CN103860172A - 体表电导分布测试仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种体表电导分布测试仪，包括设置在测试仪外壳内部并依次连接的阵列电导传感器、通路切换开关、电荷检测器、多通道ADC转换器以及数据处理器；通路切换开关、电荷检测器、多通道ADC转换器和数据处理器分别与嵌入式信号处理器连接，嵌入式信号处理器上还连接有显示器。本发明的体表电导分布测试仪，使用阵列式电导传感器，使测试电极与人体皮肤之间形成一个电容Cs，通过电荷检测器检测Cs的充放电电荷，经过ADC转换器计算出电容值Cs，从而计算出人体内电场的强度，得到体表电导分布图。本发明只通过体表电极进行检测而且电极与皮肤是绝缘的，对被试者没有任何影响，检测精度高，检测速度快，稳定性好，能对人的情绪变化，注意力变化等进行评估。

Description

体表电导分布测试仪

技术领域

本发明属于心理学生物反馈技术领域，涉及一种体表电导分布测试仪。

背景技术

量子力学认为，人体的器官，组织，细胞，分子，原子都要辐射电磁波，这些电磁波驻波的叠加，在体内形成非均匀的电场。人体生理和心理的状态对人体内的电场分布影响极大。通过体表电导分布的检测，可以检测体内电场分布的变化。利用生物反馈技术，可进行心理训练和治疗。

目前，普遍使用皮电检测的方法来检测一些生理指标，皮电是表示皮肤上两个选定点之间的电阻值。皮电生物反馈的原理是：情绪紧张，恐惧或焦虑情况下汗腺分泌增加，皮肤表面汗液增多，引起导电增加而致皮电升高；情绪平静时汗腺分泌减少，皮肤导电性降低，引起皮电降低。因此，皮电的高低能反映情绪的变化，是反映情绪变化的生理指标。

皮肤电反应个体在情绪状态时，皮肤内血管的舒张和收缩以及汗腺分泌等变化，引起皮肤电阻的变化，它代表了自主神经系统的情绪反应。

传统的皮电检测方法通常间接测皮肤电阻,加电压会影响皮肤的生物电。

发明内容

本发明就是为了解决上述现有技术中的问题，而提供了一种只通过体表电极进行检测的体表电导分布测试仪。

本发明是按照以下的技术方案来实现的：

本发明的体表电导分布测试仪，包括设置在测试仪外壳内部并依次连接的阵列电导传感器、通路切换开关、电荷检测器、多通道ADC转换器以及数据处理器；通路切换开关、电荷检测器、多通道ADC转换器和数据处理器分别与嵌入式信号处理器连接，嵌入式信号处理器上还连接有显示器；测试仪外壳的一侧分布有多个测试电极，并设置有一层绝缘膜，测试电极与设置在测试仪外壳内部的阵列电导传感器连接；测试仪外壳与设置有测试电极的一侧相对的另一侧设置有显示屏，显示屏与测试仪外壳内部的显示器连接。

所述的测试仪外壳呈扁平的长方体状，测试仪外壳的左侧和右侧分别设置有一条固定带，左固定带通过固定带连接轴连接在测试仪外壳的左侧，右固定带通过固定带连接轴连接在测试仪外壳的右侧。

所述的右固定带上套接有固定环，右固定带的端部设置有固定搭扣。

本发明具有的优点和积极效果是：

本发明的体表电导分布测试仪，使用阵列式电导传感器，设有多个测试电极，测试电极与人体皮肤之间有一个绝缘膜，使电极与皮肤之间形成一个电容Cs，通过电荷检测器检测Cs的充放电电荷，经过ADC转换器计算出电容值Cs，从而计算出人体内电场的强度。通过数据处理器和信号处理器得到体表电导分布图。本发明只通过体表电极进行检测而且电极与皮肤是绝缘的，对被试者没有任何影响，检测精度高，检测速度快，稳定性好，能对人的情绪变化，注意力变化，情绪的稳定性等进行评估。

本发明的电导测量技术可替代皮电测量技术，比现有的皮电测量方法更合理，更科学，可应用于测试人的情绪变化，注意力变化，意识状态变化等心理学领域。

附图说明

图1是本发明的体表电导分布测试仪的内部结构框图；

图2是本发明的体表电导分布测试仪外观结构示意图；

图3是本发明的电荷检测器的电路原理图；

图中主要部件符号说明：

          1：阵列电导传感器     2：通路切换开关

          3：电荷检测器         4：多通道ADC转换器

          5：数据处理器         6：显示器

          7：嵌入式信号处理器   8：固定搭扣

          9：左固定带          10：固定带连接轴

         11：测试仪外壳        12：绝缘膜

         13：测试电极          14：右固定带

         15：固定环            16：体表电位

         17：电压测量点        18：积分电容

         19：运算放大器        20：输出端。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明的体表电导分布测试仪进行详细描述，附图中与现有技术相同的部件采用了相同的标号。下述各实施例仅用于说明本发明而并非对本发明的限制。

图1是本发明的体表电导分布测试仪的内部结构框图；图2是本发明的体表电导分布测试仪外观结构示意图。如图1和图2所示，本发明的体表电导分布测试仪，包括设置在测试仪外壳11内部并依次连接的阵列电导传感器1、通路切换开关2、电荷检测器3、多通道ADC转换器4以及数据处理器5。通路切换开关2、电荷检测器3、多通道ADC转换器4和数据处理器5分别与嵌入式信号处理器7连接，嵌入式信号处理器7上还连接有显示器6。测试仪外壳11的一侧分布有多个测试电极13，并设置有一层绝缘膜12，测试电极13与设置在测试仪外壳11内部的阵列电导传感器1连接。测试仪外壳11与设置有测试电极13的一侧相对的另一侧设置有显示屏，显示屏与测试仪外壳内部的显示器6连接。

测试仪外壳11呈扁平的长方体状，测试电极13和显示屏分别设置于测试仪外壳的正面和背面。测试仪外壳11的左侧和右侧分别连接有一条固定带，左固定带9通过固定带连接轴10连接在测试仪外壳的左侧，右固定带14通过固定带连接轴10连接在测试仪外壳的右侧。右固定带14上套接有固定环15，右固定带14的端部设置有固定搭扣8。使用时，左固定带9穿过固定搭扣8并根据松紧程度进行固定，左固定带9伸出固定搭扣8的多余部分由固定环15束缚固定。

本发明的理论基础如下：任何生物都由分子构成，分子由原子构成，原子由原子核及电子构成。电子围绕原子核旋转产生磁场。人体的心理，生理发生变化时，首先是构成人体的物质结构要素发生变化，构成原子的电子的正常运动首先异常。由于电子运动和磁场的相关性，一旦引起正常电子的共振磁场变化，从原子到分子，从分子到细胞，从细胞到器官的信息传递通道发生变化，结果引起体内电场分布的变化。

事实上，当被测者情绪波动时，皮肤电阻值并不是单调的下降，而是急剧地上下波动。在情绪波动时，电磁场的耗散结构会出现大幅度的涨落，从而导致身体电导能力的大幅度波动。

电导（J）是电阻（R）的倒数，也就是R=1/J 或J=I/V) 。从物理学的角度来看，电导（J）与电场强度是成正比的。J=σE，σ是与物质有关的一个常数。在皮肤上测量的不是什么皮肤电阻而是身体电导，根据公式J=σE：电导（J）是与电场强度（E）成正比。结论是在皮肤上测量的就是身体内的电场强度（E）。

“耗散结构”是一种动态的结构，依靠不断的能量供应才能存在，而人体内的能量分布是由电磁波形成的耗散结构。人体的器官，组织，细胞，分子等等都会发射电磁波，所以它们都是电磁波的波源，又称“振子”。人体的心和肺就是两个典型的电磁波源，也是两个振子。常用的心电图就是测量心脏发出的电磁波。不常用的肺电图同样也是测量电磁波。它们必须有各自的固有频率，但是它们又不能完全独立。运动时，彼此都要相应加速；休息时，又要相应减速。

物理学理论指出，人体的电导与内电场的强度成正比。在很大程度上，人体电导的测量可以在体表运行，从而测定人体内电场的分布。这种内电场的非均匀分布主要是由电磁驻波的重叠产生的。我们没有必要测量和计算电磁波的频谱，而可以在体表对这个电磁波的干涉图进行采样测定，从而得出人体生理和心理状态的改变。

为了通过体表检测体内的电场强度，又不影响人体本身的电场。在检测电极和皮肤之间放置了绝缘膜，使检测电极和皮肤之间形成了一个测量电容C_S。通过对电容的检测，推算出体表的电场。

图3是本发明的电荷检测器的电路原理图。如图3所示，电荷检测器内部设置有运算放大器19，积分电容18连接在运算放大器19的同相输入端和输出端之间，复位开关K₂与积分电容18并联。检测电极与皮肤上的体表电位16之间形成测量电容Cs，测量电容Cs通过开关K₁连接到运算放大器的同相输入端。测量时，首先，对测量电容Cs充电，闭合开关K₁，从运算放大器的反相输入端的电压测量点17测得测量电压V₁，再断开开关K₁，从运算放大器的输出端20处得到测量电荷Q₁；然后，让测量电容Cs放电，闭合开关K₁，从电压测量点17得到偏置电压V₂，再断开开关K₁，从运算放大器的输出端20处得到偏置电荷Q₂。根据公式C_S=(Q₁-Q₂)/(V₁-V₂)，即可得到检测电极与皮肤之间的电容值，从而推算出体表的电导。

通过阵列式电导传感器测得体表各点得电位后，经过A/D转换器计算出电容值Cs，计算出人体内电场的强度。通过数据处理器和嵌入式信号处理器得到体表电导分布图，并在显示器上显示。

本技术只通过体表电极进行检测而且电极与皮肤是绝缘的，对被试者没有任何影响，检测精度高，检测速度快，稳定性好。为心理学的生物反馈提供了一种新的反馈技术。通过计算机的计算和图形技术，就能得到人体表面电导的分布图。它能反映人体心理和生理的变化，可为心理学的生物反馈提供一个新的反馈量。

本发明的体表电导分布测试仪，对心理学领域普遍使用的皮电测量技术，进行了改进。电导测量技术可替代皮电测量技术，比现有的皮电测量方法更合理，更科学。可应用于测试人的情绪变化，注意力变化，意识状态变化等心理学领域。

Claims (4)

1.一种体表电导分布测试仪，其特征在于：该测试仪包括设置在测试仪外壳内部并依次连接的阵列电导传感器、通路切换开关、电荷检测器、多通道ADC转换器以及数据处理器；通路切换开关、电荷检测器、多通道ADC转换器和数据处理器分别与嵌入式信号处理器连接，嵌入式信号处理器上还连接有显示器；测试仪外壳的一侧分布有多个测试电极，并设置有一层绝缘膜，测试电极与内部的阵列电导传感器连接；测试仪外壳与设置有测试电极的一侧相对的另一侧设置有显示屏，显示屏与测试仪外壳内部的显示器连接。

2.根据权利要求1所述的体表电导分布测试仪，其特征在于：测试仪外壳呈扁平的长方体状，测试仪外壳的左侧和右侧分别设置有一条固定带，左固定带通过固定带连接轴连接在测试仪外壳的左侧，右固定带通过固定带连接轴连接在测试仪外壳的右侧。

3.根据权利要求2所述的体表电导分布测试仪，其特征在于：右固定带上套接有固定环，右固定带的端部设置有固定搭扣。

4.根据权利要求1所述的体表电导分布测试仪，其特征在于：测试仪外壳的一侧分布有16个测试电极。

Images