Спосіб виміру електрошкірного опору

Спосіб виміру електрошкірного опору, що включає накладення на точку акупунктури вимірювального і поза нею додаткового електродів, вимір різниці напруг між ними та обчислення електрошкірного опору, який відрізняється тим, що після накладення вимірювального та додаткового електродів різницеву напругу між ними розщеплюють в смузі частот теплових флуктуацій на дві протифазні напруги, які підсилюють, одну з підсилених напруг знову розщеплюють на дві протифазні напруги, які по черзі з низькою частотою перемикань Винахід відноситься до медичної техніки, а саме, до рефлексотерапм, і може бути використане при діагностиці стану організму за значенням активної складової електрошкіряного опору в точках акупунктури Відомий спосіб виміру електрошкіряного опору шляхом прикладання до нього електричної напруги від зовнішнього джерела постійного струму і виміру відповідної сили струму (див Березовський В А , Копотилов Н Н , Биофизические характеристики тканей человека - К Наукова думка, 1990 С 11-34) Однак електричний сигнал постійного струму від зовнішнього джерела в процесі виміру негативно впливає на точки акупунктури (ТА), ВІДПОВІДНІ їм тканини, внутрішні органи, і навіть ЦІЛІСНИЙ організм (див Загрядский В А , Злоказов В П Метрология и электробезопасность при пунктурной электродиагностике // Известия Таганрогского радиотехнического университета - Таганрог Изд-во ТРТУ, 1998 -С 68-71) Зниження шкідливого впливу на організм зовнішнього електричного впливу досягається за рахунок застосування в якості зондувального сигналу перемножують з іншою підсиленою напругою, усереднюють пропорційні добуткам напруги, виділяють з ПОСЛІДОВНОСТІ усереднених напруг низькочастотну напругу частоти перемикань, яку підсилюють вибірково на частоті перемикань, синхронно детектують, згладжують і вимірюють постійну складову згладженої напруги, а електрошкірний опір R x обчислюють по формулі R и0 SuT де UQ - вимірювана постійна складова згладженої напруги, S|-| - нормована крутизна перетворення при середній температурі шкіри, Т - термодинамічна температура точки акупунктури шкіри по шкалі Кельвіна постійного струму, стабілізованого по амплітуді на досить низькому рівні (від 20 мкА до 300 мкА), а також використання електродів з фіксованою площею контактів у режимі мікроелектрофорезу (див Патент України №31160А, кл А61В5/04, бюл №7, 2000 - Спосіб електропунктурної діагностики) Використання іонної провідності в режимі мікроелектрофорезу викликає і негативний вплив на результат виміру через залежність опору вологої шкіри від значення прикладеної напруги і концентрації солей, які виділяються у процесі потовиділення і піддаються електролітичному розкладанню Підключення до електродів джерела змінної напруги знижує вплив поляризації й електролітичного розкладання на результат виміру електрошкіряного опору (див Патент РФ №2128942, кл А61В5/05, бюл №11, 1999 - Способ измерения электрических характеристик биологических объектов) Однак підвищення частоти зондувального сигналу до 104-105Гц у відомому способі практично виключає поляризацію електродів, але при цьому зростає вплив ємнісної складової опору, що спо СО Ю (О 61753 ктури шкіри по шкалі Кельвіна творює результати виміру активної складової елеВикористання операції виділення різницевої ктрошкіряного опору, що характеризує стан ТА при напруги, що знімають з електродів, змінних напруг рефлексотерапм у смузі частот теплових флуктуацій, розщеплення Відомий також спосіб виміру електрошкіряного їх на дві протифазні напруги, посилення розщепопору (патент РФ №2132154, кл А61В5/05, бюл лених напруг двома однаковими підсилювачами, №18, 1999), що включає накладення на точку акудодаткове розщеплення одної з посилених напруг пунктури вимірювального і поза нею додаткового також на дві протифазні напруги, що по черзі з електродів, вимір різниці напруг між ними та обчинизькою частотою перемикань перемножують з слення електрошкіряного опору іншою посиленою напругою, усереднення переКрім того відомий спосіб включає операції вимножених напруг, виділення з ПОСЛІДОВНОСТІ усеміру спадання напруги на каліброваному резисторі реднених напруг низькочастотної напруги частоти мілівольтметром з високим вхідним опором, зміну перемикань, наступне вибіркове посилення її на цього опору доти, поки різниця потенціалів між частоті перемикань, синхронне детектування і вимірювальним і другим додатковим електродами згладжування дозволяє одержати постійну напруне стане дорівнювати заданому постійному знагу,пропорційну середньому значенню квадрата ченню напруги напруги теплових флуктуацій Шляхом ділення У відомому способі не використовується зовотриманої напруги на нормоване значення крутизнішнє джерело постійного струму, а електрошкіряни перетворення шумової напруги в постійну наний опір визначається за результатами виміру пругу і значення термодинамічної температури різниці біопотенціалів між вимірювальним і додатшкіри обчислюється активна складова електроковим електродами шкіряного опору без використання ЗОВНІШНІХ джеНедоліком відомого способу є низька чутлирел електричних сигналів і внутрішніх електрофізівість виміру електрошкіряного опору через малі ологічних потенціалів, що дозволяє підвищити значення і МІНЛИВІСТЬ електричних біопотенціалів точність виміру електрошкіряного опору в точках Практично спад напруги, що вимірюється мілівоакупунктури без негативних наслідків льтметром, порівняний з власними шумами каліброваного резистора й електронного підсилювача, Сутть винаходу пояснюється кресленням, де що забезпечує великий вхідний опір мілівольтметзображена функціональна схема конкретної реаліра, тому точність відомого способу низька зації пропонованого способу В основу винаходу поставлена задача ствоВІДПОВІДНО ДО пропонованого способу позицірення такого способу виміру електрошкіряного єю 1 позначений шкіряний покров досліджуваного опору, у якому введення нових операцій і обчисоб'єкта, вимірювальний електрод 2, додатковий лення електрошкіряного опору по новій формулі електрод 3, розділові конденсатори 4 і 5, диферезабезпечили б одержання більш достовірної інфонціальний розщеплювач 6 на операційних підсирмації про активну складову електрошкіряного лювачах 7 і 8, підсилювачі змінних напруг 9 і 10, опору, що підвищить чутливість і точність виміру автоматичний перемикач 11, мультивібратор 12, електрошкіряного опору в точках акупунктури без перемножувач 13, перший фільтр 14 нижніх часнегативних наслідків тот, вибірковий підсилювач 15, синхронний детектор 16, другий фільтр 17 нижніх частот і мілівольПоставлена задача вирішується тим, що в тметр 18 спосіб виміру електрошкіряного опору, що включає накладення на точку акупунктури вимірювального і На шкіряному покрові 1 у точці акупунктури поза нею додаткового електродів, вимір різниці (ТА) розміщають вимірювальний електрод 2 і поза напруг між ними та обчислення електрошкіряного и додатковий електрод 3 Електроди 2 і 3 через опору, згідно до винаходом після накладення вирозділові конденсатори 4 і 5 підключають до вхомірювального та додаткового електродів різницеву дів диференціального розщеплювача 6, що виконапругу між ними розщеплюють в смузі частот наний на операційних підсилювачах 7 і 8 До вихотеплових флуктуацій на дві протифазні напруги, дів диференціального розщеплювача підключені які підсилюють, одну з підсилених напруг знову два однакових підсилювачі 9 і 10 змінних напруг, розщеплюють на дві протифазні напруги, які по один із яких 10 має диференціальний вихід Авточерзі з низькою частотою перемикань перемножуматичний перемикачі!, що по ланцюгу керування ють з іншою підсиленою напругою, усереднюють підключений до симетричних виходів мультивібрапропорційні добуткам напруги, виділяють з ПОСЛІтора 12, своїми входами з'єднаний з диференціаДОВНОСТІ усереднених напруг низькочастотну нальними виходами підсилювача 10 Вихід підсилюпругу частоти перемикань, яку підсилюють вибірвача 9 з'єднаний з одним входом перемножувача ково на частоті перемикань, синхронно 13, інший вхід якого з'єднаний з виходом автомадетектують, згладжують і вимірюють постійну тичного перемикача 11 До виходу перемножувача складову згладженої напруги, а електрошкіряний 13 підключені послідовно з'єднані перший фільтр опір Rx обчислюють по формулі 14 нижніх частот, виборчий підсилювач 15 і синхронний детектор 16, керуючі входи якого з'єднані із симетричними виходами мультивібратора 12 До SHT' виходу синхронного детектора 16 через другий де Uo - вимірювана постійна складова зглафільтр 17 нижніх частот підключений мілівольтдженої напруги, метр 18 SH - нормована крутизна перетворення при Спосіб здійснюється таким чином середній температурі шкіри, Як відомо, у будь-якому провідному середоТ - термодинамічна температура точки акупунвищі, що має активні електричні втрати, виникають 61753 теплові флуктуації носив елеісгричного заряду (елеісгронів, ІОНІВ, диполів), ЩО створюють тепловий шум За допомогою вимірювального 2 і додаткового 3 електродів знімається шумова напруга, що змінюється по випадковому закону Середнє значення шумової напруги дорівнює нулю У той же час квадрат шумової напруги завжди більше нуля і ВІДПОВІДНО до рівняння Найквіста визначається виразом U m = 4KAfTReZ, (1) де - усереднене значення квадратованої шумової напруги, 23 К=1,38*10 Дж/К - постійна Больцмана, uf - смуга частот, у якій виміряються теплові шуми, ReZ=Rx - активна складова повного опору шкіри в зоні контакту електрода Контактна поверхня додаткового електрода З вибирається значно більшої аналогічної поверхні вимірювального електрода Тому основний внесок у електрошкірний опір Rx вносить досліджувана ТА Різницева шумова напруга, що знімається з електродів 2 і 3, через розділові конденсатори 4 і 5 надходить на диференціальний розщеплювач 6, що має симетричні входи щодо загальної заземленої точки Ємності розділових конденсаторів разом з опорами резисторів вхідного ланцюга диференціального розщеплювача утворюють фільтр верхніх частот, що не пропускає низькочастотні шуми нетеплового характеру (фліккер-шуми, контактні шуми і т п ), а також постійну складову різниці біопотенціалів шкіри Якщо різницеву шумову напругу представити в комплексному виді 0 0 , то протифазні напруги на виходах диференціального розщеплювача будуть мати вид 0 2 = - к 2 п ш , (3) де кі=к2 - коефіцієнти передач каналів диференціального розщеплювача При температурі 307-310К (34-37°С) шумова напруга від різних ТА дуже мала і навіть менше напруги власних шумів підсилювачів Тому ВИХІДНІ напруги підсилювачів 9 і 10, підключених до виходів диференціального розщеплювача 6, можна представити у виді сумарних комплексних напруг пз=кз(п ш з -к 1 й ш ),(4) де кз=к4 - коефіцієнт підсилення підсилювачів 9 і 10 ВІДПОВІДНО, пшз ' пш4 ' комплексні напруги власних шумів цих підсилювачів На інверсному виході підсилювача 10 формується протифазне відносно (5) шумова напруга п4 =k4(-ULiM -к2пш) ^ На входи автоматичного перемикача 11 надходять протифазні напруги (5) і (6) Тому при періодичній роботі цього перемикача, який керується низькочастотною прямокутною напругою мультивібратора 12, на один із входів перемножувача 13 по черзі надходять протифазні напруги п'щз і Ощ^ , а на інший вхід перемножувача - безперервно напруга 0 3 з виходу підсилювача 9 При одному положенні перемикача 11, як зазначено на кресленні, на виході фільтра 14 нижніх частот формується усереднений сигнал від добутку вхідних напруг =т[к3к4(ишз -к1иш)(иШ4 +к2иш)] U£ =mU 3 U 4 U) де т - масштабний коефіцієнт множного перетворення В іншому протилежному положенні автоматичного перемикача 11 на виході фільтра 14 нижніх частот формується усереднений сигнал U5" = mU 3 U 4 = т [ к 3 к 4 ( І І ш з - k 1 U U J )(-U U J 4 - к 2 і і ш ) ] (8) При обчисленні добутків напруг (7) і (8) варто врахувати, що власні шуми підсилювачів 9 і 10 між собою некорельовані, а отже, їхній усереднений добуток дорівнює нулю ( п ш з п Ш 4 = 0) Точно також вимірювана різницева шумова напруга електродів 2 і 3 некоррельовано із шумами підсилювачів и ш и ш 4 = 0 У той же 9 і 10, тобто час шумові комплексні напруги є корельованими, ТОМУ ЩО формуЮТЬСЯ З ОДНІЄЇ ШУМОВОЇ Н а п р у г и І І 0 , що знімається з електродів 2 і 3 Тому добутку напруг (7) і (8) з обліком їхніх кореляційних зв'язків приймуть вид ї2 u,f,,o