Устройство для измерения проводимости кожи Советский патент 1990 года по МПК A61B5/53 A61B5/05 

Ut

cm

СЛ

О5 СП

-U

00

Изобретение относится к медицинской технике. Для повышения точности измерения проводимости кожи в устройство, содержащее первый электрод 1 и операционный усилитель 5, инвертирующий вход которого соединен с выходом через резистор 6 и с вторым электродом 2 непосредственно, а неинвертирующий вход - с общей шиной питания, введены третий и четвертый электроды 3, 4, последовательно соединенные дифференциальный усилитель 7, блок 8 формирования опорного напряжения, регулируемый источник 9 напряжения и ключ 10. Выход последнего подключен к электроду 1, при этом электроды 3,4 подключены к входам дифференциального усилителя 7, выход которого также соединен с вторым входом регулируемого источника 9 напряжения, а второй выход блока 8 формирования опорного напряжения соединен с управляющим входом ключа. 2 ил.

№

$я

м

/ вЬ

2 П

II

Фие.1

Изобретение относится к медицинской технике, а точнее к устройствам для измерения электрических свойств кожи, и может быть использовано в медицине и экспериментальной психологии.

Цель изобретения - повышение точности измерения проводимости кожи.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройство для измерения проводимости кожи; на фиг. 2 - временная диаграмма его работы.

Устройство для измерения проводимости кожи содержит электроды 1-4, операционный усилитель 5, резистор 6, дифференциальный усилитель 7, блок 8 формирования опорного напряжения, регулируемый источник 9 напряжения и ключ 10.

Пары электродов , 3 и 2, 4 находятся соответственно в электродных корпусах 11 и 12 (фиг. 1), причем электрод 2 соединен с инвертирующим входом операционного усилителя 5, неинвертирующий вход кото- рого соединен с общей шиной питания устройства. Выход операционного усилителя 5, который является одновременно выходом устройства, соединен со своим инвертирующим входом через резистор 6. Дифферен- циальный усилитель 7, блок 8 формирования опорного напряжения, регулируемый источник 9 напряжения и ключ 10 соединены последовательно. При этом выход ключа 10 подключен к электроду 1. Электроды 3 и 4 подключены к входам дифференциального усилителя 7, выход которого соединен с вторым входом источника 9 напряжения, а второй выход блока 8 формирования опорного напряжения соединен с управляющим входом ключа 10. При этом блок 8 формирования опорного напряжения состоит из блока 13 управления и последовательно соединенных ключевого элемента 14, ячейки 15 памяти и сумматора 16. Причем первый выход блока 13 управления соединен с управляющим входом ключевого элемента 14, а второй - с вторым входом блока 8 формирования опорного напряжения. Второй вход сумматора 16 соединен с источником стабилизированного напряжения, а выход - с первым выходом блока 8 формирования опорного напряжения.

Блок 13 управления выполнен в виде несимметричного генератора с прямым и инверсным выходами. Он обеспечивает два режима работы устройства: режим 1 - измерение и запоминание суммы биопотенциала между местами наложения электродных корпусов 11 и 12 и потенциала поляризации пары электродов 3 и 4, режим 2 - формирование опорного напряжения, скорректированного на величину паразитных потенциалов, измеренных в режиме 1.

Блок 8 формирования опорного напря- жения обеспечивает периодическое измерение разности биопотенциалов между местами наложения электродных корпусов 11 и 12

0

0 $ 0

5 (t).

и поляризационного потенциала пары электродов 3, 4 и вводит соответствующую поправку на вход регулируемого источника 9 напряжения. Регулируемый источник 9 напряжения выполнен из последовательно соединенных блока 17 сравнения и регулируемого элемента 18, например транзистора (фиг. 1).

Стабилизированное напряжение на втором входе сумматора 16 для исключения влияния на результаты измерений нелинейных свойств кожи целесообразно устанавливать равным 0,4-0,5 В.

Устройство для измерения проводимости кожи работает следующим образом.

Перед включением устройства на кожу устанавливают электродные корпуса 11 и 12, заполненные электропроводящей пастой или жидкостью для стабилизации контакта. При включении устройства блок 13 управления реализует режим 1, замыкая ключевой элемент 14 и размыкая ключ 10. На электроды 1 и 2 напряжение не поступает, поэтому с электродов 3 и 4 на вход дифференциального усилителя 7 поступает сумма поляризационного потенциала пары электродов 3 и 4 - Ј34 и разности биопотенциалов между точками наложения электродов корпусов. И и 12 - Ј/«„ (фиг. 2). Эта сумма напряжений запоминается в ячейке 15 памяти и в течение всего цикла измерения поддерживается на первом входе сумматора 16, на второй вход которого поступает стабилизированное напряжение и„.

По истечении времени, необходимого на процедуру выборки и запоминания (десятки миллисекунд), в момент tm блок 13 управления переводит устройство в режим 2 (фиг. 2). 5 Для этого он размыкает ключевой элемент 14 и замыкает ключ 10 В результате между электродами 1 и 2 прикладывается напряжение, которое создает на коже между электродными корпусами 11 и 12 некоторое напряжение иизч. Это напряжение с точностью до суммы Ез4ы),(t) отводится электродами 3 и 4 на вход дифференциального усилителя 7, так что на его выходе и первом входе регулируемого источника 9 напряжения оказывается напряжение (/««-М з) -f0

На второй вход источника 9 напряжения поступает напряжение с выхода сумматора 16, равное (Utf+E34(tol)(tai). Выходное напряжение источника 9 напряжения через ключ 10 поступает на электрод 1 и изменяется таким образом, чтобы напряжения на входах источника 9 напряжения всегда были равны. Это достигается при условии выполнения равенства

Ј/« Utr +{ Ј34(( ) +

+ UWO-tf ( «)

Таким образом, через электроды 1 и 2 протекает измерительный ток, независимый

ционный усилитель, инвертирующий вход которого соединен с вторым электродом непосредственно, а через резистор - со своим входом, неинвертирующий - с нулевой шиной, отличающееся тем, что, с целью пост поляризации электродов 1 и 2 и равный , где У« - проводимость кожи. В результате выходное напряжение устройства равно

(JBln ( UlOM RoC. ) УК ,ШППиП, W

а погрешность измерения проводимости опре- 5 вышения точности, в него введены третий деляется степенью компенсации полярнза- и четвертый электроды, дифференциальный ции электродов 3 и 4 и биопотенциала и усилитель, блок формирования опорного

напряжения, регулируемый источник Hanpflj жения и ключ, причем третий и четвертый Ю электроды соединены с входами дифференциального усилителя, выход последнего

равна

. Ј34(fl-Ј34(U , Ць(0-Ц(.)

О- , т г

f/crUCT

с первым входом регулируемого источника напряжения и с входом блока формирования опорного напряжения, первый выход которого соединен с вторым входом регулируемого

Предлагаемое устройство позволяет повысить точность измерения проводимости кожи за счет постоянной компенсации поляризации электродов, через которые к коже

подводят измерительный ток, и периодиче- 15 источника напряжения, а второй выход ской компенсации биопотенциала, имеюще- с управляющим входом ключа, выход ключа

соединен с вторым электродом, причем первый и четвертый, второй и третий электроды . -попарно объединены в двух корпусах, инУстройство для измерения проводимости 20 формационный вход кожи, содержащее первый электрод, опера-дом регулируемого источника напряжения

Режин 1

гося на коже между местами наложения электродов.

Формула изобретения

ционный усилитель, инвертирующий вход которого соединен с вторым электродом непосредственно, а через резистор - со своим входом, неинвертирующий - с нулевой шиной, отличающееся тем, что, с целью поШППиП, W

вышения точности, в него введены третий и четвертый электроды, дифференциальный усилитель, блок формирования опорного

напряжения, регулируемый источник Hanpflj жения и ключ, причем третий и четвертый электроды соединены с входами дифференциального усилителя, выход последнего

с первым входом регулируемого источника напряжения и с входом блока формирования опорного напряжения, первый выход которого соединен с вторым входом регулируемого

источника напряжения, а второй выход с управляющим входом ключа, выход ключа