Устройство для регистрации кожно-гальванической реакции Советский патент 1992 года по МПК A61B5/05 

Изобретение относится к медицине и медицинской технике и может быть использовано для оценки изменения психофизиологического состояния человека.

Значительное повышение информатив- ности этой оценки дает раздельная регистрация тонической и фазической составляющих сигнала кожно-гальваниче- ской реакции (КГР). Тоническая составляющая - медленное изменение электропроводимости кожи, обусловленное постоянно существующими и медленно изменяющимися ее фазическими и биологиче- скими свойствами. Фазическая составляющая - это быстро протекающие изменения кожной электропроводимости, вызываемые определенным раздражителем. Фазические изменения происходят на фоне тонических.

Тоническая и фазическая составляю- щие сигнала КГР различаются частотным спектром. Основная часть энергии тонической составляющей сигнала лежит в частотном диапазоне от 0 до 0,05 Гц, а энергия фазической составляющей - в диапазоне от 0,05 до 1-2 Гц. При регистрации КГР измерением кожной электропроводимости амплитуда фазической составляющей по величине не превышает 3-5% от величины тонической составляющей.

Существенным фактором, требующим учета при регистрации КГР методом измерения электропроводимости кожи, является зависимость получаемых результатов от ве- .личины рабочей площади используемых электродов, которая, как показано, зависит не только от их площади, но и от силы прижатия к поверхности кожи. Это значительно усложняет получение воспроизводимых результатов измерения при неоднократном наложении электродов.

В то же время, известна и практически используется получаемая расчетным путем оценка фазической составляющей сигнала КГР в процентах от величины тонической составляющей. Ценность такой оценки заключается, прежде всего, в ее независимости от площади используемых электродов.

Известны различные устройства для регистрации КГР, в том числе позволяющие регистрировать раздельно тоническую и фа зическую составляющие сигнала КГР (например, устройство для раздельной регистрации тонической и фазической реакций электрической проводимости кожи, ко- торое содержит генератор тока, ФНЧ, усилитель тонической, составляющей реакции, ФВЧ и усилитель фазической составляющей реакции.

Из известных устройств для регистрации КГР наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому устройству является устройство, описанное и выбранное в качестве прототипа. Известное устройство содержит генератор тока, предусилитель, блок сравнения, усилитель. Оно позволяет разделять сигнал КГР на тоническую и фазическую составляющие и получать на выходе сигналы, пропорциональные кожному сопротивлению и изменению кожного сопротивления. Кроме того, это устройство позволяет получать сигнал, пропорциональный отношению Д R/R1, где R1 - дискретно изменяющийся уровень сигнала, соответствующий одному из поддиапазонов измерения.

Существенным недостатком известного устройства является то, что оно не позволяет получать непосредственно на его выходе сигнал, выражающий отношение (в т.ч. выраженное в процентах) фазической составляющей сигнала КГР к тонической составляющей, что снижает точность оценки результатов психофизиологических исследований.

Цель изобретения - повышение точности оценки психофизиологического состояния человека по кожно-гальзанической реакции путем определения относительного уровня фазической составляющей сигнала по сравнению с его тонической составляющей.

На чертеже изображена функциональная схема устройства для регистрации кож- но-гальванической реакции.

Устройство содержит генератор 1 тока, электроды 2 и 3, предварительный усилитель 4, выходные усилители 5,9 и 13, фильтр 6 нижних частот, управляемый усилитель 7, фильтр 8 верхних частот, усилитель 10, источник 11 опорного напряжения, дифференциальный усилитель 12 и блок 14 регистрации.

Устройство работает следующим образом.

Электроды 2 и 3 накладываются на кожу пациента, образуя измерительную цепь. В результате прохождения тока от генератора 1 через измерительную цепь на выходе предварительного усилителя 4 появляется напряжение, пропорциональное сопротивлению кожи. Это напряжение поступает на выходной усилитель 5, на выходе которого появляется сигнал, пропорциональный тонической составляющей КГР. С выхода предварительного усилителя 4 сигнал поступает через фильтр 8 верхних частот на

выходной усилитель 9, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный фазической составляющей КГР. С выхода предварительного усилителя 4 сигнал также поступает на управляемый усилитель 7, вы- ход которого соединен с прямым входом дифференциального усилителя 12. На инверсный вход дифференциального усилителя 12 поступает постоянное напряжение от источника 11 опорного напряжения. Сложе- ние этих сигналов обеспечивает на выходе усилителя 12 выделение фазической составляющей сигнала КГР. С выхода усилителя 12 сигнал поступает в цепь частотно-зависимой обратной связи, воздействующей науп- равляемый усилитель 7 и на выходной усилитель 13, выходной сигнал которого выражает величину фазической составляющей в процентах от тонической. Цепь частотно- зависимой обратной связи образована уси- лителем Ю и фильтром 6 нижних частот, который не пропускает полосу частот фазической составляющей сигнала КГР. Сигнал, полученный с выхода фильтра 6 нижних частот, управляет усилитель 7 таким обра- зом, что сигнал КГР, поступающий на Дифференциальный усилитель 12, имеет постоянный уровень тонической составляющей, равный и противоположный по знаку выходному напряжению источника 11 опорного напряжения. Выходные сигналы усилителей 5,9 и 13 регистрируются в блоке 14 регистрации.

5 10 15 20 25 0

5

Формула изобретения Устройство для регистрации кожно- гальванической реакции, содержащее усилитель, предварительный усилитель, первый и второй входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам генератора тока и первому и второму электродам, отличающееся тем, что, с целью повышения точности оценки психофизиологического состояния человека по кожно-гальванической реакции путем определения относительного уровня фазической составляющей сигнала по сравнению с его тонической составляющей, оно содержит три выходных усилителя, фильтр верхних частот, источник опорного напряжения, дифференциальный усилитель, управляемый усилитель, фильтр нижних частот и блок регистрации, при этом выход предварительного усилителя подключен к входам первого выходного усилителя, управляемого усилителя и фильтра верхних частот, выход которого соединен с входом второго выходного усилителя, выход управляемого усилителя подключен к прямому входу дифференциального усилителя, инверсный вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход подключен к входам усилителя и третьего выходного усилителя, выход усилителя через фильтр нижних частот подключен к входу управления управляемого усилителя, а выходы всех выходных усилителей соединены с соответствующими входами блока регистрации.

Изобретение позволяет повысить точ ностьоценки психофизиологического состояния человека по кожно-гальванической реакции (КГР) путем определения относительного уровня фазической составляющей сигнала по сравнению с его тонической составляющей. Сигнал КГР снимается с электродов 2 и 3, к которым подключены выходы генератора 1 тока и входы предварительного усилителя 4. Нэ выходе выходного усилителя 5 выделяется преимущественно сигнал тонической составляющей КГР, так как уровень фазической составляющей весьма мал, по отношению к уровню тонической составляющей. Фазическая составляющая сигнала КГР выделяется фильтром 8 верхних частот и усиливается выходным усилителем 9. Сигнал, пропорциональный отношению уровней фазической и тонической составляющих сигнала КГР, формируется на выходе выходного усилителя 13 за счет действия схемы деления, образованной управляемым усилителем 7, дифференциальным усилителем 12, источником 11 опорного напряжения, усилителем 10 и фильтром 6 нижних частот. Блок 14 регистрации обеспечивает регистрацию выходных сигналов усилителей 5,9 и 13. 1 ил. (Л С ы ю ел 00 ю чэ