13 таким образом, чтобы обеспечить положительный электрод 12 и отрицательный электрод 13. Положительный электрод 12 имеет внешнюю поверхность 15, которая граничит с кожей 10, и отрицательный электрод имеет внешнюю поверхность 19, которая граничит с кожей 10. Граница раздела “кожа-электрод” представляет собой границу раздела между средой, где носителями заряда являются преимущественно электроны (электроды 12, 13 на фиг.1), и средой, где носителями заряда являются преимущественно ионы (кожа 10 на фиг.1). Обычно такая граница раздела страдает от плохого переноса зарядов, что приводит к образованию объемного заряда.

Однако, как можно видеть на фиг.1, неполяризуемая граница раздела “кожа-электрод” образуется в случае, когда на границе раздела происходит перенос заряда. Сухие накожные электропроводные электроды 12, 13 содержат по отдельности материал, выполненный из благородного металла, помеченного буквой М, легированного, по меньшей мере, одним легирующим веществом, помеченным D1, выбранным из группы, состоящей из водорода, лития, натрия, калия, цезия и бериллия. В результате электрохимической реакции, ионы легирующего вещества, отмеченные D1+, инжектируются в кожу 10 из материала положительного электрода 12. Таким образом, электроны остаются на положительном электроде, вызывая протекание электрического тока. На отрицательном электроде 13, ионы, отмеченные D2+, поглощаются из кожи. Эти ионы D2+ представляют собой, в частности, водород, натрий или калий, так как текучая среда, выделяемая потовыми железами, содержит в основном водород, натрий и калий. Ионы D2+ входят в состав металлической матрицы материала отрицательного электрода 13 в качестве атомов D2, после принятия электрона. Поэтому улучшается процесс переноса заряда и, таким образом, граница раздела, что приводит к появлению хорошей неполяризуемой границы раздела. Облегчается ионный обмен между кожей 10 и материалом электрода 12, 13.

В варианте осуществления (фиг.1) два сухих электрода 12, 13 датчика проводимости кожи содержат различные материалы на их внешних поверхностях 15, 19. Положительный электрод 12 содержит материал, выполненный из благородного металла М1, легированного легирующим веществом D1, и отрицательный электрод 13 содержит материал, выполненный из благородного металла М2, легированного легирующим веществом D2. В альтернативном варианте осуществления два сухих электрода 12, 13 могут содержать одинаковый материал. Например, когда материал выполнен из палладия, легированного литием (Pd-Li), этот материал можно использовать для обоих электродов, положительного электрода 12 и отрицательного электрода 13, так как он является оптимальным для обоих электродов.

В первом варианте осуществления благородный металл представляет собой золото, палладий или платину или любую комбинацию, таким образом, любой сплав. Во втором варианте осуществления легирующее вещество представляет собой литий, натрий или калий. В другом варианте осуществления легирующее вещество представляет собой элемент из первой группы периодической таблицы или одновалентный элемент, в частности щелочной металл, таким образом, из группы из лития (Li), натрия (Na), калия (K), рубидия (Rb), цезия (Cs) и франция (Fr). В другом варианте осуществления в качестве легирующего вещества можно также использовать бериллий (Ве), хотя он является токсичным, если концентрация легирующего вещества ниже значения, которое наносит вред пользователю.

В предпочтительном варианте осуществления материал выполнен из золота, легированного литием (Au-Li), палладия, легированного литием (Pd-Li), или платины, легированной литием (Pt-Li). В другом предпочтительном варианте осуществления материал выполнен из золота, и легирующее вещество представляет собой литий, натрий или калий, таким образом: золота, легированного литием (Au-Li), золота, легированного натрием (Au-Na), или золота, легированного калием (Au-K). В наиболее предпочтительном варианте осуществления материал выполнен из золота, легированного литием (Au-Li), например, с концентрацией легирующего вещества от 0,1 до 5%, в частности от 0,5 до 3%, в частности от 0,7 до 1,3%, в частности 1%±0,2%. В этом случае, например, разность потенциалов ионизации между благородным металлом и легирующим веществом находится на или выше уровня, на котором предотвращается участие благородного металла в электрохимической реакции с кожей 10. Таким образом, предотвращается также инжекция ионов благородного металла в кожу 10 в результате электрохимической реакции.

На фиг.2 показано поперечное сечение накожного электропроводного электрода 12, 13 согласно варианту осуществления. Электрод 12, 13 имеет внешнюю поверхность 15, 19 для образования границы раздела с кожей 10. Материал, описанный выше, располагается на внешней поверхности 15, 19. На фиг.2 электрод 12, 13 содержит внешний слой 14, который сформирован из материала. Внешний слой 14 содержит внешнюю поверхность 15 для обеспечения границы раздела с кожей 10. Электрод 12, 13 дополнительно содержит первый внутренний слой 16, расположенный под внешним слоем 14. Электрод 12, 13 дополнительно содержит второй внутренний слой, или основной слой, 18, расположенный под первым внутренним слоем 16.

В наиболее предпочтительном варианте осуществления второй внутренний слой, или основной слой, 18 сформирован из латуни, первый внутренний слой 16 сформирован из никеля и внешний слой 14 сформирован из материала, выполненного из золота, легированного ионами одновалентного лития (Au-Li).

В примерном способе изготовления, материал второго внутреннего слоя 18, такой как латунь, в наиболее предпочтительном варианте осуществления, например, в форме пластины, полируется или наносится электрохимическое покрытие на первый внутренний слой 16, такой как никель, в наиболее предпочтительном варианте осуществления. Затем, внешний слой 14, такой как золото, легированное литием, в наиболее предпочтительном варианте осуществления наносится путем напыления. Если требуется, перед напылением внешнего слоя 14, материал можно расплавить, как, например, в закрытом кварцевом сосуде, затем охладить, потом расплющить, и можно вырезать распыляемые мишени, например, в виде круглой формы. Кроме того, если требуется, перед напылением внешнего слоя 14, поверхность первого внутреннего слоя 16 можно очистить, используя реактивное ионное травление, для того, чтобы улучшить соединение между первым внутренним слоем 16 и внешним слоем 14. Альтернативой нанесению внешнего слоя 14 с помощью напыления является совместное осаждение в вакууме с помощью испарения и/или электронно-лучевого осаждения. Например, золото можно нанести с помощью электронно-лучевого осаждения, и литий можно нанести с помощью осаждения в вакууме путем испарения из нагретого тигеля, благодаря низкой точке плавления лития. Если требуется, толщину слоя можно контролировать таким образом, чтобы можно было регулировать скорость осаждения. Хорошую стабильность внешнего слоя 14 можно, таким образом, реализовать на протяжении всего слоя. Например, внешний слой 14 может иметь толщину порядка нескольких микронов, в частности, менее чем 1 микрон.

На фиг.3 показаны кривые проводимости кожи. Измеренные значения проводимости кожи с течением времени образуют кривую проводимости кожи. По оси х отложено время, например, в минутах (мин), и по оси х отложена проводимость кожи, которая измеряется, например, в микросименсах (мкСм). Проводимость кожи, которая также называется кожно-гальванической реакцией (GSR), имеет единицу измерения электрической проводимости кожи, которая изменяется от уровня ее влажности, таким образом, активности потовых желез.

В частности, на фиг.3 показана первая кривая проводимости кожи, полученная с помощью датчика проводимости кожи согласно варианту осуществления, а именно наиболее предпочтительному варианту осуществления, описанному выше, использующего материал, выполненный из золота, легированного литием, на внешней поверхности электрода. Эта первая кривая проводимости кожи иллюстрирована обычной сплошной линией. Для сравнения, на фиг.3 также показана вторая кривая проводимости кожи, иллюстрированная сплошной линией с кружочками, причем в этом случае использовался традиционный электрод, имеющий никель на внешней поверхности. На фиг.3 можно четко увидеть улучшенный уровень сигнала первой кривой (Au-Li) проводимости кожи по сравнению со второй кривой (Ni) проводимости кожи. Если бы использовался нелегированный золотой материал (Au) на внешней поверхности материала электрода, уровень сигнала соответствующей кривой проводимости кожи (не показан на фиг.3) был бы даже ниже, чем с никелевым (Ni) электродом. Только в целях сравнения это проиллюстрировано на фиг.3а, на котором показана кривая проводимости кожи, полученная с помощью датчика проводимости кожи, имеющего традиционный никелевый (Ni) электрод, и кривая проводимости кожи, полученная с помощью датчика проводимости кожи, имеющего золотой (Au) электрод.

Используя электрод, содержащий материал, выполненный из золота, легированного калием (Au-K), или золота, легированного натрием (Au-Na), можно получить аналогичные результаты, как и в случае материала, выполненного из золота, легированного литием (Au-Li). Однако при использовании калия и натрия существует большой период увеличения сигнала, по сравнению с использованием лития после первого применения в результате процессов диффузии. Чтобы достигнуть стабильного уровня, для проводимости кожи требуется больше времени по сравнению с примером (Au-Li), показанным на фиг.3. Этот пример проиллюстрирован на фиг.3, на котором показана кривая проводимости кожи, полученная с помощью датчика проводимости кожи, содержащего электрод, содержащий золото, легированное натрием (Au-Na). На фиг.3b можно видеть медленный рост сигнала. Это можно объяснить разницей в радиусе между натрием, калием и литием: радиус калия составляет 138 мкм, радиус натрия 102 мкм и радиус лития 76 мкм. Чем меньше ион, тем легче он проникает в кожу благодаря своей повышенной подвижности.

Аналогичные результаты, которые показаны для золота, легированного литием, калием или натрием, можно также получить путем легирования платины литием, калием или натрием.

На фиг.4 показана схематичная блок-схема датчика 20 проводимости кожи согласно варианту осуществления. Датчик 20 проводимости кожи содержит два сухих электрода 12, 13. Датчик 20 проводимости кожи дополнительно содержит генератор 22 напряжения для прикладывания напряжения 11, в частности постоянного напряжения, между двумя электродами 12, 13. Обычно прикладывается маленькое напряжение, например, менее чем 1,2 В. Такое маленькое напряжение наводит маленький ток, например, порядка 1 мкА, протекающий через кожу. Датчик 20 проводимости кожи дополнительно содержит блок 24 измерения для измерения тока или падения напряжения между двумя электродами 12, 13. Аналого-цифровой преобразователь 25 датчика 20 проводимости кожи оцифровывает измеренный ток или падение напряжения. Датчик проводимости кожи дополнительно содержит блок 26 вычисления, такой как процессор, для вычисления проводимости кожи на основании измеренного тока или падения напряжения. Следует понимать, что можно также вычислить сопротивление кожи, которое обратно пропорционально проводимости кожи.

Измеренное значение проводимости кожи, или кривую проводимости кожи, можно, например, передать с помощью передатчика 28 по беспроводной линии передачи. Дополнительно или альтернативно, эти измеренные значения проводимости кожи можно сохранить в блоке 29 памяти.

Датчик 20 проводимости кожи содержит корпус 27. Все или только некоторые из компонентов, описанных выше, можно выполнить как одно целое в корпусе 27. Однако некоторые компоненты могут также представлять собой отдельные части. В частности, электроды 12, 13 могут быть отдельными частями.

На фиг.5 показан браслет согласно варианту осуществления. Браслет 30 содержит датчик 20 проводимости кожи, как описано выше, в частности, как проиллюстрировано на фиг.4. Браслет 30 содержит часть 31 материала браслета, например, выполненную из текстиля или пластмассы, которая образует петлю вокруг запястья пользователя. Даже в случае вызываемого браслета, браслет 30 можно также носить вокруг лодыжки или другой подходящей части тела. Два сухих электрода 12, 13 выполнены как одно целое с браслетом 30, в частности, как одно целое с частью 31 материала браслета. Два сухих электрода 12, 13 размещаются таким образом, чтобы они обеспечивали контакт с ладонной стороной запястья в случае, когда пользователь носит браслет 30. На фиг.5 электроды 12, 13 имеют круглую форму, однако можно использовать любую другую подходящую форму электродов. В частности, на фиг.5 электроды 12, 13 имеют форму пуговиц одежды. Корпус 27 содержит генератор 22 напряжения, блок 24 измерения и блок 26 вычисления. Два электрода 12, 13 представляют собой отдельные части и соединены с корпусом 27 посредством проводов, расположенных в пределах браслета. Альтернативно, два электрода 12, 13 можно также выполнить как одно целое с корпусом 24. На фиг.5 передатчик 28 для беспроводной передачи измеренных значений проводимости кожи выполнен как одно целое с корпусом 27.

На фиг.6 показана система обнаружения эмоционального события согласно варианту осуществления. Система обнаружения эмоционального события обнаруживает эмоциональное событие пользователя. Система содержит датчик 20 проводимости кожи, который выполнен как одно целое с браслетом 30, показанным на фиг.6. Браслет 30, показанный на фиг.6, может, например, представлять собой браслет варианта осуществления, показанного на фиг.5. Система дополнительно содержит блок 34 обработки, выполненный с возможностью обработки переданных данных и обнаружения эмоционального события у пользователя на основании переданных данных. Блок 34 обработки может представлять собой отдельную часть. Система также содержит линию 32 передачи между датчиком 20 проводимости кожи и блоком 34 обработки для передачи данных, показывающих измеренную проводимость кожи, например, измеренные значения проводимости кожи. Передатчик в браслете 30, такой как передатчик 28, показанный на фиг.5 или фиг.4, передает данные, показывающие измеренную проводимость кожи, в приемник блока 34 обработки по беспроводной линии 32 передачи. Линия 32 передачи, иллюстрированная на фиг.6, представляет собой беспроводную линию связи. Однако возможны также и другие каналы передачи, такие как передача с помощью загрузки данных из памяти или использование кабеля. Хотя это не проиллюстрировано на фиг.6, система может содержать, по меньшей мере, один дополнительный датчик, такой как датчик частоты сердечных сокращений, например, для измерения изменений частоты сердечных сокращений, датчик дыхания, датчик крови, датчик температуры тела, датчик голоса, камера для захвата изображения лица пользователя или т.п. Каждый из этих дополнительных датчиков можно выполнить с возможностью передачи измеренных данных в блок 34 обработки. Блок 34 обработки может затем объединить измерения, выполненные датчиком проводимости кожи, с измерениями других датчиков для того, чтобы повысить точность обнаружения эмоционального события.

На фиг.7 показана кривая проводимости кожи, полученная с помощью датчика проводимости кожи согласно варианту осуществления, в частности, измеренная с помощью датчика проводимости кожи или браслета, как описано ранее. Кривая проводимости кожи показывает несколько часов измерения. Блок 34 обработки, показанный на фиг.6, выполнен с возможностью обнаружения крутого фронта и/или крутого спада в переданных данных проводимости кожи, в частности, обнаружения пиков с очень крутым фронтом и более пологим спадом. Таким образом, можно обнаружить эмоциональное событие. Проводимость кожи связана с уровнем активности центральной нервной системы пользователя. Все, что касается эмоций пользователя, активирует потовые железы в коже, что приводит к улучшению пути прохождения электрического тока через кожу человека. Следовательно, создан простой способ определения эмоциональных событий, исходя из данных проводимости кожи.

Хотя настоящее изобретение было иллюстрировано и описано подробно на чертежах и в вышеизложенном описании, такую иллюстрацию и описание следует рассматривать как иллюстративные или приведенные в качестве примера и неограничивающие; при этом изобретение не ограничивается раскрытыми вариантами осуществления. Специалисты в данной области техники могут понять и выполнить другие изменения в раскрытых вариантах осуществления при практическом осуществлении заявленного изобретения, исходя из изучения чертежей, описания и прилагаемой формулы изобретения.

В формуле изобретения слово “содержащий” не исключает другие элементы или этапы, и существительные в форме единственного числа не исключают множественного числа. Один элемент или иной блок может выполнять функции нескольких элементов, указанных в формуле изобретения. Тот лишь факт, что определенные меры указаны во взаимно различных зависимых пунктах, не говорит о том, что нельзя выгодно использовать комбинацию этих мер.

Любые ссылочные позиции в формуле изобретения не следует рассматривать как ограничивающие объем настоящего изобретения.

1. Датчик (20) проводимости кожи, содержащий, по меньшей мере, два сухих электрода, выполненный с возможностью восприятия проводимости кожи пользователя между, по меньшей мере, двумя сухими электродами, причем, по меньшей мере, один из электродов представляет собой сухой накожный электропроводный электрод (12, 13) для обеспечения контакта с кожей (10) пользователя, указанный электрод (12, 13) содержит материал, выполненный из благородного металла, легированного по меньшей мере одним легирующим веществом, выбранным из группы, содержащей водород, литий, натрий, калий, рубидий, цезий и бериллий, причем материал расположен на внешней поверхности (15) электрода (12, 13) для обеспечения границы раздела с кожей (10).

2. Датчик проводимости кожи по п. 1, в котором благородный металл представляет собой, по меньшей мере, один элемент, выбранный из группы, состоящей из золота, палладия и платины.

3. Датчик проводимости кожи по п. 1, в котором легирующее вещество представляет собой литий, натрий или калий.

4. Датчик проводимости кожи по п. 1, в котором благородный металл представляет собой золото, палладий или платину, и легирующее вещество представляет собой литий.

5. Датчик проводимости кожи по п. 1, в котором разность потенциалов ионизации между благородным металлом и легирующим веществом находится на или выше уровня, на котором предотвращается участие благородного металла в электрохимической реакции с кожей (10).

6. Датчик проводимости кожи по п. 1, в котором концентрация легирующего вещества составляет от 0,1 до 5%.

7. Датчик проводимости кожи по п. 1, в котором электрод (12, 13) содержит внешний слой (14), который сформирован из указанного материала, выполненного из благородного металла, легированного по меньшей мере одним легирующим веществом, выбранным из группы, содержащей водород, литий, натрий, калий, рубидий, цезий и бериллий.

8. Датчик проводимости кожи по п. 7, в котором электрод (12, 13) дополнительно содержит, по меньшей мере, один внутренний слой (16, 18) под внешним слоем (14).

9. Датчик проводимости кожи по п. 1, дополнительно содержащий:
- генератор (22) напряжения для приложения напряжения между, по меньшей мере, двумя электродами (12, 13),
- блок (24) измерения для измерения тока между, по меньшей мере, двумя электродами (12, 13), и
- блок (26) вычисления для вычисления проводимости кожи на основании измеренного тока.

10. Браслет (30), содержащий датчик (20) проводимости кожи по п. 1.

11. Браслет по п. 10, в котором, по меньшей мере, два электрода размещены с возможностью обеспечения контакта с ладонной стороной запястья пользователя.

12. Система обнаружения эмоционального события пользователя, содержащая:
- датчик (20) проводимости кожи по п. 1,
- линию (32) передачи для передачи данных, показывающих измеренную проводимость кожи, и
- блок (34) обработки, выполненный с возможностью обработки переданных данных и обнаружения эмоционального события пользователя на основании переданных данных.

13. Система обнаружения эмоционального события по п. 12, в которой линия (32) передачи представляет собой беспроводную линию связи между датчиком (20) проводимости кожи и блоком (34) обработки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам для определения психофизиологического состояния человека и может быть использовано для контроля операторской деятельности человека.

Изобретение относится к медицине, а именно к анестезиологии в стоматологии, и может быть использовано для оценки местной инъекционной анестезии пульпы зуба. Проводят графическую регистрацию пульсирующего потока крови по сосудистой системе пульпы зуба в процессе измерения его комплексного электрического сопротивления - импеданса.

Изобретение относится к медицине, а именно к хирургической стоматологии, и может быть использовано для прогнозирования ранних осложнений дентальной имплантации на предоперационном этапе.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к средствам обнаружения новообразования в молочной железе женщины. Способ заключается в том, что к молочной железе прикладывают четыре закрепленных на жестком диэлектрическом основании металлических электрода, установленных на равном расстоянии друг от друга вдоль окружности, длина которой не превышает длину окружности молочной железы на установленной высоте от основания железы.
Варианты изобретения относятся к медицине, фтизиатрии. Диагностируют туберкулезный спондилит путем использования рентгеновской компьютерной томографии (РКТ) или магнитно-резонансной томографии (МРТ).

Изобретение относится к медицинской технике. Способ измерения сопротивления участка тела человека по двум каналам реализуют с помощью реографа, содержащего два четырехконтактных датчика (1, 2), генератор высокочастотных сигналов (4) и блок обработки и отображения (5).

Группа изобретений относится к области медицины. Датчик для измерения импеданса содержит n микроэлектродов, расположенных на подложке, при этом n составляет от 4 до 30.

Изобретение относится к медицинской технике. Биотехническая система контроля биоимпеданса состоит из ЭВМ и мобильного блока, содержащего активный и пассивный электроды и их токоподводы, электронный модуль, аккумуляторный блок питания и беспроводный интерфейс, подключенный к выходу электронного модуля и осуществляющий через радиоканал связь мобильного блока с ЭВМ.

Группа изобретений относится к ветеринарии и касается управления состоянием массы домашнего животного, в частности кошек и собак. Предложенные варианты способа включают предварительное определение безжировой массы тела или телесного жира с учетом выбранных физических данных домашнего животного и расчетом показателей по определенным уравнениям.

Изобретение относится к медицине, диагностике, способам измерения кожно-гальванической реакции в наружных слуховых проходах. Способ может быть использован для контроля состояния бодрствования и сна слушающего и управления воспроизведением в зависимости от уровня восприятия слушающего.
Наверх