DK161240B - Apparat til maaling og indikering af aendringer i resistans - Google Patents

Description

DK 161240 B

Opfindelsen vedrører et måleapparat af den i patentkrav l's indledning angivne art.

Der kendes apparater til måling af resistansen i et levende legeme (se fx tysk offentliggørelsesskrift DE-OS 25 52 190). Sådanne appara-5 ter benævnes undertiden GSR-apparater ("galvanic skin response") og benyttes til forskellige formål. Disse formål omfatter polygrafiske og forskningsmæssige anvendelser.

De kendte apparater har flere ulemper. For det første har de bedste instrumenter et stort strømforbrug, er dyre og meget komplekse for 10 opnåelse af den nødvendige stabilitet, ligesom de er store, ikke bærbare og har komplekse og uoverskuelige kontrolorganer. De mindre bekostelige og bærbare enheder lider også af ulemper. Disse ulemper omfatter specielt stort strømforbrug, ringe stabilitet, lav følsomhed, en bekostelig og kompleks batterikilde og en kompleks batterila-15 der for at undgå risikoen for stød.

Et formål med opfindelsen er at tilvejebringe et apparat af den i , patentkrav l's indledning angivne art, med hvilket apparat det undgås, at elektroderne kan monteres i forkerte tilslutninger eller jackfatninger.

20 Dette formål opnås med de i patentkrav l's kendetegnende del angivne ej endommeligheder.

Én af fordelene ved apparatet ifølge opfindelsen er, at apparatet til måling og indikering af modstandsændringer i et levende legeme kan fremstilles på simpel og billig måde.

25 Det er desuden muligt at benytte en simpel og sikker batterilader eller et simpelt og sikkert batteriladeapparat. Apparatet ifølge opfindelsen indeholder en meget stabil referencespændingskilde, der afgiver referencespænding til en udbalancerbar resistansmålebro, som har det levende legeme tilsluttet som en del af målebroen. Apparatet 30 indeholder endvidere en instrumentforstærker til forstærkning af ubalance eller forstemning i modstandsmålebroen for tilførsel af et forstærket signal til et visningsapparat. Den meget stabile referen- 2

DK 161240 B

cespænding frembringes ved, at mindst én diode forsynes fra batterikilden, idet spændingen over denne diode tilføres indgangen på en bufferforstærker som indgangsspænding, hvilken bufferforstærker har forstærkningen 1. Bufferforstærkeren er en operationsforstærker med 5 stor indgangsimpedans og lille udgangsimpedans. Der benyttes en konventionel diode i stedet for en zenerdiode til frembringelse af den stabile referencespænding for at reducere apparatets pris. I den spændingsgren, som indeholder dioden, er endvidere tilvejebragt en lysdiode, så at apparatets driftstilstand umiddelbart kan bestemmes.

10 Som følge af denne montering af lysdioden reduceres strømforbruget.

For at reducere apparatets dimensioner og gøre apparatet bærbart, benyttes der integrerede kredsløb til bufferforstærkeren og til den målebroforstemningsforstærkende instrumentforstærker.

Apparatet ifølge opfindelsen indeholder yderligere et opladnings-15 kredsløb, der giver en høj grad af sikkerhed til en bruger af opfindelsen. Opladningskredsløbet er specielt konstrueret og udformet således, at det samme jack, hvori indsættes de elektroder, som benyttes til detektering af ændringerne i resistansen i det levende legeme, er det samme jack, hvori opladeren til apparatets batteri 20 indsættes. For at oplade apparatet ifølge opfindelsen skal stikket til elektroderne derfor først fjernes, hvorefter stikket til opladeren indsættes. Det er derfor ikke muligt at tilføre opladningsstrøm til elektroderne og udsætte brugeren for risiko.

De ovennævnte fordele og formål med opfindelsen fremgår mere tydeligt 25 af den følgende beskrivelse i forbindelse med tegningen, på hvilken de samme henvisningsbetegnelser angiver de samme elementer, og på hvilken der er vist et kredsløbsdiagram for et apparat til måling og indikering af ændringer i resistansen i et levende legeme i overensstemmelse med læren ifølge den foreliggende opfindelse.

30 Tegningen viser et kredsløbsdiagram for et apparat til måling og indikering af resistansen i et levende legeme i overensstemmelse med læren ifølge den foreliggende opfindelse. Det på tegningen viste apparat indeholder et ikke-jordforbundet, normalt sluttet jack Jl. På tværs af jacket Jl er der parallelt tilsluttet en modstand 2 og en 35 kondensator 4. Modstanden 2 er forbundet til det jack Jl, som normalt 3

DK 161240 B

er sluttet, således, at modstanden 2, når et stik indsattes i jacket Jl, afbrydes fra forbindelsen over jacket Jl. Spidsen af jacket J1 forbindes til en klemme 6 på et klembræt 8 og er desuden via en variabel modstand 10 forbundet til en klemme 12 på klembrættet 8.

5 Ringkontakten på jacket Jl er forbundet til glideren på en variabel modstand 14, til en kontakt c på en omskiftersektion SlB på en flergangsomskifter SI og til en klemme 16 på klembrættet 8. Et batteri 18's plus og minusklemmer er forbundet til de bevægelige kontakter på henholdsvis flergangsomskifteren SI's omskiftersektion SIA og fler-10 gangsomskifteren SI's omskiftersektion SlB. Omskiftersektionen SIA's kontakt a er forbundet til en klemme 20 på klembrættet 8 via en lysdiode 22, til en klemme 24 på klembrættet 8 og til en klemme 26 på klembrættet 8 via modstanden 14.

Omskiftersektionen SlA's kontakt b er forbundet til den positive 15 klemme på et instrument Ml, til omskiftersektionen SIC's kontakt c og til en klemme 28 på klembrættet 8. Instrumentet Ml's negative klemme er forbundet til omskiftersektionen SlC's bevægelige kontakt.

Omskiftersektionen SlA's kontakt c er forbundet til en klemme 30 på klembrættet 8, medens omskiftersektionen SlC's kontakt b, omskifter-20 sektionen SlB's kontakt b og omskiftersektionen SlB's kontakt a er forbundet til klemmer henholdsvis 32, 34 og 36 på klembrættet 8. Omskiftersektionen SlC's kontakt a er forbundet til en klemme 38 på klembrættet 8 og til en omskifter S2's bevægelige kontakt.

Omskifteren S2's kontakter a, b og c er forbundet til klemmer hen-25 holdsvis 40, 42 og 44 på klembrættet 8. Over klemmer 46 og 48 på klembrættet 8 er der desuden forbundet en variabel modstand 50.

Klemmen 20 er via en modstand 52 forbundet til den ene ende af en variabel modstand 54 og til klemmen 36 via to serieforbundne dioder 56 og 58. Den variable modstand 54's anden ende er forbundet til 30 klemmen 36 via en modstand 60. Klemmen 36 er desuden forbundet til klemmen 38 via en modstand 62, til klemmen 12 via en variabel modstand 64 og til klemmen 16 via serieforbindelsen af den variable modstand 64 og en variabel modstand 66 samt en fast modstand 68.

DK 161240 B

4

Den variable modstand 54's glider er forbundet til plusindgangen på en operationsforstærker 70, og mellem operationsforstærkeren 70's plus- og minusindgange er der tilsluttet en kondensator 72. Operationsforstærkeren 70's minusindgang er desuden forbundet til udgangen 5 på operationsforstærkeren 70 og til klemmen 26 via en variabel modstand 74. Operationsforstærkeren 70's udgang er desuden forbundet til klemmen 48 og til klemmen 46 via en fast modstand 76. Klemmen 46 er desuden via en variabel modstand 78’ forbundet til minus indgangen på en operationsforstærker 80, til klemmen 40 via en fast modstand 82, 10 til klemmen 42 via serieforbindelsen af den faste modstand 82 og en fast modstand 84 og til klemmen 44 via serieforbindelsen af modstandene 82 og 84 samt en modstand 86. Operationsforstærkeren 80's minusindgang er desuden forbundet til operationsforstærkeren 80's plusindgang og udgang via kondensatorer henholdsvis 88 og 90.

15 En serieforbindelse af en modstand 92 og en diode 94 forbinder operationsforstærkeren 80's udgang til klemmen 28 på klembrættet 8. Klemmen 28 er desuden forbundet til klemmen 34 via en modstand 96 og til klemmen 32 via en serieforbindelse af modstanden 96 og en variabel modstand 98. En diode 100 er tilsluttet mellem klemmerne 6 og 30, og 20 desuden er klemmen 6 via en modstand 102 forbundet til plusindgangen på operationsforstærkeren 80. I praksis kan operationsforstærkerne 70 og 80 være en vilkårlig type operationsforstærker med stor forstærkning og stor indgangsimpedans, som f.eks. LM358 fra National Semiconductor. Desuden skal modstanden 2 være en meget nøjagtig modstand.

25 Dioderne 56 og 58 skal desuden fortrinsvis have spændingsfald i lederetningen større end eller lig 0,5 V, f.eks. en diode af typen 1N914. Den del af kredsløbet, som er indesluttet med punkterede linjer, kan udformes på et trykt kredsløb, medens den resterende del af kredsløbselementerne såsom omskifterne, instrumentet og jacket kan 30 placeres på en forplade og forbindes med det trykte kredsløb via ledningsforbindelser .

Når omskifteren Si i brug er i en stilling således, at de forskellige omskiftersektioners bevægelige kontakter er forbundet til kontakten c, er apparatet i slukket/opladning-tilstanden. I denne tilstand er 35 batteriet afbrudt fra kredsløbet, og instrumentet Ml er kortsluttet.

5

DK 161240 B

Følgelig er apparatet afbrudt. Apparatet kan imidlertid også oplades i denne tilstand.

Dersom omskifteren SI derefter flyttes således, at de bevægelige kontakter på hver af omskiftersektionerne SIA, S1B og S1C kobles til 5 kontakten b, er apparatet i testtilstanden. I denne tilstand tilføres batteriet 18's spænding til instrumentet Ml, hvorefter man kan bestemme, om batteriet 18 har tilstrækkelig spænding.

Dersom omskifteren SI's bevægelige kontakt derefter flyttes således, at de bevægelige kontakter på hver af sektionerne SIA, S1B og S1C 10 kobles til kontakten a, tændes apparatet. Med omskifteren SI i denne stilling kan apparatet benyttes til måling og indikering af ændringer i legemsresistans. I denne stilling tilføres der specielt en spænding fra batteriet 18 via lysdioden 22 og modstanden 52 til parallelforbindelsen af dioderne 56 og 58 og de variable modstande 54 og 60.

15 Følgelig optræder hele batterispændingen over lysdioden 22, modstanden 52 og serieforbindelsen af dioderne 56 og 58. Følgelig tændes lysdioden 22, der som følge af, at der løber strøm gennem lysdioden 22, modstanden 52 og dioderne 56 og 58, udsender lys. Yderligere etableres der over dioderne 56 og 58 et spændingsfald, der er lig med 20 summen af dioderne 56's og 58's gennemgangsspændingsfald. På denne måde kan der ved brug af billige dioder etableres en referencespænding. Eftersom den strøm, der løber gennem dioderne 56 og 58, også løber gennem lysdioden 22 for frembringelse af lys, kan der desuden ved hjælp af lysdioden 22 gives en simpel ^indikation for tændt, uden 25 at apparatets strømforbrug i nævneværdig grad forøges.

Ved brug af den variable modstand 54 kan indgangsspændingen til operationsforstærkeren 70 indjusteres til et referenceniveau som f.eks. 1 V. Dette referenceniveau er mindre end eller lig med summen af dioderne 56's og 58's gennemgangsspændingsfald. Operationsfor-30 stærkeren 70 er arrangeret således, at den har stor indgangsimpedans, lille udgangsimpedans og forstærkningen én. Hvis der derfor tilføres en referencespænding på 1 Volt til operationsforstærkeren 70's indgang, optræder der en referencespænding på 1 Volt på udgangen. Følge-lige virker operationsforstærkeren 70 som et buffertrin og tilveje-35 bringer et meget stabilt udgangsreferencespændingsniveau.

6

DK 161240 B

Udgangsreferenceniveauet fra buffertrinet tilføres derefter til et målebrokredsløb. Målebrokredsløbet indeholder modstandene 10, 14, 64, 66, 68 og 74. Når et stik Pi desuden indsættes i jacket Jl, afbrydes modstanden 2 fra forbindelsen over jacket Jl, og de elektroder, som 5 er forbundet til stikket PI, forbindes til apparatet. Dersom et levende legeme derefter forbindes til elektroderne, kobles det levende legemes resistans til apparatet. Det levende legemes resistans udgør også dele af målebrokredsløbet. Dersom målebrokredsløbet derfor er udbalanceret, og resistansen i det levende legeme ændrer sig, vil 10 målebroen komme ud af balance, hvilket resulterer i en vis spændingsændring. Denne spændingsændring tilføres operationsforstærkeren 80's plusindgang.

Operationsforstærkeren 80 danner sammen med sine tilhørende kredsløbskomponenter et instrumentdrivkredsløb. Instrumentdrivkredsløbet 15 omfatter i alt væsentligt operationsforstærkeren 80 samt modstandene 50, 76, 78, 82, 84, 86 og 102 samt kondensatorerne 88 og 90. Instrumentdrivkredsløbet er i alt væsentligt en strømkilde til afgivelsen af udæmpet strøm, idet tilbagekoblingen i instrumentdrivkredsløbet er proportional med den strøm, som løber gennem instrumentet. Følgelig 20 tilfører denne type instrumentdrivkredsløb et udgangssignal til instrumentet Ml, hvilket signal varierer hurtigt som svar på indgangssignalet til operationsforstærkeren 80, og tilvejebringer derfor den nødvendige følsomhed. Desuden danner modstandene 82, 84 og 86 sammen med omskifteren S2 et forstærkningsvælgerorgan i dette instru-25 mentdrivkredsløb, og ved at skifte omskifteren S2 fra kontakten a til kontakten b og til c ændres instrumentdrivkredsløbets forstærkning.

Ved ændring af modstandene 50 og 78 kan instrumentdrivkredsløbets følsomhed desuden justeres. For at eliminere virkningerne fra HF-udstråling og 50 Hz-netbrum er der tilvejebragt lavpasfiltre beståen-30 de af modstanden 102 samt kondensatoren 88 og kondensatoren 90.

Kondensatoren 90 tilvejebringer i alt væsentligt et lavpasfilter-kredsløb, der eliminerer 50 Hz-signalet, medens modstanden 102 og kondensatoren 88 tilvejebringer et lavpasfilter, der i hovedsagen eliminerer HF-signaler.

Claims (7)

1. Apparat til måling og indikering af ændringer i resistans i et levende legeme og med organer (54) til indjustering af et referen-25 cespændingsniveau, en bufferforstærker (70), der har stor indgangsimpedans og lav udgangsimpedans, og som på sin indgang tilføres referencespændingsniveauet, en udbalancerbar resistansmålebro (10, 14, 64, 66, 68, 74), som har det levende legeme tilsluttet som en del af målebroen, en instrumentforstærker (80), til hvilken der er for-30 bundet et instrument (Ml) til indikering af ændringer i resistansen i det levende legeme, og en energikilde (18) til forsyning af apparatet med strøm, kendetegnet ved, DK 161240 B a) et jack (Jl), som er forbundet med den udbalancerbare resistans-målebro (10, 14, 64, 66, 68, 74), samt en stikprop (PI), der kan indstikkes i jacket (Jl), og som er forbundet med elektroder, som forbinder det levende legeme med stikproppen (Pi), 5 b) en kalibreringsmodstand (2), som er forbundet med jacket (Jl) på en sådan måde, at kalibreringsmodstanden (2), når stikproppen (PI) udtages af jacket (Jl), forbindes med den udbalancerbare resistans-målebro (10, 14, 64, 66, 68, 74), samt c) en ladeindretning, som er forblindet med en ladestikprop (P2), der 10 kan indføres i jacket (Jl), efter at stikproppen (Pi), der er forbundet med elektroderne, er udtaget fra jacket (Jl).

2. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at organerne (14) til indjustering af et referencespændingsniveau omfatter mindst én konventionel diode (56).

3. Apparat ifølge krav 2, kendetegnet ved, at der i serie med den konventionelle diode (56, 58) er tilvejebragt en lysdiode (22) til indikation af, om apparatet er tændt.

4. Apparat ifølge krav 3, 20 kendetegnet ved, at energikilden (18) ikke alene tilveje-bringer referencespændingsniveauet, men også forsyner bufferforstærkeren (70) og instrumentforstærkeren (80) med energi.

5. Apparat ifølge krav 4, kendetegnet ved, at instrument for stærker en (80) omfatter 25 en operationsforstærker, der har et sådant tilbagekoblingskredsløb, at tilbagekoblingen bliver proportional med den strøm, der løber i instrumentet (Ml), og at forstærkeren (80) virker som en udæmpet strømkilde.

6. Apparat ifølge krav 1, 30 kendetegnet ved, at det yderligere omfatter en flerstil-lingsomskifter (SI) til tænding og slukning af apparatet og til tilslutning af batteriet (18) til instrumentet (Ml), så at energikildens (18) tilstand kan aflæses på instrumentet. DK 161240 B

7. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at stikket (P2) kan indsættes i jacket (Jl), efter at flerstillingsomskifteren (SI) er anbragt i en slukket stilling.