Способ измерения электрокожного сопротивления и устройство для его осуществления

союз советсниксоцидлистичеснихРЕСПУБЛИН 9) 01 594",А 61 РЕТВУ ТЕЛЬСТ нсл тераэлек Р0ЖНОГО ГОдиция ится к судАРстВенньй номитет ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗ И АВТОРСКОМУ С(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТСОПРОТИВЛЕНИЯ И УСТРОЙСТВО. ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение откос не и предназначено для изме электрокожного сопротивления в автоматическом режиме исследования состояния человека в процессе трудовойдеятельности. Изобретение позволяетпроизводить измерение злектрокожногосопротивления с более высокой точ- -ностью и повторяемостью результатовизмерения при сохранении морфологи-.ческой интактности при многократныхизмерениях с помощью автоматическихустройств путем пропускания однонаправленных импульсов тока (ИТ) длительностью от 200 до 380 мс, мощностью не более 0,13 мВт, плотностьюне более 36,2 мкА/смф, с интервалом.следования ИТ не менее 1,2-1,32 с,измерение осуществляют в промежуткевремени от 200 до 380 мс от подачиимпульса, В устройстве однонаправленные ИТ формирует источник стабильногопостоянного напряжения и,стабилизатор тока, к которому подключены элек3 1512563 троды, мощность ИТ и плотность обеспечивают элементы стабилизатора тока и площадь электродов, Формирование длительности ИТ осуществляет таймер, а интервал следования - блок формирования импульса блокировки, Реализацию алгоритма измерения в автоматическом режиме осуществляет блок управления, а преобразование изме ренного значения - аналого-цифровойпреобразователь, Устройство для измерения электрокожного.сопротивлениясодержит электроды 1 и 2, источник 3постоянного стабильного напряжения,стабилизатор 4 тока, АЦП 5, блок 6индикации, блок 7 формирования импульса блокировки, ключевой блок 8, блок9 управления, таймер 10. 3 ил.Изобретение относится к медицине, а именно к физиологии. Цель изобретения - повышение точности измерения засчет того, что после наложения измерительных элементов на кожумежду ними пропускают однонаправленные импульсы стабильного по амплитуде тока длительностью 200;380 мс,мощностью не более. 0,13 мВт, плотаностью не более 36,2 мкА/см с интервалом следования импульсов не менее1,2-1,32 с и замеряют направлениемежду электродами в интервале времени от 200 до 380 мс от начала имгуль са тока,.На фиг.1 представлена структурная схема устройства для измеренияэлектрокожного сопротивления; нафиг,2 - временные диаграммы, поясняю 35щие работу устройства; на фиг.3временная диаграмма, иллюстрирующаяработу способа,Устройство для измерения электрокожного сопротивления:. (фиг.1) содержит электроды 1 и 2, последовательно соединенные источник 3 посто янного стабильного напряжения, стабилизатор 4 тока к входу и выходу которого подключены электроды 1 и 245соответственно, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 5, блок 6 индикации, также последовательно соединенные блок 7 формирования импульсаблокировки и ключевой блок 8, выходкоторого соединен с вторым входом источника 3Кроме того, устройство со-,держит блок 9 управления и таймер10, соединенные с блоком 7 и АЦП 5.АЦП 5 (фиг,1) содержит последовательно соединенные блок 11 сравненияи формирователь 12 импульсов, такжепоследовательно соединенные инвертор .13, счетчик 14 импульсов, блок 15 ин 1с.где 1ст Т Я (1)амплитудное, стабилизированное значениеизмерительного импульса тока; плотность измерительного импульса тока, (Т 4.36,2 мкА/см);площадь измерительногоэлектрода с меньшей плотеграторов, сумматор 16, масштабирующий усилитель 17, выходом соединенный с блоком 11 сравнения,Блок 7 формирования импульсов блокировки содержит последовательно соединенные интегратор 18, компаратор19, формирователь 20 импульсов,Блок 9 управления содержит послецовательно соединенные вход "Пуск",блок 21 запуска, формирователь 22 импульсов, блок 23 запрета, КЯ-триггер 24,.Таймер 10 содержит последовательносоединенные кварцевый генератор 25,счетчик 26 импульсов,. формирователь27 импульсов,Способ измерения электрокожногосопротивления осуществляют следующимобразом,Измерительные электроды устанавливают и фиксируют на поверхности кожи биообъекта (например, согласно ме тодике по Фере), после чего подключают электроды к источнику тока мощностью не более 0,13 мВт анри локальном измерении электрокожного сопро; тивления электрод меньшей площадиподключают к минусовому выводу источ.ника тока) и пропускают между электродами однонаправленный стабилизированный по амплитуде импульс токайплотностью не более 36,2 мкА/смвеличину которого определяют по формуле(2) 30 35 40 щадью поверхности, контактирующей с кожей,Через 200 мс после подачи на биообъект измерительного импульса тока5производят измерение напряжения между электродами, причем столько раз,сколько позволяет быстродействие измерителя, и заканчивают измерениенапряжения между электродами не поз Оже 380 мс после подачи измерительного импульса тока, После окончанияпроцесса измерения или по истечении380 мс после подачи измерительногоимпульса тока его отключают, Следующий цикл измерения начинают не раньше, чем через 1,2 с - 107. после отключения измерительного импульса тока. Электрокожное сопротивление вычисляют по формуле 20 где К - электрокожное сопротивление биообъекта;Б - измеренное значение напряжения между электродами,На временной диаграмме (фиг,4) показаны все фазы первого цикла измерения и начала второго цикла (послепроведения подготовительных работ иналожения электродов),П р и м е р 1, Пусть с распоряжении исследователя имеются электроды для электрокардиографии площадью0,785 см и необходимо произвести2многократные измерения электрокожного сопротивления (например, для оценки динамичности потовыделительнойфункции при физической нагрузке),Максимальное значение электрокожного сопротивления в месте измеренияравно К=З МОм,Выбирают параметры измерительно , го импульса, Для этого из предельного значения мощности измерительного импульса 0,13 мВт определяют максимальное выходное напряжение источника тока 50 У У маке= =-- = 4,6 ВОпределяют 1, , необходимый для измерения максимального значения электрокожного сопротивления; 6Проверяют выполняется ли условие плотности для этого находят плотность тока величиной 1,53 мкА: 1,1 ст 2Б- 2 мкА/см Плотность тока (2 мкА/см ) меньше максимально допустимой (36, 2 мкА/см )," следовательно, при таких значениях Измерительного импульса для данной- площади электрода можно производить измерения электрокожного сопротивления, Эти параметры измерительного импульса выбирают исходя иэ макси - мальных значений мощности и плотности тока и поэтому являются предельно допустимыми. Для практического использования желательно выбирать параметры измерительного импульса тока . меньше предельно допустимых, Если в нашем примере взять П ке=З В; то,1 =1 мкА, а 1=1,2 мкА/см , при этоммакеизмеренное электрокожное сопротивление определяется П 1К=- -- = - П = 1000 Б, ет ет Накладывают электроды (например,на тыльную и внешнюю стороны ладони),подают импульс тока с рассчитаннымипараметрами и через 200 мс измеряютнапряжение между электродами в течение 180 мс, после чего импульс токанеобходимо отключить и вычисляют значение сопротивления, Через 1,2 с после отключения снова подают импульс срассчитанными параметрами и через200 мс производят измерение напряже/ния между электродами в течение 180 мс,после чего ток отключают и так далеев течение всего времени наблюденияза пациентом по соответствующей стандартной методике,Предлагаемый способ позволяет повысить объективность диагностическойинформации, автоматизировать процесссъема параметров электродермальнойактивности организма человека и про-,изводить. постоянный и длительныйконтроль состояния человека с одновременной обработкой результатов подиагностическим алгоритмам с применением ЭВМ. Устройство работает следующим образом.1512563 После включения питания устройство автоматически устанавливается в исходное положение В исходном положении сигнал присутствует только на выходе КЯ-триггера 24, запрещающий работу блоков 18, 24, 26, и на выходе блока 20, схема находится в режиме ожидания, на электродах отсутствует напряжение. 10Для измерения электронного сопротивления электроды 1 и 2 устанавливают в месте измерения и запускают устройство сигналом "Пуск", который может Формироваться либо внутрен 15 ним генератором, либо вручную от кнопки "Пуск" 82, Пусковой сигнал блока 21 запуска, сформированный в короткий импульс, в Формирователе 22 . импульса запуска поступает на К-вход 20 КВ-триггера 24, подключая его в рабочее состояние Я - "1", Я - "О")На входе интегратора 18 появляется "0" и выходное напряжение интегратора 18 равно нулю, а компаратор 1925 занимает исходное положение и на выходе Формирователя 20 импульсов устанавливается логический "0", блокирующий работу блока 23 запрета от повторного запуска в момент измерения ЗО электрокожного сопротивления,Одновременно с этим появляется сигнал на входе ключевого блока 8 и он включает источник 3 стабильного напряжения, на выходе которого и навходе блока 4 устанавливается стабилизированное напряжение, и черезэлектроды 1 и 2 и биообъект течет токсо стабилизированной амплитудой, который создает падение напряжения 40на электродах, равное выходному напряжению стабилизатора 4 тока, кото -рое отражает переходной процесс в системе электрод - ткань под действиемтока,и прямопропорциональное электрокожному сопротивлению. Выходной сигнал Я блока 24 одновременно снимает запрет с работы кварцевого генератора 25 и счетчика 26 импульсов, На выходе блока 25 появляется непрерывная последовательность тактовых импульсов (ТИ), которые поступают на счетный вход счетчика МЗР блока 14 счетчиков импульсов, но счетчики блока 14 начинают работу только при поступлении импульсов разрешения (ИР) на вход 7 и.снятии сигнала сброса с входа Б.,Это необходимо для реализации интервала времени до начала измерения (например, 200 мс).Сформированный в блоках 26 и 27 через 200 мс после включения кварцевого генератора 25 ИР переключает счетчики блока 14 и блок 6 индикации в рабочее положение и их регистры начинают заполняться ТИ до тех пор, пока цифровой выходной сигнал блока 14, проинтегрированный поразрядно в блоке 15 интеграторов, просуммированный в сумматоре 16 и промасштабированный в блоке 17 в виде выходного напряжения блока 17, не сравняется по величине в блоке 11 сравнения с выходным сигналом блока 4, В этом момент на выходе блока 11 сравнения и на выходе первого формирователя 12 импульсов появляется сигнал Конец измерения , который устанавливает КБ-триггер 24 в исходное положение, при этом сигнал с выхода Я отключает ключевой блок 8 и блок 3, а стабилизатор 4 тока прекращает подачу тока на биообъект. Одновременно выключается кварцевый генератор 25, сбрасываются в "0" регистры счетчика 26 импульсов, а сигналы ТИ и ИР переходят в состояние "0". В результате этого через К-вход происходит сброс счетчиков блока 14 в исходное положение, а через вход Ч поступает запрет на счет импульсов,Одновременно с этим в блоке 6 индикации Фиксируется число, соответствующее количеству импульсов, содержащихся в регистрах счетчиков блока 14 на момент снятия ИР на входе Ч блока 14 счетчиком импульсов и соответствующее численному значению измеренного сопротивления. Все блоки уст.ройства, кроме блоков 7 и 23, устанавливаются в режим ожидания, соответствующий исходному положению. Но запустить устройство в новый цикл измерения в этот момент времени невозможно, пока на выходе второго формирователя 20 импульсов присутствует сигнал блокировки и блок 23 запрета не разрешает работу триггера 24 от пускового импульса; Сразу после остановки режима измерения импульсов "Конец измерения" сигнал выхода Я блока 24 включает ин тегратор 18, выходной сигнал которого достигает П, например, только1, Способ измерения электрокожного сопротивления, включающий наложение электродов, пропускание между ними тока и вычисление электрокожного сопротивления, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повы 35 через 1,2 с, после чего выходным сигналом компаратора 19 и блока 20 снимается блокировка блока 23, который после этого разрешает новый цикл из 5 мерения, После этого все блоки устройства устанавливаются в состояние, соответствующее исходному положению, но на индикаторе блока 6 индикации фиксируется число, соответствующее 1 О измеренному электрокожному сопротивлению в интервале времени, например, от 200 до 380 мс после подачи тока на электроды 1 и 2.Способ и устройство для измерения электрокожного сопротивления позволяет значительно повысить точность и повторяемость измеренных значений электрокожного сопротивления и обеспечивает сохранение морфологической интактности в месте измерения при многократных и продолжительных измерениях, При их грименении измерение электрокожного сопротивления осуществляется с погрешностью не более 525 и с повторяемостью не хуже 0,95 при многократных измерениях, причем нарушения морфологической интактности в месте измерения не обнаружено.30Формула изобретения шения точности измерения, между элкоктродами пропускают однонаправленныеимпульсы стабильного по амплитудетока длительностью 200-380 мс, мощностью не более 0,13 мВт, плотностьюне более 36,2 мкА/см с интерваломследования импульсов не менее 1,21,32 с и замеряют напряжение междуэлектродами в. интервале времени 200380 мс от начала импульса тока. 2. Устройство для измерения электрокожного сопротивления, содержащее источник постоянного стабильного напряжения, два электрода, соединенные со стабилизатором тока и блок индикации, о т л и ч. а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены таймер, блок управления, блок формированияимпульса блокировки, ключевой блок и аналого-цифровой преобразователь., первый вход которого соединен с выходом стабилизатора тока и вторым электродом, второй и третий входы - соответственно с первым и вторым выхо-. дами таймера, первый выход и третий вход - с входами блока индикации, а второй выход - с первым входом блока управления, второй вход которого подключен к выходу блока формирования импульса блокировки, первый выход - к входам таймера и блока формирования импульса блокировки, а второй выход - через ключевой блок - к входу источника постоянного стабильного напряжения.1512563 Составитель А,Дмитриеватор М,Бланар Техред Л, Сердюкова ор Т,Палий раж 6 пнсн ГКНТ СССР Гагарина, 101 омбинат "Пате г. Ужгор Производственно-издатель ЗаказВНИИПИ 017/4осудар1 венного комитета по изобретениям и открытиям113035, Москва, Ж, Раушскаяо наб., д. 4/5