Устройство для измерения электрокожного сопротивления

 

Изобретение относится к медицинской информационно-измерительной технике и может быть использовано в специализированных диагностических приборах для лечебно-профилактических учреждений, основанных на методах электропунктуры. Устройство содержит измерительный и два индифферентных электрода, калибровочный резистор, электронный ключ, повторитель напряжения, два усилителя, три блока памяти, два блока вычитания, блок выделения модуля напряжений, управляемый делитель напряжения, мультивибратор, регистратор, компаратор и эталонный источник напряжения. Это позволяет повысить точность измерения и достоверность регистрируемых информативных параметров электрокожного сопротивления при реализации медицинских диагностических методов, в частности метода Р. Фолля. 2 ил.

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

Эффективность медицинских электропунктурных диагностических исследований, основанных на использовании специализированных измерительных устройств, в значительной степени определяется достоверностью и точностью регистрации информативных показателей, в качестве которых при реализации метода Р. Фолля используются параметры "проводимости" выбранных диагностических точек кожного покрова, определяемые по электрическому сопротивлению кожного покрова. Значения параметров "проводимости" могут быть получены на основе использования нелинейной функции измерительных преобразований регистрируемого электрокожного сопротивления, обеспечивающей получение информативных показателей в выбранных условных единицах "проводимости", определяемых в соответствии с "эталонной кривой" Вернера (Вернер Ф. Основы электроакупунктуры. - М. : ИМЕДИС, 1993, - 184 с.; Крамер Ф. Учебник по электропунктуре, т. I. - М.: ИМЕДИС, 1995, - 189 с.). При этом достоверность регистрируемых показателей определяется степенью соответствия значений "проводимости" электрокожному сопротивлению выбранных зон кожного покрова.

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

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

В то же время в устройстве-аналоге не обеспечивается требуемая точность и достоверность регистрируемых значений "проводимости" за счет регистрации "проводимости" по значениям сумм электрокожных сопротивлений в зонах расположения измерительного и индифферентного электродов. В результате этого в зависимости от электрокожного сопротивления в зоне расположения индифферентного электрода одним и тем же значениям регистрируемых значений "проводимости" могут соответствовать разные значения электрокожного сопротивления выбранных информативных зон. При этом регистрируемые параметры "проводимости" зависят также от электрических потенциалов кожного покрова, включающих электродные потенциалы, зон расположения измерительного и индифферентного электродов, изменение которых в процессе исследований приводят к дополнительным погрешностям измерительных преобразований.

Кроме этого, при проведении исследований с помощью устройства-аналога через кожный покров пропускается постоянный (гальванический) измерительный ток, сила которого изменяется в зависимости от электрокожного сопротивления, что вызывает в биологических тканях поляризационные процессы, определяющие изменение поляризационных потенциалов, а следовательно, и снижение достоверности регистрируемых показателей. При этом за счет относительно большого значения протекающего через кожный покров электрического тока при измерениях осуществляется раздражение информативных зон кожного покрова, что в свою очередь изменяет их электрокожное сопротивление, а следовательно, приводит к снижению достоверности регистрируемых при диагностических исследованиях параметров "проводимости".

Таким образом, в устройстве-аналоге не обеспечивается требуемая точность и достоверность регистрации значений "проводимости", что определяет снижение эффективности диагностических исследований при использовании устройства-аналога.

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

В настоящем устройстве-аналоге обеспечивается формирование нелинейной функции измерительных преобразований информативного электрокожного сопротивления в выходное напряжение, регистрируемое регистратором. При этом выбором параметров используемых в устройстве элементов может быть в определенной мере обеспечено соответствие функции преобразований устройства "эталонной кривой" Вернера, что реализует возможности диагностических исследований по методу Р. Фолля. Кроме того, в настоящем устройстве обеспечивается преобразование информативного электрокожного сопротивления зоны расположения измерительного электрода при исключении влияния на результаты преобразований электрокожного сопротивления индифферентных зон. В результате этого создаются условия для определения "проводимости" каждой исследуемой зоны вне зависимости ее от электрокожного сопротивления зон расположения индифферентного электрода, что определяет повышение точности и достоверности регистрируемых показателей при использовании настоящего устройства-аналога.

В то же время при использовании второго устройства-аналога как и в первом устройстве-аналоге через исследуемый кожный покров пропускается постоянный измерительный ток, имеющий относительно большое значение, что является причиной снижения достоверности регистрации за счет поляризационных процессов и раздражающего действия пропускаемого электрического тока.

Таким образом, основным недостатком известных устройств-аналогов является недостаточная точность и достоверность регистрируемых диагностических параметров электрокожной "проводимости".

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному техническому решению является устройство для измерения электрокожного сопротивления по патенту России на изобретение (Патент России 2121293, МПК А 61 В 5/05, А 61 Н 39/02. Устройство для измерения электрокожного сопротивления. / А.Т. Селезнев (СССР), заявл. 25.06.96 г., опубл. 10.11.98.), содержащее два усилителя, измерительный электрод, подключенный к первому входу первого усилителя, два пассивных (индифферентных) электрода, компаратор, выход которого через первый электронный ключ соединен со входом первого блока памяти, две схемы совпадений, первые входы которых раздельно соединены с первым и вторым выходами триггера, выходы - раздельно подключены к первым входам первого и второго электронных ключей, второй вход первой схемы совпадения соединен с первым выходом мультивибратора и входом триггера, второй блок памяти, регистратор, третий блок памяти, третий электронный ключ, третью схему совпадения, блок выделения модуля напряжений и коммутатор, первый и второй входы которого подключены раздельно к первому и второму пассивным электродам, а третий вход к выходу первой схемы совпадений, четвертый электронный ключ, первый вход которого подключен к первым входам первой и третьей схем совпадений, второй вход подключен к первому пассивному электроду, а выход соединен через калиброванный резистор с измерительным электродом, блок вычитания, входы которого раздельно соединены через второй и третий блоки памяти с выходами второго и третьего электронных ключей, управляемый делитель напряжений, первый вход которого через блок выделения модуля напряжений соединен с выходом первого усилителя, второй вход подключен к выходу первого блока памяти, а выход - ко входу второго усилителя, и источник эталонного напряжения, при этом вторые входы второго и третьего электронных ключей объединены и подключены к выходу второго усилителя и первому входу компаратора, второй вход компаратора подключен к выходу источника эталонного напряжения, выход коммутатора соединен со вторым входом первого усилителя, второй выход мультивибратора подключен ко вторым входам второй и третьей схем совпадений, выход третьей схемы совпадений подключен к первому входу третьего электронного ключа, а вход регистратора соединен с выходом вычитающего устройства.

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

В устройстве-прототипе с помощью регистратора обеспечивается измерение значений электрокожного сопротивления в зоне расположения измерительного электрода при обеспечении линейной функции измерительных преобразований, минимальном значении измерительного тока, независимости регистрируемых значений от электрокожного сопротивления индифферентных зон и электрокожных потенциалов зон расположения измерительного и индифферентного электродов, что повышает точность и достоверность регистрируемых показателей за счет исключения влияния на результаты измерений электрокожного сопротивления индифферентных зон, поляризационных процессов в тканях, а также раздражающего действия измерительного тока и определяет соответствующее повышение достоверности регистрируемых показателей.

В то же время линейная функция измерительных преобразований и регистрация значений электрокожного сопротивления, а не "проводимости" не позволяет обеспечить требуемую информативность регистрируемых показателей при реализации диагностического метода Р. Фолля, что определяет снижение достоверности проводимых диагностических исследований.

Таким образом, недостатки известных устройств определяются недостаточной точностью и достоверностью измерения электрокожного сопротивления в условных единицах "проводимости".

Целью изобретения является устранение отмеченных недостатков.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения электрокожного сопротивления, содержащее измерительный электрод, подключенный к первому входу первого усилителя и через калибровочный резистор, соединенный с первым входом электронного ключа, два индифферентных электрода, три блока памяти, управляемый делитель напряжения, первый вход которого через блок выделения модуля напряжений соединен с выходом первого усилителя, второй вход подключен к выходу первого блока памяти, а выход через второй усилитель соединен с объединенными первыми входами компаратора и второго блока памяти, второй вход компаратора подключен к эталонному источнику напряжения, а выход - к первому входу первого блока памяти, первый блок вычитания, мультивибратор и регистратор, второй блок вычитания, первый вход которого подключен к выходу первого блока вычитания, второй вход подключен к выходу электронного ключа и через повторитель напряжения соединен с первым индифферентным электродом, а выход подключен к второму входу первого усилителя, первый вход первого блока вычитания подключен к выходу первого усилителя и первому входу третьего блока памяти, второй вход которого подключен к первому выходу мультивибратора и второму входу первого блока памяти, а выход - к второму входу первого блока вычитания, второй выход мультивибратора подключен к объединенным вторым входам электронного ключа и второго блока памяти, к выходу которого подключен регистратор, при этом второй индифферентный электрод соединен с общей шиной устройства.

При таком выполнении устройства для измерения электрокожного сопротивления за счет введения второго блока вычитания и повторителя напряжения обеспечивается возможность получения заданной нелинейной функции измерительных преобразований электрокожного сопротивления в регистрируемые значения "проводимости", что позволяет повысить точность и достоверность регистрируемых значений электрокожного сопротивления при использовании устройства для реализации диагностического медицинского метода Р. Фолля.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства, на фиг.2 приведены диаграммы зависимостей регистрируемого параметра "проводимости" (диаграмма 1) и измерительного тока (диаграмма 2) от информативного электрокожного сопротивления.

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

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, а R_x, R₁ и R₂ - электрокожные сопротивления в точках расположения измерительного электрода 2, второго и первого индифферентных электродов 3, 4 соответственно.

Измерительный электрод 2 выполнен в виде латунного электрода со сферической контактной поверхностью диаметром 3 мм.

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

Калибровочный резистор 5 предназначен для создания в цепи информативного электрокожного сопротивления R_x при включении электронного ключа 6 измерительного тока, замыкаемого в контуре: измерительный электрод 2, калибровочный резистор 5, электронный ключ 6, выход повторителя напряжения 7, общая шина устройства, второй индифферентный электрод 3. В качестве калибровочного резистора 5 можно использовать точный постоянный резистор, например, типа ПТМН-0,5 с сопротивлением 50-500 кОм, выбираемым в зависимости от диапазона измерений, значения измерительного тока и вида нелинейности измерительных преобразований устройства.

Электронный ключ 6 предназначен для подключения к измерительной цепи калибровочного резистора 5 при подаче на первый вход ключа 6 управляющего напряжения с первого выхода мультивибратора 16. Электронный ключ 6 выполнен на одном элементе микросхемы К176КТ1.

Повторитель 7 напряжения предназначен для передачи на выход электрического потенциала кожного покрова зоны расположения первого индифферентного электрода 4. Повторитель 7 напряжения выполнен на аналоговой микросхеме К140УД12 в виде усилителя с высоким входным сопротивлением (100 МОм и более).

Первый усилитель 8 представляет собой дифференциальный усилитель постоянного тока с большим входным сопротивлением (100 МОм и более) и предназначен для усиления разностей потенциалов между его первым и вторым входами. Усилитель выполнен на аналоговой микросхеме К140УД12 в виде масштабного дифференциального усилителя.

Третий блок 9 памяти предназначен для запоминания напряжения, подаваемого на его первый вход с выхода первого усилителя 8 при подаче на второй вход с первого выхода мультивибратора 16 управляющего сигнала. Третий блок 9 памяти выполнен в виде входного электронного ключа, запоминающего конденсатора и выходного повторителя напряжения. В качестве входного электронного ключа может быть использована микросхема К176КТ1, а повторителя напряжения - микросхема К140УД12.

Второй блок 10 вычитания предназначен для формирования выходного напряжения, равного разности напряжений, подаваемых с выходов повторителя 7 напряжения и первого блока 11 вычитания. Он может быть выполнен в виде масштабного вычитающего усилителя на микросхеме К154УД1.

Первый блок 11 вычитания предназначен для выработки выходного напряжения, пропорционального разности напряжений, подаваемых на его входы с выходов третьего блока 9 памяти и первого усилителя 8. Первый блок 11 вычитания может быть выполнен аналогично второму блоку 10 вычитания.

Блок 12 выделения модуля напряжений предназначен для преобразования выходного напряжения первого усилителя 8 в соответствующее напряжение одной (положительной) полярности. Блок 12 выделения модуля напряжений выполнен на двух микросхемах К154УД1.

Второй блок 13 памяти предназначен для запоминания напряжения, подаваемого на его первый вход с выхода второго усилителя 18 при подаче на второй вход со второго выхода мультивибратора 16 управляющего сигнала. Второй блок 13 памяти выполнен аналогично третьему блоку 9 памяти.

Управляемый делитель 14 напряжений предназначен для изменения напряжения, подаваемого на вход первого усилителя 18 по управляющему напряжению, подаваемому с выхода первого блока 15 памяти. Управляемый делитель 14 напряжений выполнен по схеме делителя напряжений на постоянном резисторе и управляемом полупроводниковом сопротивлении, в качестве которого использован полевой транзистор типа КП103М1.

Первый блок 15 памяти предназначен для запоминания выходного напряжения компаратора 19 при подаче на второй вход первого блока 15 памяти управляющего сигнала с первого выхода мультивибратора 16. Первый блок 15 памяти выполнен аналогично третьему блоку 9 памяти.

Мультивибратор 16 предназначен для поочередного формирования сигналов управления на первом и втором его выходах. Мультивибратор 16 работает в автоколебательном режиме и используется в качестве генератора прямоугольных импульсов. Мультивибратор 16 выполнен на двух элементах "ИЛИ" микросхемы К176ЛЕ5 и частотозадающей RC цепи.

Регистратор 17 предназначен для регистрации измеряемых значений электрокожного сопротивления в условных единицах "проводимости" в соответствии с "эталонной кривой" Вернера. В качестве регистратора использован стрелочный микроамперметр типа M42103.

Второй усилитель 18 предназначен для усиления выходного напряжения управляемого делителя 14 напряжений. Он может быть выполнен в виде масштабного усилителя постоянного тока на микросхеме типа К154УД1.

Компаратор 19 предназначен для сравнения выходного напряжения второго усилителя 18 с выходным напряжением U₀ эталонного источника 20 напряжения. Компаратор выполнен на микросхеме К154УД1.

Эталонный источник 20 напряжения предназначен для выработки постоянного стабилизированного напряжения U₀, подаваемого на второй вход компаратора 19. Эталонный источник 20 напряжения выполнен на стабилизирующем диоде КС147А и полевом транзисторе КП103И1.

Устройство для измерения электрокожного сопротивления работает следующим образом.

Второй индифферентный электрод 4 располагается в руке пациента, первый индифферентный электрод 3 фиксируются в произвольной выбранной индифферентной области кожного покрова 1, а измерительный электрод 2 прижимается контактной поверхностью к кожному покрову в исследуемой информативной зоне.

Мультивибратор 16 с заданной частотой изменяет свое состояние, в результате чего на его первом и втором выходах в первые и вторые полупериоды цикла работы мультивибратора периодически формируются управляющие сигналы.

При формировании управляющего сигнала на первом выходе мультивибратора 16 (в первые полупериоды цикла работы мультивибратора) открываются первый 15 и третий 9 блоки памяти, при формировании управляющего сигнала на втором выходе мультивибратора 16 (во вторые полупериоды цикла работы мультивибратора) открываются электронный ключ 6 и второй блок 13 памяти.

В первые полупериоды цикла работы мультивибратора электронный ключ 6 закрыт; а входы первого 15 и третьего 9 блоков памяти открыты. При закрытом электронном ключе 6 первый вывод калибровочного резистора 5 отключен от выхода повторителя 7 напряжения и при использовании первого усилителя 8 с высоким входным сопротивлением его входным током можно пренебречь. В результате этого измерительная цепь измерительного электрода 2 разомкнута, и ток через информативное сопротивление R_x в измерительной цепи не протекает.

При этом между первым и вторым входами первого усилителя 8 воздействует разность потенциалов U₁, которую можно представить в виде разности потенциалов каждого входа относительно общей шины устройства: U₁=(E₁-E₂)-U₂, (1) где (E₁-E₂) - потенциал первого входа первого усилителя 8 относительно общей шины устройства; U₂ - выходное напряжение второго блока 10 вычитания.

Выходное напряжение U₂ второго блока 10 вычитания при равенстве единице коэффициента его передачи можно представить в виде разности выходных напряжений U₃ повторителя 7 напряжения и U₄ первого блока 11 вычитания: U₂=U₃-U₄. (2) Выходное напряжение U₃ повторителя 7 напряжения при закрытом электронном ключе 6 (при условии высокого входного сопротивления повторителя 7 напряжения) определяется потенциалом первого индифферентного электрода 4 относительно общей шины устройства, что при равенстве единице коэффициента передачи повторителя 7 напряжения можно представить в виде: U₃=Е₃-Е₂. (3) Выходное напряжение U₄ первого блока 11 вычитания определяется разностью выходных напряжений U₅ третьего блока 9 памяти и U₆ первого усилителя 8.

U₄=K₁(U₅-U₆), (4) где K₁ - коэффициент передачи первого блока 11 вычитания.

Используя выражения (2)-(4), выражение (1) можно представить в следующем виде: U₁=(E₁-Е₂)-(Е₃-Е₂)+K₁(U₅-U₆); U₁=(E₁-E₃)+K₁(U₅-U₆). (5)
В первые полупериоды цикла работы мультивибратора 16 третий блок 9 памяти открыт, и напряжения U₅ и U₆ равны между собой (при условии равенства единице коэффициента передачи третьего блока 9 памяти). При этом выражение (5) можно переписать в виде:
U₁=(E₁-E₃). (6)
т. е. между входами первого усилителя 8 приложено напряжение, определяемое разностью потенциалов зон расположения измерительного 2 и первого индифферентного электрода 4.

Напряжение U₁ проходит через последовательный усилительный канал передачи, состоящий из первого усилителя 8, блока 12 выделения модуля напряжений, управляемого делителя 14 напряжений, второго усилителя 18, и подается на первый вход компаратора 19. При этом выходное напряжение U₇ второго усилителя 18 можно представить в виде:
U₇=К₂К₃К₄К₅(Е₁-Е₃)=К₀(E₁-Е₃), (7)
где К₂, К₃, К₄ и K₅ - коэффициенты передачи первого усилителя 8, блока 12 выделения модуля напряжений, управляемого делителя 14 напряжений и второго усилителя 18 соответственно; К₀ - общий коэффициент передачи последовательного усилительного канала передачи.

С помощью компаратора 19 напряжение U₇ сравнивается с выходным напряжением U₀ эталонного источника напряжения 20, в результате чего на выходе компаратора 19 формируется напряжение, пропорциональное разности напряжений U₀ и U₇. Это напряжение через открытый первый блок 15 памяти воздействует на первый вход управляемого делителя 14 напряжений, и в результате изменения напряжения на первом входе управляемого делителя 14 напряжения коэффициент передачи K₄ управляемого делителя 14 напряжений будет изменяться.

Изменение коэффициента передачи К₄ будет проходить до тех пор, пока выходное напряжение U₇ второго усилителя 18 не станет равным напряжению U₀. Это будет соответствовать значению коэффициента передачи последовательного усилительного канала передачи напряжения ₀*, равному:
К₀*=К₂К₃К₄*К₅,
который можно определить из выражения (8):
U₀=U₇*=K₀*(E₁-E₃);

Длительность полупериодов цикла формирования управляющих сигналов мультивибратора 16 выбирается такой, чтобы переходной процесс установления выходного напряжения второго усилителя 18 и коэффициента усиления К₀ последовательного усилительного канала передачи заканчивался за половину периода цикла работы мультивибратора 16.

В первые полупериоды цикла работы мультивибратора 16 открыты первый блок 15 и третий блок 9 памяти, на выходы которых проходят выходные напряжения компаратора 19 и первого усилителя 8 соответственно, которые запоминаются в блоках 15 и 9 памяти после выключения управляющего сигнала на втором выходе мультивибратора 16.

При изменении состояния мультивибратора 16 на противоположное (при переходе ко вторым полупериодам цикла работы мультивибратора 16) управляющий сигнал формируется на втором выходе мультивибратора 16, а на первом его выходе управляющий сигнал выключается. В результате этого первый блок 15 памяти закрывается, и его выходное напряжение, а следовательно, и коэффициент передачи К₀* последовательного канала остаются постоянными в течение второго полупериода цикла работы мультивибратора 16.

При этом управляющим сигналом с второго выхода мультивибратора 16 открывается электронный ключ 6. В результате этого первый вывод калибровочного резистора 5 подключается к выходу повторителя напряжения 7, и в замкнутой цепи (измерительный электрод 2, калибровочный резистор 5, электронный ключ 6, выход повторителя напряжения 7, общая шина устройства, первый индифферентный электрод 4) начинает протекать измерительный ток I, значение которого можно определить на основании закона Ома для участка однородной цепи:

где R₀ - сопротивление калибровочного резистора 5.

От тока I на калибровочном резисторе 5 создастся падение напряжения U₈, которое можно представить в виде:

Для вторых полупериодов цикла работы мультивибратора 16 между первым и вторым входами первого усилителя 8 будет воздействовать напряжение U₁*, которое можно представить в виде разности падения напряжения U₈ на калибровочном резисторе 5 с выходным напряжением U₄* второго блока 10 вычитания для вторых полупериодов работы мультивибратора 16:
U₁*=U₈-U₄* (11)
В соответствии с выражением (4) напряжение U₄* будет равно:
U₄*=K₁(U₅*-U₆*), (12)
где U₅* и U₆* - выходные напряжения третьего блока 9 памяти и первого усилителя 8 во втором полупериоде цикла работы мультивибратора 16.

Выходное напряжение U₅* третьего блока 9 памяти дня вторых полупериодов цикла работы мультивибратора 16 определяется выходным напряжением ₆ первого усилителя 8 в первые полупериоды цикла работы мультивибратора 16, и с учетом выражения (6) его можно представить в виде:
U₅*=К₂(Е₁-Е₃). (13)
Выходное напряжение U₆* первого усилителя 8 во вторые полупериоды цикла работы мультивибратора 16 можно представить через напряжение U₁*:
U₆*=K₂U₁*. (14)
Подставляя выражения (12) в выражение (11), с учетом выражений (10), (13), (14) получим:


Напряжение U₁* усиливается последовательным усилительным каналом передачи устройства, коэффициент усиления которого равен К₀*, и на выходе второго усилителя 18 во втором полупериоде цикла работы мультивибратора 16 будет сформировано напряжение U₇, которое можно представить в виде:

Напряжение U₇* с выхода второго усилителя 18 через открытый второй блок 13 памяти проходит на его выход и воздействует на регистратор 17. Для первых полупериодов цикла работы мультивибратора 16 второй блок 13 памяти закрыт, и напряжение U₇* в первые полупериоды цикла работы мультивибратора 16 не изменяется.

С помощью регистратора 17 по напряжению U₇* в устройстве осуществляется измерение электрокожного сопротивления в условных единицах "проводимости", значения N которых можно представить в виде:

где U_7max* - выходное напряжение второго усилителя 18 при значении электрокожного сопротивления R_x=0:
U_7max*=K₀(E₁-E₃). (18)
Подставляя выражения (16), (18) в выражение (17), для регистрируемых значений электрокожного сопротивления в условных единицах "проводимости" получим:

Выражение (19) является функцией передачи заявляемого устройства измерения электрокожного сопротивления. Здесь переменным информативным параметром, используемым для регистрации "проводимости", является сопротивление R_x схемы 1 замещения кожного покрова.

В зависимости от изменения информативного параметра R_x в соответствии с выражением (19) функция передачи устройства является нелинейной, вид нелинейности которой определяется значением сопротивления R₀, используемого при реализации устройства калибровочного резистора 5, и коэффициентами передачи K₁ второго блока 11 вычитания и К₂ первого усилителя 8. При этом на результаты измерительных преобразований в соответствии с выражением (19) не влияют электрокожные потенциалы зон расположения измерительного и индифферентных электродов и электрокожное сопротивление индифферентных зон кожного покрова.

Выбором определенных значений параметров элементов устройства можно добиться заданного вида нелинейной функции преобразования устройства, максимально соответствующей "эталонной кривой" Вернера.

При этом измерения будут проводиться при минимальном значении измерительного тока, которое в соответствии с выражением (9) для реальных значений электрокожных потенциалов и сопротивления калиброванного резистора (при E₁-Е₃= 100 мВ; R₀=150 кОм) для используемого диапазона электрокожных сопротивлений R_x(10500 кОм) не будет превышать 0,7 мкА.

Для иллюстрации приведены диаграммы изменения выходного измеряемого параметра "проводимости", отмеченного на фиг. 2 (диаграмма 1) (в условных единицах - процентах от максимального значения напряжения U₇), определяющие функцию передачи предлагаемого устройства по шкале регистратора 17, и измерительного тока (диаграмма 2) от изменения информативного параметра электрокожного сопротивления R_x при значениях: R₀=150 кОм; K₁K₂=0,21. Здесь же для сравнения символами (*) отмечены значения "проводимости", определяемые "эталонной кривой" Вернера.

Как видно из графиков (диаграмма 1), в предлагаемом устройстве обеспечивается высокая степень соответствия функции преобразования электрокожного сопротивления "эталонной кривой" Вернера для используемого диапазона измерения информативного электрокожного сопротивления.

Таким образом, при использовании предлагаемого устройства для измерения электрокожного сопротивления обеспечивается высокая точность и достоверность измерения электрокожного сопротивления в выбранных условных единицах "проводимости", что является основой для эффективного применения медицинских диагностических методов, в частности электропунктурного метода Р. Фолля. При этом выполнение устройства на элементах с линейными передаточными характеристиками определяет высокую степень соответствия и повторяемости метрологических характеристик приборов при их серийном производстве.

Формула изобретения

Устройство для измерения электрокожного сопротивления, содержащее измерительный электрод, подключенный к первому входу первого усилителя и через калибровочный резистор соединенный с первым входом электронного ключа, два индифферентных электрода, три блока памяти, управляемый делитель напряжения, первый вход которого через блок выделения модуля напряжений соединен с выходом первого усилителя, второй вход подключен к выходу первого блока памяти, а выход через второй усилитель соединен с объединенными первыми входами компаратора и второго блока памяти, второй вход компаратора подключен к эталонному источнику напряжения, а выход - к первому входу первого блока памяти, первый блок вычитания, мультивибратор и регистратор, отличающееся тем, что в него введен второй блок вычитания, первый вход которого подключен к выходу первого блока вычитания, второй вход подключен к выходу электронного ключа и через повторитель напряжения соединен с первым индифферентным электродом, а выход подключен к второму входу первого усилителя, первый вход первого блока вычитания подключен к выходу первого усилителя и первому входу третьего блока памяти, второй вход которого подключен к первому выходу мультивибратора и второму входу первого блока памяти, а выход - к второму входу первого блока вычитания, второй выход мультивибратора подключен к объединенным вторым входам электронного ключа и второго блока памяти, к выходу которого подключен регистратор, при этом второй индифферентный электрод соединен с общей шиной устройства.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2