Спосіб реєстрації шкірно-гальванічних реакцій та пристрій для його здійснення

1 Спосіб реєстрації шкірно-гальванічних реакцій, який включає закріплення на ТІЛІ ЛЮДИНИ (випробуваного) двох електродів, подачу електричної напруги або струму на них та реєстрацію зміни у часі електричного струму, який протікає між електродами, або напруги, який відрізняється тим, що розміщують між двома електродами на рівній та близькій відстані від них третій електрод, при цьому вказані два являються зондуючими, а третій - вимірювальним, після чого отриманий блок електродів закріплюють на НІГТЬОВІЙ фаланзі вказівного або середнього, або безіменного пальця лівої або правої руки, далі на зондуючих електродах формують різнополярні напруги від двополярного керованого джерела напруги, амплітуди яких задають автоматично за допомогою пристрою управління, виходячи з умови рівності нулю струму, що протікає через вимірювальний електрод, після чого пред'являють людині (випробуваному) серію стимулів, що складаються з нейтральних і, принаймні, одного значимого для людини (випробуваного) стимулу, синхронно з ними перетворюють виниклі відхилення струму, що протікає через вимірювальний електрод, у напругу, яку по вимірювальному (інформаційному) каналу посилюють і реєструють, а по другому - каналу зворотного зв'язку - формують сигнали шляхом алгебраїчного підсумовування з напругами на зондуючих електродах, виробляючи на них напруги, що компенсують розмір зміни виниклого струму на вимірювальному електроді до нуля, а по динаміці зміни зареєстрованого сигналу визначають шкірно-гальванічні реакції людини (випробуваного) на кожний стимул 2 Пристрій для реєстрації шкірно-гальванічних реакцій, який містить електроди з засобами їхнього кріплення, джерело напруги і блок реєстрації, який відрізняється тим, що між двома електро дами на рівній і близькій відстані від них введено третій електрод, причому зазначені два електроди є зондуючими, а третій - вимірювальним, а також введено блок керування і підсилювач перемінного сигналу, а джерело напруги виконано у вигляді двополярного керованого зворотним зв'язком джерела напруг, при цьому зондуючі електроди підключені до ВІДПОВІДНИХ виходів двополярного керованого джерела напруг, третій вимірювальний електрод підключений до входу блока керування, вихід якого з'єднаний із послідовно з'єднаними підсилювачем перемінного сигналу і блока реєстрації з керуючим входом двополярного керованого джерела напруг 3 Пристрій за п 2, який відрізняється тим, що два зондуючих електроди ідентичні і мають рівні площі, а третій - вимірювальний електрод - має площу в два рази більшу за площу кожного з двох зондуючих, при цьому всі електроди виконані з одного матеріалу, наприклад нікелю або харчової нержавіючої сталі 4 Пристрій за п 2, який відрізняється тим, що всі електроди розташовані на одній стороні діелектричної основи, причому зондуючі електроди розташовані на однаковій відстані від третього - вимірювального електрода, при цьому відстань між зондуючими електродами не перевищує їх потрійної ширини 5 Пристрій за п 4, який відрізняється тим, що діелектрична основа виконана з еластичного матеріалу з застібкою типу "реп'ях" і в торцевій частині и виконаний виступ для фіксації пальця 6 Пристрій за п 2, який відрізняється тим, що блок керування містить послідовно з'єднані перетворювач струм-напруга і інтегратор 7 Пристрій за п 2, який відрізняється тим, що кероване джерело напруги містить двополярне джерело опорних напруг і два аналогових суматори, один із входів яких підключений до ВІДПОВІДНИХ виходів двополярного джерела опорних напруг, а інший - до виходу інтегратора і входу підсилювача перемінного сигналу, виходи аналогових суматорів підключені до ВІДПОВІДНИХ зондуючих електродів 8 Пристрій за п 2, який відрізняється тим, що підсилювач перемінного сигналу містить послідовно з'єднані попередній підсилювач перемінного сигналу і вихідний підсилювач постійного струму з регульованим коефіцієнтом підсилення О ю З 59499 9 Пристрій за п 2, який відрізняється тим, що ВІДМІТКОЮ в середині шкали або самописа, або блок реєстрації виконано на основі стрілочного мікроконтролера, або ПЕОМ приладу, наприклад мікроамперметра із нульовою Винахід відноситься до психофізіології, а саме до способів та пристроїв реєстрації шкірногальванічних реакцій (ШГР) і може бути використаний для проведення спеціальних психофізіологічних досліджень, наприклад детекцм брехні, а також при ПІДГОТОВЦІ спеціального контингенту навичкам протидії' детекцм, як самостійний прилад, так і у складі комплексу психофізіологічних досліджень В основу реєстрації ШГР покладено принцип реєстрації змін фізіологічних параметрів людини при інформаційних навантаженнях, наприклад при тестуванні Шкірно-гальванічний рефлекс - один із тих показників, що є безвідмовним індикатором реакції організму на новизну подразника (див Г В Гершуни 1947, 1949, Арапова, Е М Орлова 1948, Л П Латаш 1967 и др , В А Варламов "Психофизиологические показатели в оценке функционального состояния человека", М , 1989 с 10) Початок широкому застосуванню ШГР у дослідницьких і практичних цілях поклали французький невропатолог К Фере, який виявив, що при проходженні невеликого постійного струму через ділянку тіла відбуваються зміни в електричному опорі шкіри, і російський фізіолог І Р Тарханов, що винайшов шкіряний потенціал і його зміну при внутрішніх переживаннях, а також при сенсорних подразненнях (див Психологический словарь "Педагогипресс" 1996, с 154) Зазначені методи К Фере і І Р Тарханова дають не завжди адекватні результати і мають деякі недоліки Виміри за способом К Фере при впливі електричним струмом на шкіру призводять до додаткових шумів, крім того, існує ефект поляризації електродів, що призводить до зменшення корисного сигналу Виміри за способом І Р Тарханова мають великий рівень фізіологічних перешкод за рахунок вимоги великого вхідного опору підсилювача, а також виникнення контактних шумів на межі шкіраелектрод, крім того, зменшення ШГР у часі за рахунок зміни біохімії тканини і ефекту поляризації електродів Істотний внесок вгасання в ШГР вносить ефект поляризації електродів Для його часткової компенсації використовують хлорсрібні електроди зі спеціальними пастами (див проспекти фірми "Stoeltmg Co " і "Lafayette Instrument") Для обох способів характерний ефект поляризації електродів, що призводить до зниження чутливості, дозволяючої спроможності, інформативності, відношення сигналу до шуму, і одержанню недостовірних результатів Відомо, що при ЗМІНІ емоційних станів відбуваються біохімічні і біофізичні зміни в організмі, а в зв'язку з цим відбуваються зміни електропровідності біологічних тканин БІОЛОГІЧНІ системи є нелінійними, тому спосте рігається немонотонність їхнього поводження при плавному зменшенні розмірів зовнішнього впливу Ці ЧИННИКИ не ТІЛЬКИ викликають у клітинах визначені перебудови, але й активують внутрішньоклітинні механізми, що підтримують гомеостаз, тобто прагнуть звести нанівець ЗОВНІШНІ подразники У результаті реакцію системи (зокрема наявності "мертвих зон") буде визначати складне співвідношення цих процесів (див В В Бако, Д Е Галушко, В И Гвоздев, С И Подковырин «Электродинамическая модель мембран в биоклетке« // Успехи современной радиоэлектроники, № 7, 2000, с 61) ВІДОМІ способи реєстрації шкірно-гальванічних реакцій (або виміри електрошкірного опору, або реєстрації електричної активності шкіри, або електричного імпедансу організму) див патенти РФ №2107460 МПК 6А61В 5/05, №2121291, 2121292, 2121293, 2121294 МПК 6А61В 5/05, №2079285 МПК 6А61В 5/05, №2110211 МПК 6А61В 5/05, №2016543 МПК 6А61В 5/05, міжнародний патент 92/06634 МПК 6А61В 5/05, №9965390 МПК 6А61В 5/05 і ін , а також пристрій для їхнього здійснення Для всіх способів характерні загальні ознаки, що включають закріплення на ТІЛІ ЛЮДИНИ ДВОХ електродів, подачу постійної електричної напруги на них (або струму), реєстрацію зміни в часі електричного струму (напруги) Кожний із способів вирішує визначену задачу Але жодним способом і пристроєм для його реалізації не вирішена задача підвищення чутливості і достовірності реєстрації ШГР за рахунок компенсації явища поляризації (насичення) електродів на досліджуваній ДІЛЯНЦІ тіла, яке б не залежало від тривалості експерименту (досліджень) Найбільш близьким по технічному і досягаемому результату до запропонованого способу та пристрою є спосіб і пристрій, описані в патенті РФ №2107460 під назвою "Способ регистрации кожногальванических реакций и устройство для его осуществления", заявлений 28 05 96р і опублікований 27 03 98 у БІ №9 РФ Спосіб реєстрації шкірно-гальванічних реакцій включає закріплення на ТІЛІ людини двох електродів, подачу електричної напруги на них, реєстрацію зміни в часі електричного струму, що протікає між електродами і фіксацію імпульсів струму в смузі частот фазичної складової електродермальної активності Спосібпрототип відрізняється від усіх відомих способів тим, що в ньому аналізують форму кожного імпульсу в ПОСЛІДОВНОСТІ імпульсів у смузі частот фазичної складової певним чином (див повний опис винаходу), а потім визначають ВІДПОВІДНІСТЬ форми імпульсу встановленим критеріям і при наявності такої ВІДПОВІДНОСТІ відносять аналізований імпульс до імпульсів фазичної складової, а при відсутності - відносять до артефактів Відомий пристрій для реєстрації шкірногальванічних реакцій, що реалізує вищеописаний 59499 спосіб, обраний як прототип пристрою, що заявляється, містить електроди з засобами їхнього кріплення, підключені до вхідного пристрою, засобу для подавления імпульсних перешкод, засоби для виділення сигналу в смузі частот фазичної складової електродермальної активності, засоби для детектування імпульсів фазичної складової, що послідовно підключені до вхідного пристрою фільтра нижніх частот, блока перетворення вхідного сигналу в першу і другу ПОХІДНІ В часі і блока аналізу форми імпульсів, а також блок реєстрації, до входу якого підключений блок аналізу імпульсів Як очевидно, і спосіб і пристрій прототипу складні в реалізації і, саме головне, не вирішують задачу підвищення чутливості і достовірності реєстрації ШГР за рахунок компенсації явища поляризації (насичення) електродів в області контакту їх із досліджуваною ділянкою шкіри В основу винаходу поставлена задача створити такий спосіб реєстрації шкірно-гальванічних реакцій і пристрій для його здійснення, які б дозволили підвищити чутливість та вірогідність оцінки зміни психофізіологічного стану людини (випробуваного) у ВІДПОВІДЬ на значимий і незначимі для нього стимули по динаміці зміни реєструємих сигналів ШГР за рахунок компенсації явища поляризації (насичення) електродів на досліджуваній ДІЛЯНЦІ шкіри, а також значно зменшити масогабаритні характеристики за рахунок спрощення схемної реалізації пристрою, що дозволило б широко використовувати їх у професійному доборі кадрів, контролі надійності людського фактору та оперативно-розшукової ДІЯЛЬНОСТІ (ОРД) Поставлена задача досягається тим, що в способі реєстрації шкірно-гальванічних реакцій, що включає закріплення на ТІЛІ ЛЮДИНИ (випробуваного) двох електродів, подачу електричної напруги на них і реєстрацію зміни в часі електричного струму, що протікає між електродами, розміщують між двома електродами на рівній і близькій відстані від них третій електрод, причому зазначені два є зондуючими, а третій -вимірювальним, при цьому отриманий блок електродів закріплюють на подушечці нігтьової фаланги вказівного або середнього, або безіменного пальця лівої або правої руки, далі на зондуючих електродах формують різнополярні напруги від двополярного керованого джерела напруг, амплітуди яких задають автоматично за допомогою пристрою керування, виходячи з умови рівності нулю струму, що протікає через вимірювальний електрод, після чого пред'являють людині (випробуваному) серію стимулів, що складається з нейтральних і, принаймні, одного значимого для людини (випробуваного) стимулу, одночасно з ними перетворюють у напругу виниклі відхилення струму, що протікає через вимірювальний електрод у напругу, далі по вимірювальному (інформаційному) каналу посилюють і реєструють, а по другому - каналу зворотного зв'язку - формують сигнали шляхом алгебраїчного підсумовування з напругами на потенційних електродах, виробляючи на них напруги, що компенсують розмір зміни виниклого струму на вимірювальному електроді до нуля, а по динаміці зміни зареєстрованого сигналу визначають параметри шкірногальванічної реакції людини (випробуваного) на кожний стимул Введення між двома потенційними електродами на рівній і близькій відстані третього - вимірювального електрода і розміщення отриманого блока електродів на одній ДІЛЯНЦІ шкіри - на подушечці нігтьової фаланги вказівного або середнього, або безіменного пальця лівої або правої руки дозволяє створити збалансовану електродну систему, за допомогою якої компенсують ефект поляризації (насичення) електродів завдяки введенню зворотного зв'язку, розташуванню їх на близькій відстані друг від друга За рахунок зворотного зв'язку і близького розташування електродів досягають компенсації ефекту поляризації і зниження рівня фізіологічних шумів, що збільшує чутливість і достовірність реєстрації ШГР Закріплення блока електродів на подушечці нігтьової фаланги вказівного, або середнього, або безіменного пальця лівої або правої руки є необхідною і достатньою вимогою для зняття і реєстрації ШГР, тому що проведене дослідження ШГР для деяких поверхонь тіла показало (див Г Г Аракелов, Е К Шотт "КГР как проявление эмоциональных ориентированных и двигательных составляющих стресса", Психологический журнал, т19, №4, 1998, с 70), що максимально чутливі зони знаходяться на долонних поверхнях рук і, зокрема, на першій НІГТЬОВІЙ фаланзі вказівного або середнього, або безіменного пальця Ця частина пальця забезпечена великою КІЛЬКІСТЮ кровоносних судин і нервових чутливих закінчень, до яких при пред'явленні людині (випробуваному) серії стимулів через еферентні нервові волокна передається посилене нервове збудження від симпатичного відділу нервової системи (НС), центр рефлекторної дії якого розташований у стовбурній частині головного мозку людини (випробуваного), що супроводжується виникненням біохімічних реакцій, які породжують електричні заряди на поверхні шкіри Формування на зондуючих електродах різнополярних напруг від двополярного джерела напруг, керованого зворотним зв'язком, дозволяє автоматично регулювати величини напруг, які забезпечують сумарний струм через третій вимірювальний електрод максимально наближений до нуля Перетворення відхилень струму, що протікає через вимірювальний електрод, викликаний реакцією людини (випробуваного) на серію незначимих і значимих для досліджуваного стимулів у напругу, який по вимірювальному -інформаційному каналу посилюють і реєструють, а по каналу зворотного зв'язку формують сигнали, шляхом алгебраїчного підсумовування з напругою на потенційних електродах компенсують зміни струму до нуля через вимірювальний електрод, дозволяє зареєструвати показники тривожності і емоційного напруження у ВІДПОВІДЬ на значимі і незначимі для випробуваного стимули Таким чином, система автоматичного регулювання прагне постійно підтримувати нульовий струм на вимірювальному електроді, тим самим, створюючи на найближчих до нього ділянках шкіри нульові значення напруг, що компенсує явище поляризації (насичення) електродів і, завдяки цьому, дозволяє підвищити чутливість і до 59499 стовірність реєстрації ШГР за рахунок підвищення співвідношення сигнал/шум В основу іншого винаходу поставлена задача створити пристрій для реєстрації шкірногальванічних реакцій що, завдяки введенню в нього додаткових конструктивних ознак, дозволило б підвищити чутливість і достовірність реєстрації ШГР за рахунок компенсації явища поляризації (насичення) електродів на досліджуваній ДІЛЯНЦІ шкіри Поставлена задача вирішується тим, що в пристрій для реєстрації шкірно-гальванічних реакцій, який містить електроди з засобами їхнього кріплення, джерело напруги і блок реєстрації, між двома електродами на рівній і близькій відстані від них введений третій електрод, причому зазначені два електроди є зондуючими, а третій - вимірювальним, а також введений блок керування і підсилювач перемінного сигналу, а джерело напруг виконане у вигляді двополярного керованого зворотнім зв'язком джерела напруг, при цьому зондуючі електроди підключені до ВІДПОВІДНИХ виходів двополярного керованого джерела напруг, третій вимірювальний електрод підключений до входу блоку керування, вихід якого сполучений із послідовно сполученими підсилювачем перемінного сигналу і блоку реєстрації, і з керуючим входом двополярного керованого джерела напруг Поставлена задача досягається також тим, що в запропонованому пристрої два зондуючих електроди ідентичні і мають рівні площі, а третій вимірювальний електрод має площу в два рази більшу кожного з двох зондуючих, при цьому всі електроди виконані з одного матеріалу, наприклад із нікелю або харчової нержавіючої стали Поставлена задача досягається також тим, що всі електроди розташовані на одній стороні діелектричної основи, причому зондуючі електроди розташовані на однаковій відстані від третього - вимірювального електрода, і відстань між зондуючими електродами не перевищує їх потрійної ширини Поставлена задача досягається також тим, що діелектрична основа виконана з еластичної стрічки з застібкою типу "реп'ях" і в торцевій частині його виконаний виступ для фіксації пальця Поставлена задача досягається також тим, що блок керування містить послідовно сполучені перетворювач струм-напруга і інтегратор Поставлена задача досягається також тим, що кероване джерело напруги містить двополярне джерело опорних напруг і два аналогових суматора, один із входів яких підключений до ВІДПОВІДНИХ виходів двополярного джерела опорних напруг, а інший - до виходу інтегратора і підсилювача перемінного сигналу, виходи аналогових суматорів підключені до ВІДПОВІДНИХ зондуючих електродів Поставлена задача досягається також тим, що підсилювач перемінного сигналу містить послідовно сполучені попередній підсилювач перемінного сигналу і вихідного підсилювача постійного струму з регульованим коефіцієнтом підсилення Поставлена задача досягається також тим, що блок реєстрації виконаний на основі стрілочного приладу, наприклад мікроамперметра, із нульовою ВІДМІТКОЮ в середині шкали, або самописа, або мікроконтролера, або ПЕОМ 8 Забезпечення пристрою третім - вимірювальним електродом і розташування його між зондуючими електродами на близькій відстані, а потім розташування отриманого блока електродів на одній ДІЛЯНЦІ шкіри -подушечці першої (нігтьової) фаланги вказівного або середнього, або безіменного пальця лівої або правої руки, а також введення блоку керування, підсилювача перемінного сигналу і виконання джерела напруги у вигляді двополярного керованого зворотним зв'язком джерела напруг у сукупності з відомими ознаками, дозволяє автоматично скомпенсувати явище поляризації (насичення) електродів на досліджуваній ДІЛЯНЦІ шкіри і зареєструвати динаміку змін ШГР людини (випробуваного) у ВІДПОВІДЬ на значимі і незначимі для нього стимули Виконання джерела напруги у вигляді двополярного, керованого зворотним зв'язком джерела напруг забезпечує величину напруги на кожному зондуючому електроді у залежності від функціонального стану шкіряного покрову людини і рівності нулю струму через зондуючі електроди в даний момент часу Введення блоку керування забезпечує автоматичне регулювання балансу системи до впливу емоційного навантаження та після впливу А виконання джерела напруги керованим у вигляді двополярного джерела опорних напруг і двох аналогових суматорів, сполучених з зондуючими електродами, і блоку керування на основі послідовно сполучених перетворювача струм-напруга й інтегратора, вхід якого сполучений із вимірювальним електродом, а вихід по вимірювальному каналу з послідовно сполученими підсилювачем перемінного сигналу і блоком реєстрації, а по каналу зворотного зв'язку із двополярним керованим джерелом напруг, забезпечує автоматичне регулювання розміру напруги на зондуючих електродах у залежності від функціонального стану шкіряного покрову людини, що дозволяє підвищити співвідношення сигнал/шум, чутливість і достовірність реєстрації ШГР на досліджуваній ДІЛЯНЦІ шкіри, а також спростити пристрій у цілому Крім того, виконання зондуючих електродів ідентичними з рівною площею забезпечує при подачі напруги на них рівні ЩІЛЬНОСТІ струму, а ширина зондуючих електродів визначається, в основному, вимогами до перехідного опору електродшкіра Виконання вимірювального електрода в два рази з більшою площею, чим кожний зондуючий електрод є необхідним для виключення можливості перевищення ЩІЛЬНОСТІ протікаючого струму через вимірювальний електрод у порівнянні із сумарною ЩІЛЬНІСТЮ струму через зондуючи електроди Всі електроди виконані з металу, наприклад, нікелю або харчової нержавіючої сталі для забезпечення ідентичності, надійного корозійного і ГІГІЄНІЧНОГО захисту Крім того, розташування електродів на одній стороні діелектричної основи на близькій і рівній відстані один від одного, причому вимірювального - між зондуючими електродами, дозволяє знизити до мінімуму рівень фізіологічних шумів, що збільшує достовірність реєстрації і спростити конструкцію електродної системи 59499 Крім того, виконання діелектричної основи з еластичного матеріалу, із застібкою типу "реп'ях" із виступом у торцевій частині для фіксації пальця, підвищує надійність закріплення електродного блока на пальці будь-якого розміру (товщини), скорочення часу накладення електродів і зручності проведення досліджень Крім того, виконання блока керування на основі послідовно сполучених перетворювача струмнапруга та інтегратора забезпечує автоматичне регулювання процесу компенсації явища поляризації на електродах Тому що струм розбалансу, що з'явився на вимірювальному електроді, перетворюють у напругу, пропорційну вхідному струму, але із зворотною полярністю, а інтегратор у залежності від напруги на його вході формує керуючу напругу для зміни напруг на зондуючих електродах, за допомогою двополярного джерела опорних напруг і суматорів доти, поки на вимірювальному електроді струм не стане рівним нулю Таким чином, ця сукупність ознак являє собою автоматичну систему регулювання для підтримки нульового значення струму на вимірювальному електроді, створюючи тим самим на сусідніх до нього ділянках шкіри нульові значення напруг, що значно знижує рівень поляризації (насичення) електродів, обумовлене протіканням постійного струму через електроди й одночасно забезпечує більш достовірну оцінку показників ШГР при проведенні психофізіологічних досліджень Перераховані ознаки способу і пристрою для його реалізації є новими, істотними і взаємозалежними між собою, а їхня сукупність і достатність забезпечують досягнення поставленої задачі Зазначена сукупність ознак авторам запропонованого винаходу невідома і тому цей факт дозволяє встановити ВІДПОВІДНІСТЬ ЇХНІМ критеріям "новизна" і "винахідницький рівень" Сутність винаходу пояснюється кресленнями, де на фіг 1 - подана структурна схема пристрою для реєстрації ШГР, на фіг 2 - схема функціональної взаємодії пристрою і біооб'єкта Достовірність результатів електрофізіологічного дослідження, зокрема реєстрації ШГР, багато в чому залежить від якості електродів, їхнього взаємного розташування щодо ділянки шкіри, а також фізико-хімічних властивостей поверхні шкіри, змінюваних у даний тимчасовий проміжок Загальну модель області контакту поверхні шкіри та поверхні електрода зі шкірою подають як ПОСЛІДОВНІСТЬ потенціалообразуючих прошарків підшкірні тканини - шкіра-електрод-струмовідвод У дротах, що проводять струм до електродів, як і в самих електродах, струм має характер струму електронної провідності У біологічній же тканині носіями струму є іони, насамперед іони натрію, калію і хлору На поверхні поділу між електродом і тканиною відбувається електрохімічний процес сольватації, завдяки якому тип провідності змінюється з електронного на іонний і навпаки Заряджені прошарки між металом та біологічною тканиною утворюють заряджену ємність Утворений таким чином подвійний електричний прошарок в біологічній тканині є прошарком Гельмгольца, має власну різницю потенціалів на межі поділу, так названу електродну різницю потенціалів (ЕРП) 10 Поляризація електродів - це виникнення протидіючого потенціалу, утвореного в результаті виникнення подвійного електричного прошарку під електродами незалежно від методу реєстрації ШГР по Фере або Тарханову, що перешкоджає проходженню струму електрод-тканина Електродний протидіючий потенціал називають електродною різницею потенціалів (ЕРП), який складає, як правило, 0,3-1 В Для зменшення похибки при реєстрації ШГР, обумовленої ЕРП і підвищення достовірності результатів реєстрації, необхідно скомпенсувати ЕРП Ця задача вирішується запропонованим способом і пристроєм для його реалізації Для компенсації поляризації електродів між двома електродами встановлюють на близькій і рівній відстані від двох електродів - третій Перші два електроди є зондуючими, а третій, розташований між ними електрод - вимірювальним Спосіб реєстрації шкірно-гальванічних реакцій по запропонованому винаходу здійснюють таким чином Перед накладенням електродів на ділянку шкіри пальця, руки миють господарським милом у гарячій воді з метою знежирення, а електроди оброблюють дезінфікуючим розчином, наприклад спиртом Потім трьохелектродний блок закріплюють на долонній поверхні (подушечці) першої фаланги вказівного або середнього, або безіменного пальця лівої або правої руки випробуваного так, щоб кінчик першої фаланги пальця фіксувався виступом торцевої частини блоку, а долонну поверхню першої фаланги пальця розміщують на поверхні електродів, після чого положення їх фіксують за допомогою застібки типу "реп'ях" Включають джерело двополярних опорних напруг пристрою реєстрації ШГР і формують на зондуючих електродах напругу, рівну по розміру і протилежну за знаком Для встановлення температурного балансу між електродами і шкірою першої фаланги пальця, а також для завершення процесу сольватації витримують час від моменту закріплення датчика до початку дослідження не менше п'яти хвилин У початковий момент часу пристрій входить у стан балансу Умовою балансу системи є установка таких напруг на зондуючих електродах, при яких струм вимірювального електрода максимально наближається до нуля При подачі різнополярних напруг на зондуючі електроди через ділянки шкіри між одним зондуючим електродом і вимірювальним електродом протікає струм, наприклад позитивної полярності, а між іншим зондуючим електродом і тим же вимірювальним електродом протікає струм негативної полярності При цьому сумарний струм вимірювального електрода визначається сумою струмів зондуючих електродів Оскільки вимірювальний електрод підключений до блоку керування, то на виході його автоматично формується напруга, що є керуючою для зміни величин напруг на зондуючих електродах у позитивну або негативну сторону в залежності від того, струм якого з зондуючих електродів більше Цей процес буде продовжуватися доти, поки струм вимірювального електрода не стане рівним нулю і на виході блоку керування 12 11 59499 подальших змін керуючої напруги не піде Коли напруг 9 (див фіг 2) і два аналогових суматора 10, процес компенсації закінчиться, то напруги, що 11, виходи яких підключені ВІДПОВІДНО до зондуювстановилися на зондуючих електродах, будуть чих електродів 2, 3, а перші входи їх підключені до мати різні величини і знаки ВІДПОВІДНИХ 1, 2 виходам двополярного джерела опорних напруг 9 Далі пред'являють випробуваному серію стимулів (слухових, звукових, або зорових, або інТретій вимірювальний електрод 4 має площу в ших), які складаються з нейтральних і, принаймні, два рази більшу кожного з двох перших, що забезодного значимого для випробуваного стимулу, печує рівномірний розподіл струму між електротобто різноманітної емоційної і стресової значимодами 2, 3 і 4 Відстані між вимірювальним 4 і зонсті Під ВПЛИВОМ емоційних навантажень змінюєтьдуючими 2, 3 електродами вибирають не більше 2 ся електричний опір досліджуваної ділянки шкіри, мм, а ширину всього електродного блоку вибиращо призводить до відхилення від нуля струму виють рівної або декілька більшої сумарної ширини мірювального електрода Виниклі відхилення електродів 2, 3, 4 і відстані між ними струму, що протікає через вимірювальний електБлок керування 6 містить послідовно сполучерод, перетворюють у напругу, яку по інформаційні перетворювач струм-напруга 12 і інтегратор 13 ному каналу посилюють і реєструють, а по іншому Третій - вимірювальний електрод 4 приєднаканалу формують сигнали зворотного зв'язку шляний до перетворювача струм-напруга 12 Вихід хом алгебраїчного підсумовування з напругами на інтегратора 13 сполучений з другими входами зондуючих електродах, виробляючи на них напруаналогових суматорів 10, 11 Підсилювач перемінги, що компенсують розмір зміни струму до нуля ного сигналу 7 містить послідовно сполучені попена вимірювальному електроді По динаміці зміни редній підсилювач перемінного сигналу 14 і вихідреєструємого сигналу визначають параметри шкіний підсилювач постійного струму 15 з рно-гальванічної реакції випробуваного на кожний регульованим коефіцієнтом підсилення Коефіцістимул єнт підсилення вихідного підсилювача 15 регулюють у залежності від амплітуди ШГР випробуваноТаким чином, реєстрація ШГР по запропоного на значимі і незначимі стимули і його емоційний ваному способу відбувається при безупинному стан за допомогою резистивного дільника Вхід автоматичному регулюванні і підтримці нульового попереднього підсилювача перемінного сигналу 14 струму на вимірювальному електроді, тим самим, сполучений з виходом інтегратора 13, а вихід вистворюючи на найближчих до нього ділянках шкіри хідного підсилювача 15 сполучений з входом блонульові значення напруг, що виключає явище пока реєстрації 8 ляризації (насичення) вимірювального електрода, обумовлене протіканням струму через електрод Всі функціональні вузли виконані на основі Завдяки компенсації явища поляризації збільшузчетверених операційних підсилювачів загального ється чутливість і достовірність результатів реєстпризначення типу AD713JR-16 фірми "ANALOG рації ШГР DEVICIS" США Аналогові суматори 10, 11 виконані ідентичними на основі двовходових аналогових Запропонований спосіб забезпечує виконання інвертуючих суматорів, з нерівнозначними входапоставлених задач у винаході, тобто підвищення ми по входах 1 джерела напруг коефіцієнт підсучутливості і достовірності оцінки реакції випробумовування дорівнює 1, а по входах 2 компенсації ваного на значимі стимули за рахунок виключення з коефіцієнтом передачі підсумовування в межах явища поляризації (насичення) електродів, закріпвід 3 до 5 лених на досліджуваній ДІЛЯНЦІ шкіри і не залежить від тривалості експерименту та психологічних Перетворювач струм-напруга 12 виконана по навантажень класичній схемі (див , наприклад Ю А Мячин "180 аналоговых микросхем" М , "Патриот", МП "СимПристрій реєстрації шкірно-гальванічних реаквол - Р" 1993г, с 7, схема 4) із ланцюгом частотної цій, що реалізує запропонований спосіб (див корекції з метою запобігання самозбудження касфиг 1), містить об'єкт дослідження 1 (ділянка шкікаду ряного покрову, наприклад перша фаланга вказівного, або середнього, або безіменного пальців Інтегратор 13 виконаний по класичній схемі лівої або правої руки), три електроди зондуючі 2, (див, наприклад, Ю А Мячин "180 аналоговых З і вимірювальний 4, двополярне кероване джеремикросхем" М , "Патриот", МП "Символ - Р" 1993г, ло напруг 5, блок керування 6, підсилювач перес 9, схема 3) мінного сигналу 7 і блок реєстрації 8 Електроди 2, Двополярне джерело опорних напруг 9 викоЗ і 4 розміщені на досліджуваній ДІЛЯНЦІ шкіри 1 нане на основі прецизійного стабілізатора напруги Зондуючі електроди 2, 3 підключені до ВІДПОВІДНИХ AD589JN фірми "ANALOG DEVICIS" США і двох виходів двополярного керованого джерела напруг каскадів на операційних підсилювачах (ОУ), пер5 Вимірювальний електрод 4 підключений до блоший із який являє собою неінвертуючий повторюку керування 6 Вихід блоку керування 6 сполучевач напруги, а другий - інвертуючий підсилювач, з ний з входом двополярного керованого джерела коефіцієнтом передачі, рівним 1, чим забезпечунапруг 5 і з входом підсилювача перемінного сигється рівність різнополярних напруг налу 7, вихід якого сполучений із блоком реєстраПопередній підсилювач перемінного сигналу ції 8 14 являє собою операційний підсилювач, включений за схемою нешвертуючого підсилювача, з коЗондуючі електроди 2, 3 ідентичні і мають рівні ефіцієнтом передачі (посилення) Кпос=25 і смугою площі для забезпечення однакової ЩІЛЬНОСТІ пропускання 0,1-ь40Гц струму і підключені до двополярного керованого джерела напруг 5 Двополярне кероване джерело Вихідний підсилювач 15 являє собою інвертунапруг 5 містить двополярне джерело опорних ючий підсилювач постійного струму, із східчастим 14 13 59499 регулюванням коефіцієнта підсилення з частотою тання вихідної напруги інтегратора 13 і уповільнює корекції в ланцюзі зворотного зв'язку для запобішвидкість наростання керуючої напруги Цей прогання самозбудження цес буде продовжуватися доти, поки струм вимірювального електрода 4 не стане рівним нулю, Блок реєстрації 8 виконаний на основі стрілотобто вхідна напруга інтегратора 13 зменшиться чного приладу з нульовою ВІДМІТКОЮ В середині до нуля і подальших змін керуючої напруги не відшкали, а також може бути виконаний на основі будеться (а на ємності інтегратора встановлюєтьсамописа, або мікроконтролера, або ПЕОМ ся напруга компенсації) Коли процес компенсації Пристрій для реєстрації ШГР працює таким закінчиться, встановлені напруги на зондуючих чином Трьохелектродний датчик закріплюють на електродах 2, 3 будуть мати різні величини і знаки долонній поверхні (подушечці) першої фаланги вказівного або середнього, або безіменного пальПри ЗМІНІ психофізіологічного стану досліджуця лівої або правої руки Після подачі напруги живаного під впливом навантаження змінюється елевлення блок реєстратора входить у стан балансу ктричний опір досліджуваної ділянки шкіри, що Для встановлення температурного балансу між призводить до порушення електричного балансу в датчиком і шкірою, а також для проходження просистемі електродів та викликає відхилення від нуцесу сольватації, час від моменту закріплення даля струму вимірювального електрода 4, що, у тчика до початку дослідження повинен складати свою чергу, викликає зміну напруги на виході пене менш 5хв Умовою балансу системи є установретворювача струм-напруга 12 При цьому, в зака таких напруг на зондуючих електродах 2, 3, при лежності від того в яку сторону збільшиться напруяких струм вимірювального електрода 4 максимага на вході інтегратора 13, його вихідна напруга льно наближається до нуля Система автоматичабо зменшується, або збільшується до того рівня, ного регулювання складається з блоку керування що забезпечує зміни напруги на зондуючих елект6 і двополярного керованого джерела напруг 5 родах 2, 3 до значень, при яких струм вимірюва(див фіг1) При вмиканні напруги живлення на льного електрода 4 стане рівним нулю зондуючих електродах 2, 3 з'являються напруги Таким чином, система автоматичного регулюрівні по величині і протилежні за знаком У цей вання постійно підтримує нульовим струм вимірюмомент часу напруга компенсації на виході блока вального електрода 4, тим самим, створюючи на керування 6 буде рівна нулю, тому що ємність інсусідніх до нього ділянках шкіри нульові значення тегратора 13 була розряджена При подачі різнонапруг, що виключає явища поляризації (насиченполярних напруг на зондуючі електроди 2, 3 через ня) вимірювального електрода, обумовлене протіділянки шкіри між зондуючим електродом 2 і виміканням постійного струму через електрод рювальним електродом 4 протікає струм позитивПідсилювач перемінного сигналу 14 служить ної полярності, а між зондуючим електродом 3 і для виділення сигналу ШГР на фоні постійної навимірювальним електродом 4 протікає струм негапруги керування і має смугу пропускання 0,1-10Гц тивної полярності Сумарний струм вимірювальноВиділений і попередньо посилений сигнал ШГР го електрода 4 визначається алгебраїчною сумою далі подають на підсилювач постійного струму з струмів зондуючих електродів 2 і 3 Оскільки вимірегульованим коефіцієнтом передачі 15 Регулюрювальний електрод 4 підключений до входу певання коефіцієнта передачі необхідне для більш ретворювача струм-напруга 12, то на виході перегнучкої роботи з приладом і дозволяє спостерігати творювача формується напруга, пропорційна різноманітні по амплітуді реакції ШГР в одному вхідному струму зворотної полярності Ця напруга динамічному діапазоні відображення вихідного впливає на інтегратор 13, а напруга з виходу інтесигналу гратора є керуючою для зміни напруг на зондуюЗапропонований спосіб реєстрації шкірночих електродах 2, 3 При збільшенні напруги на гальванічних реакцій і пристрій для його реалізації виході інтегратора 13 у позитивну або негативну вигідно відрізняється від всіх існуючих у даний час сторону (в залежності від того, струм якого з зонреєстраторів ШГР Використання заявляемого дуючих електродів більше) відбувається алгебраїспособу й пристрою дозволяє реєструвати ШГР з чне підсумовування керуючої напруги з опорними великою достовірністю і надійністю при проведенні на суматорах 10, 11 В результаті чого напруги на спеціальних психофізіологічних досліджень, назондуючих електродах 2, 3 змінюються таким чиприклад детекцм брехні, ПІДГОТОВЦІ спеціального ном, щоб зменшити струм того електрода, що мав контингенту навичкам протидії поліграфу більший струм і збільшити струм іншого електрода, що мав менший струм При цьому напруга на Даний спосіб та пристрій для його здійснення виході перетворювача струм-напруга 12 зменшумають більш високу чутливість, дозволяючу спроється, що, усвою чергу, зменшує швидкість наросможність порівняно з існуючими способами та пристроями психофізіологічного тестування 15 59499 16 ОбЧкт дослідження Ыектрод зондуючий 2 Електрод вимірювальний 4 Електрод зондуючий 3 І • 1 ^ 1 1 1 І і 1 ї ^ і 1 Двополярне кероване джерело напруг 5 Підсилювач перемінного сигналу /\ і Блок реєстрами 7 Блок керування 8 6 ФІГ 1 Г Двополярне кероване джерело мапруг єкг дослідження Електрод зондуючий 2 Електрод вим ірювальни Й Електрод зондуючий Аналоговий суматор 10 I Г Влок керування 11 11 11 Перетворю Інгегратор вач струмI k наяруга 11 12 ІЗ 11 11 А 7 Підсилювач перемінного Вихідний підсилювач постійного 1 Двопопярне джерело опорних напруг 1 Аналоговий суматор 11 з 15 А Попередній підсилювач перемінного сигналу 14 Фїг.2 Комп'ютерна верстка О В Кураєв Підписано до друку 06 10 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна Блок реестра ції