Комутатор для зчитування рельєфу електричних параметрів шкіри

Винахід відноситься до медичної техніки і призначений для виміру рельєфу електричних параметрів (РЕП) покриву біологічного об'єкта шляхом комутації матриці електродів, накладеної на досліджувану ділянку поверхні біологічного об'єкта. Відомий ряд пристроїв для дослідження рельєфу електричних параметрів (РЕП) шкірного покриву (наприклад, а.с. СРСР №1536538: Бабич Ю.Ф. «Устройство для электрофизиологических исследований», А61Н39/00, 1987), що припускають комутацію РЕП через електродні матриці (мультіелектродну пластину). Призначення даних технічних рішень - це забезпечення принципової можливості неінвазивного зчитування РЕП з досить високим просторово-роздільною здатністю. До недоліків відомих пристроїв варто віднести: недостатню надійність блоку сканування через використання механічних елементів, що істотно знижують як ресурс безупинної роботи, так і також точність вимірів, а також наявність методичної погрішності позиціонювання рухливого (скануючого) електрода по елементах електродної матриці. Варіант виконання блоку комутації у виді електронно-променевого перетворювача (а.с. СРСР №1410944, Бабич Ю.Ф. «Устройство для электрофизиологических исследований», А61В5/05, А61Н39/00, 1988) є технологічно занадто складним, вимагає використання джерел високої напруги і, відповідно, створює проблеми в забезпеченні вимог електробезпечності, і також має методичну погрішність позиціонювання електродів матриці (зокрема, структурні перешкоди через наявність колекторної сітки). Як прототип було обрано пристрій (а.с. СРСР №1294198 Бабич Ю.Ф. «Електронно-лучевой преобразователь сигнала», Н01J31/06, 1984), у якому волоконопровідний екран електроннопроменевої трубки виконує роль електродної матриці, а блок розгорнення містить у собі власне електроннопроменеву тр убку із системою, що відхиляє, і елементами керування. Загальним недоліком відомих пристроїв є наявність істотних методичних погрішностей, викликаних, поперше, перешкодами через контактні явища на границі рухливий електрод - внутрішня сторона електродної матриці, і, по-друге, через варіації паразитної ємності «лінія зв'язку-земля» і електромагнітними перешкодами через значну довжину лінії зв'язку (шлейфа р ухливого електрода), що особливо виражено на високих частота х. В основу винаходу, що заявляється, поставлена задача створення більш надійного і захищеного від перешкод пристрою. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в комутаторі для зчитування рельєфу електричних параметрів шкіри, який складається з електродної матриці і блоку розгорнення, останні виконані в єдиному багатошаровому блоці, кожен шар якого містить одну чи більше безкорпусну мікросхему мультіплексора, вхідні контакти якого виведено на одну зі сторін блоку, і які утворюють таким чином електродну матрицю, а інші контакти мікросхем виведено на іншу (-і) сторону (и) багато шарового блоку. Запропонований пристрій забезпечує більш високу надійність і перешкодо-захищеність, так як у даному пристрої: - немає рухливого контакту - його заміняє окремий електронний ключ з чисто омічним внутрішнім опором; - відсутні рухливі елементи в блоці розгорнення; - запропоноване пошарове та перпендикулярне щодо електродної матриці розташування мікросхем забезпечує достатньо високу просторову роздільну здатність (порядку 1 мм), і обумовлюється не габаритами схеми електронного ключа, а тільки розмірами виводів мікросхеми, що можуть бути обрані менш за 1 мм, а також суттєво зменшує величину паразитної ємності елементів схеми відносно об'єкту вимірювання. Пристрій пояснюється кресленням. На фіг.1 представлено загальний вид комутатора для зчитування рельєфу електричних параметрів шкіри, а на фіг.2 - один з можливих варіантів компонування комутатора. Пристрій складається з електродної матриці 1; блоку розгорнення в цілому 2; окремих шарів блоку розгорнення - плати комутації 3; виводів "аналоговий вхід" мікросхем 4 (у цілому утворюючі 1); монтажної плати блоку розгорнення 5, до якого приєднуються виводи керування і виводи "аналоговий вихід" усі х мікросхем; клем шини «аналоговий вихід» плат комутації 6 (до якої підключається блок виміру, не описуваний тут); клеми (контактні площадки) виводів мультіплексора "аналоговий вихід" 7 (через ці клеми комутатор підключаються до блоків керування і живлення, не описуваним тут); загальної шини "аналоговий вихід" 8; електропровідникового малюнка 9; контактних площадок монтажної плати 10; виводів мультіплексора "аналоговий вихід" 11; виводів живлення і керування мультіплексором 12; бескорпусної мікросхеми мультіплексора 13 (наприклад, 16:1, чи 32:1); монтажної плати електродної матриці 14; отворів в монтажній платі електродної матриці 15. Електродна матриця 1 утворюється ізольованими друг від друга ви хідними контактами мультіплексорів (аналогових ключів) із кроком а і b - по рядку і по стовпці матриці, відповідно. Розміри а, b визначаються необхідною просторово-роздільною здатністю і обмежуються технологічно можливою щільністю монтажу виводів 4 і товщиною плат комутації 3 і може складати менш 1мм. Необхідна міцність електродної матриці 1 може забезпечуватися, наприклад, заливанням контактів компаундом чи, як показано на фіг.2, за допомогою монтажної плати 14 з отворами 15 під виводи 4. Оскільки загальна кількість виводів 12 і 11 суттєво менша за кількість виводів 4, то це дозволяє зробити нормальне розведення доріжок плати 5, наприклад, трьома-чотирма шарами монтажу. При необхідності збільшення довжини рядка електродної матриці 1, з метою зменшення паразитної ємності кожного каналу, доцільно на платі комутації 3 розміщати не одну (32:1), а дві (16:1) і більше мікросхем мультіплексорів 12 і, відповідно, модифікувати монтажну плату блоку розгорнення 5 (і/чи не наведений тут блок керування комутацією, доповнивши його додатковими ключами). Пристрій працює в такий спосіб. Електродна матриця 1 приводиться в зіткнення з досліджуваною ділянкою шкіри. По командах зовнішнього блоку керування, що подається на клеми 7, відбувається почергове підключення електродів матриці 4 до вихідної шини 8 і далі через клеми 6 до (неозначеного тут) блоку виміру. Через те, що аналоговий ключ має мале, стабільне і чисто омічний опір, то тим самим усувається вищевказана перешкода, що виникає за рахунок нестабільності електричних параметрів рухливого контакту «скануючий електрод - матриця електродів», а також підвищується ресурс роботи і надійність запропонованого пристрою. Запропонована конструкція комутатора може бути також використана у техніці для цілей контролю, що неруйнує, провідникових і напівпровідникових матеріалів.