[go: up one dir, main page]

RU2121294C1 - Device for measuring of electrodermal resistance - Google Patents

Device for measuring of electrodermal resistance Download PDF

Info

Publication number
RU2121294C1
RU2121294C1 RU96113188A RU96113188A RU2121294C1 RU 2121294 C1 RU2121294 C1 RU 2121294C1 RU 96113188 A RU96113188 A RU 96113188A RU 96113188 A RU96113188 A RU 96113188A RU 2121294 C1 RU2121294 C1 RU 2121294C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
multivibrator
amplifier
measuring
Prior art date
Application number
RU96113188A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU96113188A (en
Inventor
А.Т. Селезнев
Original Assignee
Воронежский государственный педагогический университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Воронежский государственный педагогический университет filed Critical Воронежский государственный педагогический университет
Priority to RU96113188A priority Critical patent/RU2121294C1/en
Publication of RU96113188A publication Critical patent/RU96113188A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2121294C1 publication Critical patent/RU2121294C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: device has two amplifiers, measuring and two passive electrodes, three electronic switches, comparator, two storage units, two multivibrators, commutator, two calibrated resistors, amplitude detector, controllable voltage divider, standard voltage source, and recorder. Introduction into device of commutator, two calibrated resistors, amplitude detector, controllable voltage divider, second multivibrator, and standard voltage source enabled measurement of electrodermal resistance on measuring alternating current at minium amplitude of the latter, which made it possible to enhance measurement accuracy due to elimination of errors caused by effect of polarization potentials and by variation of recorded parameters because of measuring current action. EFFECT: enhanced measurement accuracy. 2 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для измерения электрокожного сопротивления в точках акупунктуры, используемым при электропунктурных диагностических исследованиях. The invention relates to medical equipment, and in particular to devices for measuring skin resistance at acupuncture points used in electropuncture diagnostic studies.

Достоверность диагностических исследований в значительной степени зависит от погрешностей измерения электрокожного сопротивления, которые в основном определяются используемыми методами измерений и приборами, и не должны превышать минимальных регистрируемых информативных изменений измеряемых параметров. Считая минимальные регистрируемые информативные изменения электрокожного сопротивления при электропунктурных диагностических методах равными 5 - 10% измеряемого значения сопротивления, можно определить суммарную допустимую погрешность измерений электрокожного сопротивления, которая не должна превышать для достоверной оценки результатов одного процента в широком диапазоне возможных значений электрокожных сопротивлений, определяемом значениями 10 - 500 кОм (см. Voll. R. Arbeitsrichlinien fur die Elektroakupunktur. - Hamburg, Blume, 1963). The reliability of diagnostic studies largely depends on the errors in the measurement of electric skin resistance, which are mainly determined by the measurement methods and instruments used, and should not exceed the minimum recorded informative changes in the measured parameters. Considering the minimum recorded informative changes in electric skin resistance with electro-puncture diagnostic methods equal to 5 - 10% of the measured resistance value, we can determine the total permissible error in the measurement of electric skin resistance, which should not exceed for reliable assessment of the results of one percent in a wide range of possible values of electric skin resistance, defined by 10 - 500 kOhm (see Voll. R. Arbeitsrichlinien fur die Elektroakupunktur. - Hamburg, Blume, 1963).

Известно устройство для измерения электрокожного сопротивления по а.с. СССР N 1215202, кл. A 61 H 39/02, заявл. 28.06.84 г., содержащее три электрода, задатчик тока, соединенный с первым электродом, регистратор, соединенный с первым и вторым электродами, дифференциальный усилитель, выход которого соединен с третьим электродом, инвертирующий вход соединен с вторым электродом, а неинвертирующий - с вторым выходом задатчика тока, третий выход которого соединен с третьим входом регистратора. A device for measuring electric skin resistance by AS USSR N 1215202, class A 61 H 39/02, claimed 06/28/84, containing three electrodes, a current regulator connected to the first electrode, a recorder connected to the first and second electrodes, a differential amplifier whose output is connected to the third electrode, an inverting input connected to the second electrode, and a non-inverting one to the second output a current regulator, the third output of which is connected to the third input of the recorder.

В известном устройстве - аналоге через электрокожное сопротивление пропускается измерительный ток постоянной амплитуды со значениями, достигающими единиц микроампер, и измерение электрокожного сопротивления осуществляется по падению напряжения на искомом сопротивлении. При этом на исследуемом участке кожного покрова может создаваться достаточно большая разность потенциалов достигающая нескольких вольт. В результате чего возможен пробой мембран клеток кожного покрова а также нарушение интактности точек акупунктуры, и как следствие этого, несоответствие получаемых значений сопротивлений истинным значениям, что определяет погрешности измерения. In the known device, the analogue, a measuring current of constant amplitude with values reaching units of microamperes is passed through the electric skin resistance, and the electric skin resistance is measured by the voltage drop at the desired resistance. In this case, a sufficiently large potential difference reaching several volts can be created in the studied area of the skin. As a result, a breakdown of the membranes of the skin cells is possible, as well as a violation of the intactness of the acupuncture points, and as a result of this, a mismatch of the obtained resistance values with the true values, which determines the measurement errors.

Таким образом, основным недостатком известного устройства - аналога является недостаточная точность измерения электрокожного сопротивления. Thus, the main disadvantage of the known device is an analogue is the lack of accuracy in measuring electric skin resistance.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному техническому решению является устройство для поиска точек акупунктуры по а.с. СССР N 1060185, кл. A 61 H 39/02, заявл. 11.08.82 г., содержащее усилитель, к первому входу которого подключен измерительный электрод и первый выход управляемого резистора, вход которого соединен с выходом блока согласования, первый пассивный электрод, подключенный ко входу повторителя напряжений, второй пассивный электрод, соединенный с общей шиной, повторитель напряжения, вход которого соединен с первым пассивным электродом, первый электронный ключ, первый выход которого соединен с выходом повторителя напряжения и вторым входом усилителя, а второй выход - со вторым выходом управляемого резистора, второй усилитель, первый и второй регистраторы, последовательно соединенные второй электронный ключ, третий усилитель, первый блок памяти, компаратор, третий электронный ключ и второй блок памяти, мультивибратор, две схемы совпадений и триггер, вход которого подключен к выходу мультивибратора и первым входам схем совпадений, первый выход которого соединен со входом первого электронного ключа и вторым входом второй схемы совпадения, а второй выход - со вторым входом первой схемы совпадений, выход которой подключен ко входу второго электронного ключа, выход усилителя соединен с выходом второго электронного ключа и через второй усилитель со вторым входом компаратора, выход второго блока памяти соединен со входом блока согласования и вторым регистратором, выход второй схемы совпадения соединен со входом третьего электронного ключа, а первый регистратор - с выходом первого блока памяти. The closest in technical essence and the achieved result to the proposed technical solution is a device for searching acupuncture points by a.s. USSR N 1060185, class A 61 H 39/02, claimed 08/11/82, containing an amplifier, to the first input of which a measuring electrode is connected and the first output of a controlled resistor, the input of which is connected to the output of the matching unit, the first passive electrode connected to the input of the voltage follower, the second passive electrode connected to a common bus, the repeater voltage, the input of which is connected to the first passive electrode, the first electronic switch, the first output of which is connected to the output of the voltage follower and the second input of the amplifier, and the second output to the second output of the control a resistor, a second amplifier, a first and a second recorder, a second electronic key, a third amplifier, a first memory block, a comparator, a third electronic key and a second memory block, a multivibrator, two matching circuits and a trigger whose input is connected to the multivibrator output and the first the inputs of the matching circuits, the first output of which is connected to the input of the first electronic key and the second input of the second matching circuit, and the second output is connected to the second input of the first matching circuit, the output of which is connected to an ode of the second electronic key, the output of the amplifier is connected to the output of the second electronic key and through the second amplifier with the second input of the comparator, the output of the second memory block is connected to the input of the matching unit and the second registrar, the output of the second matching circuit is connected to the input of the third electronic key, and the first registrar is with the output of the first memory block.

Названное устройство выбрано в качестве прототипа заявленного устройства как совпадающее с ним по максимальному числу признаков. The named device is selected as a prototype of the claimed device as matching with it according to the maximum number of features.

В устройстве - прототипе измерение электрокожного сопротивления осуществляется при минимальном значении постоянного измерительного тока, определяемого разностью электрокожных потенциалов, электрокожными сопротивлениями и сопротивлением управляемого резистора, что обеспечивает уменьшение погрешностей измерений за счет влияния измерительного тока на состояние кожного покрова. При этом использование постоянного измерительного тока приводит к появлению поляризационных потенциалов, изменяющих регистрируемые разности электрокожных потенциалов в процессе измерительных тестов, а следовательно, к появлению погрешностей измерений, определяемых как длительностью процесса исследований, так и используемыми для измерения электродами. In the prototype device, the measurement of electric skin resistance is carried out at a minimum value of a constant measuring current, determined by the difference in electric skin potentials, electric skin resistances and the resistance of the controlled resistor, which reduces the measurement errors due to the influence of the measuring current on the skin condition. In this case, the use of a constant measuring current leads to the appearance of polarization potentials that change the recorded differences of the electrodermal potentials during the measurement tests, and, consequently, to the appearance of measurement errors determined both by the duration of the research process and by the electrodes used for measurement.

Кроме того в устройстве - прототипе измерение электрокожных сопротивлений осуществляется по значениям сопротивления управляемого резистора, изменяемого пропорционально электрокожному сопротивлению. При этом значение сопротивления управляемого резистора определяется по управляющему напряжению, подаваемому на вход согласующего устройства. В качестве управляемого резистора в устройстве используется полупроводниковый транзистор (биполярный или полевой), обладающий значительной нелинейностью изменения сопротивления от управляющего напряжения в широком диапазоне изменения сопротивлений. В результате этого даже при использовании специального линеаризирующего согласующего устройства возникают значительные трудности получения линейной характеристики управления сопротивлением, что необходимо для построения высокоточных измерительных устройств. In addition, in the prototype device, the measurement of electric skin resistances is carried out according to the resistance values of the controlled resistor, which is changed in proportion to the electric skin resistance. In this case, the resistance value of the controlled resistor is determined by the control voltage supplied to the input of the matching device. A semiconductor transistor (bipolar or field) is used as a controlled resistor in the device, which has significant non-linearity in the change in resistance from the control voltage in a wide range of resistance changes. As a result of this, even when using a special linearizing matching device, considerable difficulties arise in obtaining a linear characteristic of resistance control, which is necessary for constructing high-precision measuring devices.

Это снижает точность измерения электрокожного сопротивления при использовании устройства - прототипа, а также вводит значительные ограничения при обеспечении высокой повторяемости параметров приборов. При этом сложность настройки апроксимирующих звеньев и низкая повторяемость параметров при массовом производстве приборов дополнительно определяют погрешности измерения электрокожного сопротивления устройства - прототипа. This reduces the accuracy of measuring electric resistance when using a prototype device, and also introduces significant limitations while ensuring high repeatability of instrument parameters. At the same time, the difficulty of setting up the approximating links and the low repeatability of parameters during mass production of devices additionally determine the measurement errors of the electric skin resistance of the prototype device.

Таким образом, недостатки известных устройств определяются недостаточной точностью измерения электрокожного сопротивления. Thus, the disadvantages of the known devices are determined by the insufficient accuracy of the measurement of electric resistance.

Целью изобретения является устранение отмеченных недостатков. The aim of the invention is to remedy these shortcomings.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения электрокожного сопротивления, содержащее два усилителя, измерительный электрод, подключенный к первому входу первого усилителя, два пассивных электрода, три электронных ключа, компаратор, выход которого через первый электронный ключ соединен со входом первого блока памяти, второй блок памяти, первый мультивибратор и регистратор, введены управляемый делитель напряжений, второй мультивибратор и коммутатор, первый вход которого подключен ко второму пассивному электроду, два калиброванных резистора, амплитудный детектор, выход которого через управляемый делитель напряжений соединен со входом второго усилителя, эталонный источник напряжения, при этом второй вход коммутатора подключен к первым выводам калиброванных резисторов и выходу третьего электронного ключа, первый вход которого подключен к выходу первого мультивибратора, а второй вход - к первому пассивному электроду и второму выводу первого калиброванного резистора, второй вывод второго калиброванного резистора соединен с первым входом первого усилителя, выход которого подключен ко входу амплитудного детектора, а второй вход - к выходу коммутатора, третий вход коммутатора подключен к первому выходу второго мультивибратора и первому входу первого электронного ключа, выход эталонного источника напряжения подключен к первому входу компаратора, выход первого блока памяти соединен со вторым входом управляемого делителя напряжений, второй выход второго мультивибратора подключен к первому входу второго электронного ключа, второй вход которого подключен к выходу второго усилителя и второму входу компаратора, а выход через второй блок памяти соединен с регистратором. This goal is achieved by the fact that in the device for measuring electrical resistance, containing two amplifiers, a measuring electrode connected to the first input of the first amplifier, two passive electrodes, three electronic keys, a comparator, the output of which is connected through the first electronic key to the input of the first memory unit, the second memory unit, the first multivibrator and recorder, introduced a controlled voltage divider, the second multivibrator and switch, the first input of which is connected to the second passive electrode, d a calibrated resistor, an amplitude detector, the output of which is connected through a controlled voltage divider to the input of the second amplifier, a reference voltage source, while the second input of the switch is connected to the first outputs of the calibrated resistors and the output of the third electronic switch, the first input of which is connected to the output of the first multivibrator, and the second input is to the first passive electrode and the second output of the first calibrated resistor, the second output of the second calibrated resistor is connected to the first input of the first amplifier, the output of which is connected to the input of the amplitude detector, and the second input to the output of the switch, the third input of the switch is connected to the first output of the second multivibrator and the first input of the first electronic key, the output of the reference voltage source is connected to the first input of the comparator, the output of the first memory block is connected to the second input of the controlled voltage divider, the second output of the second multivibrator is connected to the first input of the second electronic switch, the second input of which is connected to the output of the second amplifier and the second input of the comparator, and the output through the second memory block is connected to the registrar.

При таком выполнении устройства для измерения электрокожного сопротивления за счет введения коммутатора, двух калиброванных резисторов, амплитудного детектора, блока памяти, второго мультивибратора и источника эталонного напряжения обеспечивается возможность периодического изменения значения измерительного тока и измерения электрокожного сопротивления на переменном токе заданной частоты, что позволяет повысить точность измерения за счет исключения составляющих погрешностей от поляризационных процессов и обеспечения линейности преобразования измеряемого сопротивления в выходное напряжение. With this embodiment of the device for measuring the electrical resistance by introducing a switch, two calibrated resistors, an amplitude detector, a memory unit, a second multivibrator and a reference voltage source, it is possible to periodically change the value of the measurement current and measure the electrical resistance in alternating current of a given frequency, which improves accuracy measurements by eliminating component errors from polarization processes and ensuring linearity converting the measured resistance in the output voltage.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a functional diagram of the proposed device, in FIG. 2 is a timing diagram explaining its operation.

Устройство содержит объект исследования (участок кожного покрова), представленный в виде узла 1 (эквивалентной схемы замещения участка кожного покрова), измерительный электрод 2, первый и второй пассивные электроды 3, 4, калиброванные резисторы 5, 6, третий электронный ключ 7, первый усилитель 8, коммутатор 9, первый мультивибратор 10, амплитудный детектор 11, управляемый делитель 12 напряжений, первый блок 13 памяти, второй электронный ключ 14, второй усилитель 15, второй блок 16 памяти, второй мультивибратор 17, эталонный источник 18 напряжения, компаратор 19, первый электронный ключ 20 и регистратор 21. The device contains an object of study (skin site), presented in the form of a node 1 (equivalent circuit equivalent of a skin site), measuring electrode 2, first and second passive electrodes 3, 4, calibrated resistors 5, 6, third electronic switch 7, first amplifier 8, switch 9, first multivibrator 10, amplitude detector 11, controllable voltage divider 12, first memory unit 13, second electronic key 14, second amplifier 15, second memory unit 16, second multivibrator 17, reference voltage source 18, compara OR 19, a first electronic switch 20 and a recorder 21.

Схема 1 замещения кожного покрова представлена в виде модели Шеффера без учета ввиду малого значения сопротивления подкожных тканей (см. Macs Phillippe. Изучение импеданса кожи человека для низкочастотных токов.- These. dat. Ing. Univ. Nancy, 1973, - 96 p.), где E1, E2 и E3 - электрокожные потенциалы, а Zx, Z1 и Z2 - электрокожные сопротивления в точках расположения измерительного электрода 2 - (Al - точке акупунктуры) и пассивных электродов 3, 4 (в индифферентных точках кожного покрова A2 и A3), соответственно.Scheme 1 skin substitution is presented in the form of a Schaeffer model without taking into account the small value of the resistance of subcutaneous tissues (see Macs Phillippe. Study of human skin impedance for low-frequency currents - These. Dat. Ing. Univ. Nancy, 1973, 96 p.) where E 1 , E 2 and E 3 are the electrodermal potentials, and Z x , Z 1 and Z 2 are the electrodermal resistances at the points of the measuring electrode 2 - (Al is the acupuncture point) and passive electrodes 3, 4 (at the indifferent points of the skin cover A 2 and A 3 ), respectively.

Калиброванные резисторы 5 и 6 предназначены для создания в цепи между электродами 2, 3 измерительного тока, значение которого периодически изменяется при изменении суммарного сопротивления цепи, состоящей из включенных последовательно резисторов 5, 6, за счет периодического замыкания электронным ключом 7 калиброванного резистора 5. В качестве калиброванных резисторов используются точные постоянные резистора типа ПТМН-0,5 с сопротивлением 50 - 500 кОм, выбираемые в зависимости от заданного диапазона измерений и необходимого значения измерительного тока. The calibrated resistors 5 and 6 are designed to create a measuring current in the circuit between the electrodes 2, 3, the value of which periodically changes when the total resistance of the circuit, consisting of resistors 5, 6 connected in series, changes due to the periodic closure of the calibrated resistor 5 with the electronic key 7. calibrated resistors use the exact constant of the resistor type PTMN-0.5 with a resistance of 50 - 500 kOhm, selected depending on the given measurement range and the required value, measure nogo current.

Третий электронный ключ 7 обеспечивает возможность периодического изменения суммарного значения сопротивления электрической цепи между электродами 2, 3 за счет замыкания и размыкания выводов калиброванного резистора 5. Ключ выполнен на одном элементе микросхемы К176КТ1. The third electronic switch 7 provides the ability to periodically change the total value of the electrical circuit resistance between the electrodes 2, 3 due to the closure and opening of the terminals of the calibrated resistor 5. The key is made on one element of the chip K176KT1.

Первый усилитель 8 представляет собой дифференциальный усилитель постоянного тока с большим входным сопротивлением (100 МОм и более) для исключения его влияния на измерительную цепь и предназначен для усиления разности потенциалов между его первым и вторым входами. Усилитель выполнен на двух микросхемах К140УД1208 и одной микросхеме К154УД1 в виде масштабного дифференциального усилителя. The first amplifier 8 is a differential DC amplifier with a large input resistance (100 MΩ or more) to exclude its influence on the measuring circuit and is designed to amplify the potential difference between its first and second inputs. The amplifier is made on two K140UD1208 microcircuits and one K154UD1 microcircuit in the form of a large-scale differential amplifier.

Коммутатор 9 предназначен для переключения второго входа первого усилителя 8 с цепи второго пассивного электрода 4 в цепь соединения калиброванных резисторов 5, 6 при поступлении на его третий вход управляющего сигнала с первого выхода второго мультивибратора 17. Коммутатор 9 выполнен на двух элементах микросхемы К176КТ1 и одном элементе микросхемы К176ЛН1. Switch 9 is designed to switch the second input of the first amplifier 8 from the circuit of the second passive electrode 4 to the connection circuit of calibrated resistors 5, 6 when the control signal arrives at its third input from the first output of the second multivibrator 17. Switch 9 is made on two elements of the K176KT1 chip and one element microchips K176LN1.

Первый мультивибратор 10 предназначен для выработки сигнала, обеспечивающего периодическое включение третьего электронного ключа 7. Период следования импульсов мультивибратора 10 определяет частоту измерительного сигнала F, на которой проводится измерение электрокожного сопротивления и выбирается большим суммарного времени переходных процессов, определяемых перезарядом емкостей полных электрокожных сопротивлений в точках A1, A2 кожного покрова при замыкании и размыкании калиброванного резистора 5. Он выполнен на микросхеме К561ЛА7.The first multivibrator 10 is designed to generate a signal that periodically turns on the third electronic key 7. The pulse repetition period of the multivibrator 10 determines the frequency of the measuring signal F, at which the electrical skin resistance is measured and is selected to be large for the total transient time determined by the recharge of the capacitances of full electrical skin resistances at points A 1 , A 2 of the skin when the calibrated resistor 5 is closed and opened. It is made on the K561LA7 chip.

Амплитудный детектор 11 предназначен для выделения напряжений, равных амплитуде переменных составляющих напряжений, формируемых на выходе усилителя 8. Он выполнен на двух микросхемах К154УД1 и диодах КД522А. The amplitude detector 11 is designed to isolate voltages equal to the amplitude of the alternating voltage components generated at the output of amplifier 8. It is made on two K154UD1 microcircuits and KD522A diodes.

Управляемый делитель 12 напряжений предназначен для изменения входного напряжения второго усилителя 15 по управляющему напряжению, подаваемому с выхода первого блока 13 памяти. Управляемый делитель 12 выполнен по схеме делителя напряжений на постоянном резисторе и управляемом полупроводниковом сопротивлении, в качестве которого использован полевой транзистор КП103М1. The controlled voltage divider 12 is designed to change the input voltage of the second amplifier 15 according to the control voltage supplied from the output of the first memory unit 13. The controlled divider 12 is made according to the circuit of the voltage divider on a constant resistor and a controlled semiconductor resistance, which is used as a field transistor KP103M1.

Первый блок 13 памяти предназначен для запоминания выходного напряжения компаратора 19, подаваемого на блок памяти при включении первого электронного ключа 20. Он выполнен в виде запоминающего конденсатора. The first memory unit 13 is designed to store the output voltage of the comparator 19 supplied to the memory unit when the first electronic key 20 is turned on. It is made in the form of a storage capacitor.

Второй электронный ключ 14 предназначен для подключения входа второго блока 16 памяти к выходу второго усилителя 15 в моменты времени при воздействии на его первый вход управляющего сигнала со второго выхода второго мультивибратора 17. Электронный ключ выполнен аналогично электронному ключу 7 на элементе микросхемы К176КТ1. The second electronic key 14 is designed to connect the input of the second memory block 16 to the output of the second amplifier 15 at time when it is exposed to the first input of the control signal from the second output of the second multivibrator 17. The electronic key is made similar to the electronic key 7 on the element of the chip K176KT1.

Второй усилитель 15 предназначен для усиления подаваемых на его вход постоянных напряжений с выхода управляемого делителя 12 напряжений. Он выполнен в виде масштабного усилителя постоянного тока на микросхеме типа К154УД1. The second amplifier 15 is designed to amplify the DC voltage supplied to its input from the output of the controlled voltage divider 12. It is made in the form of a large-scale DC amplifier on a chip of type K154UD1.

Второй блок 16 памяти предназначен для запоминания выходного напряжения второго усилителя 15 в моменты времени при включении электронного ключа 14, пропорционального измеряемому значению электрокожного сопротивления. Блок выполнен аналогично блоку 13 памяти. The second memory block 16 is designed to store the output voltage of the second amplifier 15 at times when the electronic switch 14 is turned on, proportional to the measured value of the electric skin resistance. The block is made similar to block 13 of the memory.

Мультивибратор 17 предназначен для выработки сигналов, управляющих работой первого 20 и второго 14 электронных ключей и коммутатора 9. Период колебаний мультивибратора выбран, как минимум, в два раза больше периода сигнала первого мультивибратора 10. Мультивибратор 17 выполнен аналогично мультивибратору 10 на микросхеме К176ЛЕ5. Multivibrator 17 is designed to generate signals that control the operation of the first 20 and second 14 electronic keys and switch 9. The oscillation period of the multivibrator is selected at least twice as long as the signal period of the first multivibrator 10. Multivibrator 17 is made similarly to multivibrator 10 on the K176LE5 chip.

Источник 18 эталонного напряжения предназначен для формирования заданного эталонного напряжения, подаваемого на второй вход компаратора 19. Он выполнен на стабилитроне КС162А и полевом транзисторе КП103И. The source 18 of the reference voltage is designed to generate a predetermined reference voltage supplied to the second input of the comparator 19. It is made on a Zener diode KS162A and a field-effect transistor KP103I.

Компаратор 19 предназначен для сравнения выходного напряжения второго усилителя 15 с напряжением источника 18 эталонного напряжения. Компаратор выполнен на микросхеме К154УД1. The comparator 19 is designed to compare the output voltage of the second amplifier 15 with the voltage of the reference voltage source 18. The comparator is made on a K154UD1 chip.

Первый электронный ключ 20 предназначен для подключения выхода компаратора 19 ко входу первого блока 13 памяти при подаче управляющего напряжения с первого выхода мультивибратора 17. Он выполнен аналогично третьему электронному ключу 6. The first electronic key 20 is designed to connect the output of the comparator 19 to the input of the first memory unit 13 when a control voltage is supplied from the first output of the multivibrator 17. It is made similar to the third electronic key 6.

Регистратор 21 предназначен для регистрации измеряемого значения электрокожного сопротивления. В качестве регистратора использован стрелочный микроамперметр типа М42103. The registrar 21 is designed to register the measured value of the electric skin resistance. A pointer microammeter type M42103 was used as a recorder.

Устройство для измерения электрокожного сопротивления работает следующим образом. A device for measuring electric resistance is as follows.

Индифферентные электроды 3, 4 фиксируются в индифферентной области кожного покрова 1, а измерительный электрод 2 прижимается контактной поверхностью к кожному покрову в исследуемой зоне точки акупунктуры. Работа устройство поясняется временной диаграммой, представленной на фиг. 2. The indifferent electrodes 3, 4 are fixed in the indifferent region of the skin 1, and the measuring electrode 2 is pressed by the contact surface to the skin in the studied area of the acupuncture point. The operation of the device is illustrated by the time diagram shown in FIG. 2.

За каждую половину периода выходного сигнала U17 второго мультивибратора 17 первый мультивибратор 10 совершает, как минимум, один период колебаний, за который его выходное напряжение U10 периодически включает и выключает электронный ключ 7. При выключенном электронном ключе 7 между точками A1, A2 подключены включенные последовательно калиброванные резисторы 5, 6, через которые от источников ЭДС E1, E2 в цепи резисторов 5, 6 будет протекать электрический ток Imin, значение которого можно определить на основе закона Ома для полной цепи, рассматривая контур прохождения тока:

Figure 00000002

где
R1, R2 - сопротивления калиброванных резисторов 5, 6.For each half of the output signal U 17 of the second multivibrator 17, the first multivibrator 10 performs at least one oscillation period, during which its output voltage U 10 periodically turns the electronic key 7 on and off. When the electronic key 7 is turned off between points A 1 , A 2 calibrated connected in series resistors 5, 6, through which the source of EMF E 1, E 2 in the chain of resistors 5, 6 will leak electrical current I min, the value of which can be determined based on Ohm's law for the total circuit, considering current passing circuit:
Figure 00000002

Where
R 1 , R 2 - resistance calibrated resistors 5, 6.

При изменении выходного напряжения U10 мультивибратора 10 открывается электронный ключ 7 и замыкаются выводы калиброванного регистра 5, что приводит к уменьшению суммарного сопротивления в цепи прохождения тока между точками A1, A2 и к соответствующему увеличению протекающего электрического тока до значения Imax:

Figure 00000003
(2)
При периодическом включении и выключении электронного ключа 7 по управляющему сигналу U10 с частотой F также будет изменяться электрический ток I, проходящий в цепи между измерительным 2 и первым пассивным 3 электродами. При этом среднее значение тока Io и его амплитуду ΔI можно найти:
Figure 00000004
(3)
Figure 00000005
(4)
Подставляя в выражения (3), (4) значения токов из выражений (1), (2), получим следующее:
Figure 00000006

Figure 00000007

В первую половину каждого периода изменения выходного напряжения U17 второго мультивибратора 17 выходным сигналом с первого его выхода открывается первый электронный ключ 20 и включается коммутатор 9, подключая второй вход усилителя 8 к выводу калиброванного резистора 6.When the output voltage U 10 of the multivibrator 10 changes, the electronic key 7 opens and the conclusions of the calibrated register 5 are closed, which leads to a decrease in the total resistance in the current path between points A 1 , A 2 and to a corresponding increase in the flowing electric current to the value I max :
Figure 00000003
(2)
When the electronic key 7 is turned on and off periodically by the control signal U 10 with a frequency F, the electric current I passing in the circuit between the measuring 2 and the first passive 3 electrodes will also change. In this case, the average value of current I o and its amplitude ΔI can be found:
Figure 00000004
(3)
Figure 00000005
(4)
Substituting the values of currents from expressions (1), (2) into expressions (3), (4), we obtain the following:
Figure 00000006

Figure 00000007

In the first half of each period of the change in the output voltage U 17 of the second multivibrator 17, the output from the first output opens the first electronic key 20 and turns on the switch 9, connecting the second input of the amplifier 8 to the output of the calibrated resistor 6.

Во вторую половину каждого периода напряжения U17 выходным сигналом со второго выхода мультивибратора 17 открывается второй электронный ключ 14.During the second half of each period of the output voltage from the second output signal U 17 multivibrator 17 opens a second electronic switch 14.

В первые половины периодов изменения выходного напряжения U17 второго мультивибратора 17 между входами первого усилителя 8 воздействует падение напряжений U1 на калиброванном резисторе 6 как от постоянной Io, так и от переменной ΔI составляющих тока, протекающего в цепи между точками A1, A2, переменная составляющая которого ΔU1 равна:

Figure 00000008

Усилителем 8 приложенное падение напряжения усиливается в Kу1 раз (напряжение U8 - фиг. 2), где Kу1 - коэффициент усиления 8, и с помощью амплитудного детектора 11 на его выходе выделяется постоянное напряжение U11, равное амплитуде выходного напряжения усилителя 8:
U11= Ky1ΔIR2. (8)
Это напряжение проходит через управляемый делитель 12 напряжений и второй усилитель 15, на выходе которого формируется напряжение U15-1, равное (при условии, что коэффициент передачи амплитудного детектора равен 1):
U15-1= Ky1K(U)Ky2ΔU1,
где
K(U) - коэффициент передачи управляемого делителя 12 напряжений; Kу2 - коэффициент усиления второго усилителя 15.In the first half of the periods of the change in the output voltage U 17 of the second multivibrator 17 between the inputs of the first amplifier 8, the voltage drop U 1 on the calibrated resistor 6 is affected by both the constant I o and the variable ΔI of the components of the current flowing in the circuit between points A 1 , A 2 whose variable component ΔU 1 is equal to:
Figure 00000008

By amplifier 8, the applied voltage drop is amplified by K y1 times (voltage U 8 - Fig. 2), where K y1 is the gain 8, and with the help of an amplitude detector 11, a constant voltage U 11 equal to the amplitude of the output voltage of amplifier 8 is extracted at its output:
U 11 = K y1 ΔIR 2 . (eight)
This voltage passes through a controlled voltage divider 12 and a second amplifier 15, at the output of which a voltage U 15-1 is formed equal to (provided that the gain of the amplitude detector is 1):
U 15-1 = K y1 K (U) K y2 ΔU 1 ,
Where
K (U) is the transmission coefficient of the controlled voltage divider 12; K y2 - gain of the second amplifier 15.

Напряжение U15-1 прикладывается к первому входу компаратора 19 и сравнивается с напряжением U0 источника 18 эталонного напряжения, приложенного ко второму входу компаратора 19. Пропорционально разности напряжений Uу15-1 и U0 на выходе компаратора 19 формируется напряжение, которое в первую половину периода сигнала второго мультивибратора 17 через открытый электронный ключ 20 будет приложено ко входу первого блока 13 памяти, запоминаясь в нем. С выхода первого блока 13 памяти напряжение будет воздействовать на вход управляемого делителя 12 напряжений, изменяя коэффициент его передачи K(U). Изменение выходного напряжения компаратора 19 и коэффициента передачи K(U) управляемого делителя 12 напряжений будет происходить до тех пор, пока выходное напряжение U15-1 второго усилителя 15 не станет равным напряжению U0. Длительность периода выходного напряжения второго мультивибратора 17 выбрана такой, чтобы процесс установления равенства напряжений Uу15-1 = U0 заканчивался за одну половину периода работы мультивибратора 17.The voltage U 15-1 is applied to the first input of the comparator 19 and compared with the voltage U 0 of the source 18 of the reference voltage applied to the second input of the comparator 19. A voltage is generated proportionally to the voltage difference U у15-1 and U 0 at the output of the comparator 19, which is in the first half the period of the signal of the second multivibrator 17 through the open electronic key 20 will be applied to the input of the first memory unit 13, memorized in it. From the output of the first memory unit 13, the voltage will affect the input of the controlled voltage divider 12, changing its transmission coefficient K (U). The change in the output voltage of the comparator 19 and the transfer coefficient K (U) of the controlled voltage divider 12 will occur until the output voltage U 15-1 of the second amplifier 15 becomes equal to the voltage U 0 . The duration of the output voltage period of the second multivibrator 17 is chosen so that the process of establishing the equality of voltages U у15-1 = U 0 ends in one half of the operation period of the multivibrator 17.

После времени переходного процесса выражение (9) можно переписать в виде:
U15-1= Ky1K(U)Ky2ΔU1= U0;
или
K = Ky1K(U)Ky2= U0/ΔU1;
где
K - общий коэффициент передачи усилительного канала, состоящего из включенных последовательно первого усилителя 8, амплитудного детектора 11, управляемого делителя 12 напряжений и второго усилителя 17.
After the transition process, expression (9) can be rewritten in the form:
U 15-1 = K y1 K (U) K y2 ΔU 1 = U 0 ;
or
K = K y1 K (U) K y2 = U 0 / ΔU 1 ;
Where
K is the total transmission coefficient of the amplifier channel, consisting of a first amplifier 8 connected in series, an amplitude detector 11, a controlled voltage divider 12, and a second amplifier 17.

Во вторые половины периодов работы первого мультивибратора 17 коммутатор 9 устанавливается в исходное состояние, при котором второй вход усилителя 8 подключается ко второму пассивному электроду 4 (точке A3) и ко входам первого усилителя 8 прикладывается разность потенциалов U1-3 (фиг. 2) точек A1, A3, изменяющаяся за счет изменения падения напряжения на изменяемом сопротивлении Zx при изменении тока в разные половины периодов работы первого мультивибратора 10.In the second half of the periods of operation of the first multivibrator 17, the switch 9 is set to its initial state, in which the second input of the amplifier 8 is connected to the second passive electrode 4 (point A 3 ) and the potential difference U 1-3 is applied to the inputs of the first amplifier 8 (Fig. 2) points A 1 , A 3 , changing due to changes in the voltage drop across the variable resistance Z x when the current changes in different halves of the periods of the first multivibrator 10.

При этом электронный ключ 20 закрывается, и коэффициент усиления K усилительного канала остается равным значению, установленному в первую половину периода работы второго мультивибратора 17. In this case, the electronic switch 20 is closed, and the gain K of the amplifier channel remains equal to the value set in the first half of the period of operation of the second multivibrator 17.

Переменная составляющая изменения разности потенциалов U1-3 будет определяться падением напряжения ΔU2 от переменной составляющей тока ΔI на измеряемом сопротивлении Zx, т.е.:

Figure 00000009

Проходя через усилительный канал (8, 12, 15) и амплитудный детектор 11 пропорционально напряжению ΔU2 на выходе второго усилителя 15 сформируется напряжение U15-2, равное:
U15-2= KΔU2= Ky1K(U)Ky2ΔU2= (U0/ΔU1)ΔU2. (12)
Это напряжение через открытый второй электронный ключ 14 будет воздействовать на вход второго блока 16 памяти, запоминаясь в нем.The variable component of the change in the potential difference U 1-3 will be determined by the voltage drop ΔU 2 from the variable component of the current ΔI on the measured resistance Z x , i.e.:
Figure 00000009

Passing through the amplification channel (8, 12, 15) and the amplitude detector 11 in proportion to the voltage ΔU 2 at the output of the second amplifier 15, a voltage U 15-2 is formed equal to:
U 15-2 = KΔU 2 = K y1 K (U) K y2 ΔU 2 = (U 0 / ΔU 1 ) ΔU 2 . (12)
This voltage through the open second electronic switch 14 will affect the input of the second memory unit 16, memorized in it.

Подставляя в выражение (11) значения ΔU1 и ΔU2 из выражений (7), (11), можно записать для выходного напряжения U16 блока 16 памяти:
U16 = (U0/R2)Zx, (13)
которое при постоянных значениях U0 и R2 пропорционально измеряемому сопротивлению Zx.
Substituting the values ΔU 1 and ΔU 2 from expressions (7), (11) into expression (11), we can write for the output voltage U 16 of the memory unit 16:
U 16 = (U 0 / R 2 ) Z x , (13)
which at constant values of U 0 and R 2 is proportional to the measured resistance Z x .

По значению напряжения U16 с помощью регистратора 21 будет обеспечиваться регистрация измеряемого значения электрокожного сопротивления Zx. При этом, как видно из выражения (13), в устройстве осуществляется линейное преобразование измеряемого сопротивления Zx в выходное напряжение U16 с коэффициентом преобразования, равным U0/R2. Это позволяет осуществлять точное измерение электрокожного сопротивления. Причем, изменяя отношение U0/R2 можно изменять диапазоны измерения, реализуя возможности построения многодиапазонных измерительных приборов с линейными шлаками измерения, позволяющих получать высокую точность измерения за счет минимальных погрешностей отсчета измеряемых значений по шкале регистратора.By the value of the voltage U 16 with the help of the registrar 21 will be provided registration of the measured value of the electric skin resistance Z x . Moreover, as can be seen from expression (13), the device linearly converts the measured resistance Z x into the output voltage U 16 with a conversion coefficient equal to U 0 / R 2 . This allows for accurate measurement of electrical resistance. Moreover, by changing the ratio U 0 / R 2 it is possible to change the measurement ranges, realizing the possibility of constructing multi-range measuring instruments with linear measurement slags, which allow to obtain high measurement accuracy due to minimal measurement errors on the recorder scale.

Поскольку электрокожное сопротивление в некоторых пределах зависит от значения измерительного тока, в устройстве можно осуществлять его изменение в некоторых пределах путем изменения значений калиброванных резисторов 5, 6 для обеспечения измерений при одном значении измерительного тока. При изменении значения сопротивления R1 будут изменяться значения постоянной (1) и переменной (2) составляющих измерительного тока, а регистрируемое значение изменяться не будет. Также в устройстве можно изменять значение составляющих измерительного тока путем изменения сопротивления R2 калиброванного резистора 5 при одновременном пропорциональном изменении напряжения U0 эталонного источника напряжения так, чтобы отношение U0/R2 оставалось постоянным. При этом регистрируемое регистратором 21 значение электрокожного сопротивления также изменяться не будет. А это дополнительно повышает точность измерений за счет исключения погрешностей от нелинейности измеряемого электрокожного сопротивления при выборе постоянного значения измерительного тока.Since the electric skin resistance in some limits depends on the value of the measuring current, the device can be changed within certain limits by changing the values of the calibrated resistors 5, 6 to ensure measurements at a single value of the measuring current. When changing the resistance value R 1, the values of the constant (1) and variable (2) of the measuring current components will change, and the recorded value will not change. It is also possible to change the value of the measuring current components in the device by changing the resistance R 2 of the calibrated resistor 5 while simultaneously proportionally changing the voltage U 0 of the reference voltage source so that the ratio U 0 / R 2 remains constant. In this case, the value of the electric skin resistance recorded by the recorder 21 will also not change. And this further improves the accuracy of measurements by eliminating errors from the nonlinearity of the measured electric skin resistance when choosing a constant value of the measuring current.

Таким образом, в устройстве для измерения электрокожного сопротивления повышается точность измерения электрокожного сопротивления в широком диапазоне регистрируемых значений сопротивлений за счет линейного преобразования измеряемого сопротивления в выходное напряжение и использования переменного измерительного тока с минимальным значением амплитуды, что исключает влияние на результаты измерений поляризационных процессов и параметров преобразующих звеньев устройства, обеспечивая высокую достоверность получаемых результатов. Thus, in the device for measuring electric skin resistance, the accuracy of measuring electric skin resistance is increased in a wide range of recorded resistance values due to the linear conversion of the measured resistance to the output voltage and the use of an alternating measuring current with a minimum amplitude, which eliminates the effect of polarization processes and conversion parameters on the measurement results links of the device, providing high reliability of the results.

Claims (1)

Устройство для измерения электрокожного сопротивления, содержащее два усилителя, измерительный электрод, подключенный к первому входу первого усилителя, два пассивных электрода, три электронных ключа, компаратор, выход которого через первый электронный ключ соединен со входом первого блока памяти, второй блок памяти, первый мультивибратор и регистратор, отличающееся тем, что в него введены управляемый делитель напряжений, второй мультивибратор и коммутатор, первый вход которого подключен ко второму пассивному электроду, два калиброванных резистора, амплитудный детектор, выход которого через управляемый делитель напряжений соединен со входом второго усилителя, эталонный источник напряжения, при этом второй вход коммутатора подключен к первым выводам калиброванных резисторов и выходу третьего электронного ключа, первый вход которого подключен к выходу первого мультивибратора, а второй вход - к первому пассивному электроду и второму выводу первого калиброванного резистора, второй вывод второго калиброванного резистора соединен с первым входом первого усилителя, выход которого подключен ко входу амплитудного детектора, а второй вход - к выходу коммутатора, третий вход коммутатора подключен к первому выходу второго мультивибратора и первому входу первого электронного ключа, выход эталонного источника напряжения подключен к первому входу компаратора, выход первого блока памяти соединен со вторым входом управляемого делителя напряжений, второй выход второго мультивибратора подключен к первому входу второго электронного ключа, второй вход которого подключен к выходу второго усилителя и второму входу компаратора, а выход через второй блок памяти соединен с регистратором. A device for measuring electrical resistance, containing two amplifiers, a measuring electrode connected to the first input of the first amplifier, two passive electrodes, three electronic keys, a comparator, the output of which is connected through the first electronic key to the input of the first memory unit, the second memory unit, the first multivibrator and a recorder, characterized in that a controlled voltage divider, a second multivibrator and a switch are introduced into it, the first input of which is connected to the second passive electrode, two calibers a resistor, an amplitude detector, the output of which is connected through a controlled voltage divider to the input of the second amplifier, a reference voltage source, while the second input of the switch is connected to the first outputs of the calibrated resistors and the output of the third electronic switch, the first input of which is connected to the output of the first multivibrator, and the second input - to the first passive electrode and the second output of the first calibrated resistor, the second output of the second calibrated resistor is connected to the first input of the first amplifier, you the path of which is connected to the input of the amplitude detector, and the second input to the output of the switch, the third input of the switch is connected to the first output of the second multivibrator and the first input of the first electronic key, the output of the reference voltage source is connected to the first input of the comparator, the output of the first memory block is connected to the second input controlled voltage divider, the second output of the second multivibrator is connected to the first input of the second electronic switch, the second input of which is connected to the output of the second amplifier and the second input row comparator, and output via the second memory unit is connected with the registrar.
RU96113188A 1996-07-02 1996-07-02 Device for measuring of electrodermal resistance RU2121294C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96113188A RU2121294C1 (en) 1996-07-02 1996-07-02 Device for measuring of electrodermal resistance

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96113188A RU2121294C1 (en) 1996-07-02 1996-07-02 Device for measuring of electrodermal resistance

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU96113188A RU96113188A (en) 1998-10-27
RU2121294C1 true RU2121294C1 (en) 1998-11-10

Family

ID=20182607

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU96113188A RU2121294C1 (en) 1996-07-02 1996-07-02 Device for measuring of electrodermal resistance

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2121294C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2173537C2 (en) * 1999-04-27 2001-09-20 Воронежский государственный педагогический университет Device for measuring electric skin resistance
RU2175213C1 (en) * 2000-02-15 2001-10-27 Воронежская государственная медицинская академия имени Н.Н. Бурденко Device for measuring electric skin resistance
RU2195867C1 (en) * 2001-05-30 2003-01-10 Воронежский институт высоких технологий Device for measurement of electrodermal resistance
CN113768487A (en) * 2021-08-02 2021-12-10 深圳市晨北科技有限公司 User body fat detection method and device, computer device and medium

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1060185A1 (en) * 1982-08-11 1983-12-15 Воронежский Государственный Педагогический Институт Apparatus for searching acupuncture poinst

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1060185A1 (en) * 1982-08-11 1983-12-15 Воронежский Государственный Педагогический Институт Apparatus for searching acupuncture poinst

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2173537C2 (en) * 1999-04-27 2001-09-20 Воронежский государственный педагогический университет Device for measuring electric skin resistance
RU2175213C1 (en) * 2000-02-15 2001-10-27 Воронежская государственная медицинская академия имени Н.Н. Бурденко Device for measuring electric skin resistance
RU2195867C1 (en) * 2001-05-30 2003-01-10 Воронежский институт высоких технологий Device for measurement of electrodermal resistance
CN113768487A (en) * 2021-08-02 2021-12-10 深圳市晨北科技有限公司 User body fat detection method and device, computer device and medium

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8845870B2 (en) Digital potentiostat circuit and system
JPH05196510A (en) Method for obtaining measured quantity and circuit device for performing this method
US3784908A (en) Electrical conductivity measurement method and apparatus
US3508540A (en) Apparatus for direct measurement of skin conductance
US5264798A (en) Autonulling AC bridge using differential and integration feedback
RU2121294C1 (en) Device for measuring of electrodermal resistance
RU2121293C1 (en) Device for measuring of electrodermal resistance
Aiassa et al. Quasi-digital biosensor-interface for a portable pen to monitor anaesthetics delivery
JPS60178368A (en) Method and device for converting measured current into pulse rate proportional to said current
RU2175213C1 (en) Device for measuring electric skin resistance
RU2195867C1 (en) Device for measurement of electrodermal resistance
RU2268644C2 (en) Method of measurement of electric-skin resistance of acupuncture points, device and method for the realization of the methods (versions)
RU2173537C2 (en) Device for measuring electric skin resistance
RU2121291C1 (en) Device for measuring of electrodermal resistance
RU2207806C2 (en) Device for setting diagnosis after folle approach
Sawan et al. Wireless monitoring of electrode-tissues interfaces for long term characterization
SU1060185A1 (en) Apparatus for searching acupuncture poinst
Lotichius et al. Measurement uncertainty of time-based and voltage-based wheatstone bridge readout circuits
Renner et al. Architecture and cell design of the iisic cmos-chip serving as a front-end for integrated impedance spectroscopy
Sahin Instrumentation Handbook for Biomedical Engineers
JPH0119107Y2 (en)
RU2269928C2 (en) Method and device for measuring electric skin resistance in acupuncture points
RU2195864C1 (en) Device for diagnosis by the r foll method
McEwan et al. Electrode circuits for frequency-and code-division multiplexed impedance tomography
RU2017480C1 (en) Device for diagnosing illness and electrotherapy