PT1603455E - Sistema para medição e indicação de alterações na resistência de um corpo vivo - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO

SISTEMA PARA MEDIÇÃO E INDICAÇÃO DE ALTERAÇÕES NA RESISTÊNCIA DE UM CORPO VIVO

ANTECEDENTES

Os dispositivos para medição e apresentação de pequenas alterações na resistência de um corpo vivo foram descritos anteriormente na Patente U.S. n.° 5.372.141, na Patente U.S. n.° 3.290.589 e na Patente U.S. n.° 4.459.995, bem como na Patente U.S. n.° 6.011.992. Estes dispositivos incluem geralmente um circuito de medição da resistência, um circuito de amplificador e um circuito de indicador. Em funcionamento, o dispositivo mede as pequenas alterações de resistência utilizando o circuito de medição da resistência para gerar um sinal de medição indicativo da magnitude de resistência. O sinal de medição é depois amplificado pelo circuito de amplificador, e o sinal amplificado é utilizado para acionar uma apresentação (visor), tal como um ponteiro eletromagneticamente sensível de um contador. A fiabilidade das leituras depende não só da calibragem apropriada do dispositivo, como também do ajuste preciso das sensibilidades e dos ganhos do circuito enquanto o corpo vivo é monitorizado.

Os dispositivos deste tipo foram primeiro concebidos e desenvolvidos pelo inventor Hubbard para a utilização na monitorização, ou na examinação, de indivíduos como parte de um protocolo de aconselhamento. Os dispositivos são utilizados para detetar pequenas alterações na resistência elétrica da pessoa examinada enquanto essa pessoa observa aspetos da sua própria existência, de modo a melhorar a respetiva capacidade para confrontar o que é e onde se encontra. A capacidade para detetar e compreender visualmente as ocorrências de alterações de resistência muito pequenas, e por vezes bastante fugazes, bem como determinados padrões de alterações, é essencial para uma examinação precisa e o máximo eficaz possível do indivíduo.

Embora os dispositivos do anterior estado da técnica tenham sido adequados para detetar as alterações de resistência no corpo vivo, são difíceis de calibrar corretamente e difíceis de manusear de uma maneira que produza consistentemente leituras de visor compreendidas de forma exata. Parece que estas dificuldades são originadas a partir de caracteristicas, tais como as não-linearidades do sinal, bem como as alterações de componente relacionadas com a idade e relacionadas com a temperatura, que podem ocultar ou registar falsamente alterações de medição pequenas, mas significativas. 0 inventor Hubbard reconheceu que as não-linearidades do sinal eram um fator significativo que complicava grandemente a apresentação fidedigna de informações necessárias, e que a interação entre os ajustes de margem e sensibilidade nesses dispositivos complicava ainda mais a capacidade para obter leituras claras. 0 Sr. Hubbard identificou ainda ligeiros atrasos, tão pequenos como 0,1 segundos, na apresentação de alterações de resistência como uma outra origem que complicava a examinação e determinou que a apresentação mais eficaz necessitava até das alterações de resistência mais pequenas possíveis para ser compreendida com o menor atraso possível.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Neste caso, a invenção é um dispositivo melhorado para a medição e indicação da resistência e das alterações de resistência num corpo vivo. O dispositivo utiliza um processamento digital para melhorar a precisão e a resposta da apresentação (visor) . Uma sequência de calibragem automática compensa substancialmente os efeitos do envelhecimento de componentes, das alterações de temperatura e das tolerâncias de fabrico nestas medições muito sensíveis. Os circuitos preferidos para os ajustes de sensibilidade isolam esses ajustes dos circuitos de medição da resistência.

Estas e outras funcionalidades da invenção serão reconhecidas a partir da seguinte descrição da forma de realização preferida, da qual as figuras constituem uma parte.

AS FIGURAS

Nas Figuras, a Figura 1 é uma vista frontal em perspetiva de uma forma de realização preferida de um dispositivo para a medição e indicação de alterações na resistência de um corpo vivo que foi construído de acordo com a invenção; a Figura 2 é uma vista em planta do contador preferido 16 utilizado no dispositivo da Figura 1; a Figura 3 em anexo é um diagrama de blocos da forma de realização preferida dos circuitos utilizados pelo dispositivo 10; a Figura 4 em anexo é uma ilustração esquemática dos circuitos de extremidade frontal preferidos para a construção do dispositivo da Figura 1 de acordo com a invenção; a Figura 5 ilustra a disposição correta das Figuras 5A a 5E que, por sua vez, ilustram em conjunto um diagrama de blocos esquemático de uma unidade de processamento central preferida utilizada no dispositivo da Figura 1; a Figura 6 é uma ilustração esquemática dos circuitos de ajuste de sensibilidade preferidos utilizados no dispositivo da Figura 1; e a Figura 7 é uma ilustração esquemática dos circuitos de acionamento do contador preferidos utilizados no dispositivo da Figura 1.

DESCRIÇÃO DA FORMA DE REALIZAÇÃO PREFERIDA A Figura 1 é uma vista frontal em perspetiva de uma forma de realização preferida de um dispositivo que foi construído de acordo com a invenção para a medição e indicação de alterações na resistência de um corpo vivo. 0 dispositivo 10 compreende um compartimento 12 com uma janela 14 através da qual é visível um contador 16. Tal como será explicado abaixo, o contador é utilizado para apresentar valores da resistência do corpo, e alterações na mesma, de uma pessoa que está a ser examinada pelo dispositivo (doravante, simplesmente "resistência do corpo"). Os peritos na técnica irão reconhecer que os visores diferentes do tipo de contador aqui descrito fazem parte do âmbito da invenção. O caso 12 inclui uma segunda janela 18 para visualizar um visor 20. O visor 20 é preferencialmente um ecrã de cristais líquidos (LCD) que apresenta seletivamente as informações, tais como a data, a hora, a posição do braço de leitura, o movimento do braço de leitura, o tempo decorrido durante a sessão de examinação, o idioma de apresentação (visor) escolhido e outras informações relevantes.

Existem três botões 22A-C associados ao visor 20 para selecionar e/ou alterar o idioma, a hora, a data, etc., apresentados. Um dos botões é utilizado para selecionar um menu desejado de uma série de títulos de menu subsequentemente apresentados. Os restantes dois botões são utilizados respetivamente para mover uma barra de seleção em relação ao menu para escolher a partir de uma diversidade de opções indicadas. Em seguida, o primeiro botão funciona como um botão de seleção para selecionar a opção assim identificada.

Um segundo conjunto de três botões 28a-c é utilizado para selecionar sensibilidades de contador de "baixa", "média" e "alta", respetivamente. Tal como será descrito mais detalhadamente abaixo, a sensibilidade selecionada é uma função da alteração de resistência do corpo examinado, e um comando de sensibilidade 26 funciona em conjunto com os botões 28a-c para fornecer um ajuste de sensibilidade adicional. Para esse efeito, é impressa uma escala fixa de 32 segmentos no compartimento à volta do comando 26. 0 dispositivo é configurado de modo a que uma definição de comando de "32" na margem "baixa" selecionada com o botão 28a forneça uma sensibilidade de contador equivalente a uma definição de comando de "1" na margem média selecionada com o botão 28b, e uma definição de comando de "32" nessa margem média fornece uma sensibilidade de contador igual a uma definição de comando de "1" na margem alta selecionada com o botão 28c. Conforme ilustrado ainda abaixo, a margem baixa impõe um ganho de aproximadamente 1 no sinal de medição obtido a partir da resistência do corpo, a margem média impõe um ganho de aproximadamente 9,5 no sinal, e a margem alta impõe um ganho de aproximadamente (9,5)2, ou 90,25, no sinal. Naturalmente, todas estas relações e estes ganhos numéricos podem ser alterados sem sair do espirito ou do âmbito da invenção. O dispositivo 10 inclui ainda um botão de "teste de bateria" 29, um botão on/off (ligar/desligar) 31 e um botão de "ajuste do contador" 33.

Um comando rotativo 24 é utilizado para selecionar a margem apropriada para o contador 16 conforme descrito abaixo, e é referido habitualmente como o comando "TA" pelos utilizadores experientes destes dispositivos. O termo "TA" será aqui utilizado em conformidade para se referir à definição de margem do contador de vez em quando. O comando TA 24 é preferencialmente acoplado a um codificador ótico no interior do compartimento que produz um valor digital indicativo da posição de rotação do comando. A posição de rotação do comando pode ser convenientemente pensada em termos do número de graus que o mesmo rodou desde o respetivo ponto terminal no sentido inverso ao dos ponteiros do relógio, mas é descrito convenientemente em termos do valor TA representado pela respetiva posição. 0 comando tem um formato em conformidade em 24A com um valor TA numa escala numérica fixa disposta de modo circunferencial 36 impressa na caixa 12. A escala inclui preferencialmente gradações assinaladas de "0" a "6" num arco de aproximadamente 240°, e o comando é rodado habitualmente no sentido dos ponteiros do relógio de um valor TA de 0,5 para um valor TA de 6,5 durante o procedimento de examinação. Convém referir que os números e o espaçamento foram escolhidos para serem consistentes com os dispositivos anteriores, tais como os ilustrados e descritos no documento U.S. 4.459.995, e de modo a que qualquer série de números, letras ou outras marcas disposta à volta de qualquer arco conveniente possa ser utilizada sem sair do espírito da invenção.

Um par de elétrodos 30, 32 é acoplado de forma amovível a uma tomada 34 na parte de trás do compartimento 12, e é adaptado para ser segurado por uma pessoa que está a ser examinada. Contudo, todos e qualquer um dos vários outros métodos de ligação a um corpo vivo também fazem parte do âmbito desta invenção. Os elétrodos podem ter qualquer formato apropriado. E preferível que uma pessoa examinada segure um elétrodo em cada mão, mas verificou-se que um elétrodo geralmente cilíndrico pode ser agarrado confortavelmente pela pessoa examinada, o que é, por conseguinte, preferível. A Figura 2 é uma vista em planta do contador preferido 16. O contador é preferencialmente um contador de bobina móvel capaz de ler de 0 a 100 microamperes no desvio de escala máxima, e tem uma escala arqueada 38 dividida em secções. Aproximadamente a um terço da distância a partir do respetivo ponto terminal esquerdo, a escala apresenta um pequeno setor de arco assinalado como "SET". Em funcionamento, e durante a calibragem anterior ao funcionamento do contador, o respetivo ponteiro 17 é descrito como estando "em SET" quando o ponteiro aponta para o segmento da escala designado como "SET". 0 comando TA 24 é utilizado para trazer periodicamente de novo o ponteiro para a área junto a SET durante o processo de examinação, e a sensibilidade do contador é ajustada utilizando os botões 22a a 22c e o comando 26 antes ou durante o procedimento de examinação para obter desvios de ponteiro apropriadamente significativos. Preferencialmente, não circulam mais de 50 microamperes de corrente de elétrodo pelo corpo da pessoa examinada. Foi verificado que este nível assegura o conforto da pessoa, ao mesmo tempo que fornece "leituras" de ponteiro devidamente sensíveis enquanto a pessoa é monitorizada durante a examinação. A Figura 3 é um diagrama de blocos da forma de realização preferida dos circuitos utilizados pelo dispositivo 10. Conforme ilustrado na Figura 3, o contador 16 é acionado por um sinal de saída analógico 480 gerado por um conversor digital-analógico 479 em resposta a uma série de valores digitais 478 produzidos por uma unidade de processamento central 400. A unidade de processamento central 400, por sua vez, é sensível aos respetivos sinais de entrada 190, 290 e 390 a partir dos circuitos de extremidade frontal 100, circuitos TA 200 e circuitos de sensibilidade 300.

Os circuitos de extremidade frontal 100 são representados esquematicamente na Figura 4. Durante a operação de monitorização, é produzido um valor digital indicativo da resistência elétrica do corpo vivo examinado. Quando o dispositivo é ligado, o mesmo produz dados de calibragem para a utilização durante a operação de monitorização.

Os circuitos de extremidade frontal 100 compreendem um circuito de deteção da resistência 108 para produzir um sinal de medição indicativo da resistência do corpo, um seguidor de tensão 110 para filtrar e isolar o sinal de medição a partir dos efeitos de outros componentes de sistema, e um conversor analógico-digital 120a para converter o sinal de medição num valor digital indicativo da resistência do corpo medido pelo circuito de deteção da resistência. O circuito de deteção da resistência é preferencialmente do tipo de divisor de tensão acoplado eletricamente entre uma tensão de fonte de CC positiva VDD e o solo GND. Durante a sessão de examinação, o circuito de deteção da resistência compreende um resistor RI de 4,99 K, a resistência do corpo Rpc (conforme detetado entre os elétrodos 30, 32 acoplados aos pinos 1 e 3 da tomada 104), e um resistor R3 de 45,3 K, todos acoplados em série entre a fonte de CC VDD e o solo. Depois de os elétrodos de monitorização serem desligados da tomada 104, a tomada é configurada para acoplar eletricamente os pinos 2 e 3 em conjunto, colocando o resistor R2 de 5 K na tomada. O resistor RI não é acoplado de forma elétrica diretamente à tomada do elétrodo 104, mas é em vez disso acoplado à mesma (e à resistência do corpo Rpc) através de um multiplexador-desmultiplexador analógico 102, preferencialmente um Burr Brown MC14051BD. Mais especif icamente, RI é acoplado ao pino X do multiplexador/desmultiplexador (doravante, o "multiplexador") 102. O multiplexador 102 é configurado para ligar o respetivo pino X a um pino selecionado Xo, Xi, X2, X3, em resposta a um sinal de seleção respetivamente associado aplicado nos respetivos pinos A, B, C. O multiplexador 102 é colocado no circuito com os resistores de divisão de tensão para a utilização durante o processo de calibragem descrito abaixo. Durante a examinação normal de um corpo vivo, o mesmo acopla eletricamente o pino X ao pino XQ, colocando o resistor RI em série com a resistência do corpo Rpc. O resultado é uma tensão de medição analógica eQ que varia com as variâncias na resistência do corpo de acordo com a equação de divisão de tensão,

0 sinal de medição e0 é fornecido a um amplificador operacional 110 configurado como um seguidor de tensão. O amplificador operacional preferido é um Burr Brown LT1677CS8. A saída do amplificador operacional 110 é aplicada a um conversor analógico-digital de 24 bits 120, preferencialmente um Burr Brown ADS 1210U, e um valor digital representativo da resistência medida do corpo é produzido nos respetivos pinos de saída SDO e SDIO para ser registado no pino 66 da unidade de processamento central ("CPU") 400 em resposta aos impulsos de relógio aplicados no pino SCLK.

FUNCIONALIDADE DE CALIBRAGEM

Os peritos na técnica reconhecem que podem existir diversas fontes de erro na representação de resistências do corpo RpC como uma tensão de medição eo. Por exemplo, os valores de resistências de circuito podem variar ao longo do tempo e também podem variar com a temperatura, afetando a precisão da rede de divisor de tensão. Além disso, os níveis de tensão interna, as correntes de fuga e as tensões de desvio nos componentes de estado sólido do dispositivo podem variar com a idade e/ou as alterações de temperatura, e podem variar de dispositivo para dispositivo nas tolerâncias normais especificadas e não especificadas de componentes. Embora os componentes com tolerâncias extremamente pequenas possam ser utilizados para minimizar esses erros, esses componentes são bastante dispendiosos, e os erros continuam a não ser completamente eliminados. Uma vez que esses erros podem ocultar ou resultar em registos falsos de alterações de medição pequenas, mas significativas, os dispositivos deste tipo incluem necessariamente um processo de calibragem destinado a minimizar esses erros. Esses procedimentos de calibragem do estado da técnica são muito complexos e necessitam habitualmente que os dispositivos sejam devolvidos à fábrica uma vez por ano.

De acordo com um aspeto da invenção, é incluído um circuito de calibragem que pode auto-calibrar o dispositivo sempre que o dispositivo é ligado. Primeiro, é obtido um sinal de medição real eQ num número de pontos de referência. Os pontos de referência são selecionados substituindo uma resistência conhecida para a resistência do corpo Rpc. Algumas ou a totalidade destas resistências conhecidas são valores uniformizados que foram associados a valores TA no passado. Por exemplo, uma resistência do corpo igual a 5 k-ohms foi escolhida no passado como a resistência que iria colocar o ponteiro do contador em SET numa definição TA de "2", e uma resistência do corpo de 12,5 k-ohms iria fazer o mesmo para um valor TA de "3", etc.

Conforme descrito abaixo, o procedimento de calibragem, neste caso, substitui Rpc por um resistor de 5 K-ohm, um resistor de 12,5 K-ohm e um curto-circuito, de modo a que o valor real do sinal de medição eQ para cada ponto de calibragem possa ser obtido, digitalizado e temporariamente armazenado. Em seguida, é computado um modelo a partir destes valores de sinal armazenados para o valor do sinal de medição que irá colocar o contador em SET para cada um dos outros valores TA. Durante o processo de monitorização, o valor de resistência do corpo examinado é comparado com o valor armazenado que irá colocar o contador em SET para o TA que foi marcado, e a diferença entre os valores de sinal é utilizada para acionar o ponteiro do contador, compensando assim as alterações de componente descritas acima. Naturalmente, o número de pontos de calibragem, bem como os valores TA utilizados podem ser alterados sem sair da invenção.

Em conformidade, a CPU 400 envia sinais de seleção apropriados aos pinos 9, 10, 11 do multiplicador 102 na ligação para fazer com que o respetivo terminal X seja acoplado sequencialmente aos terminais Xi, X2 e X3, colocando respetivamente um resistor R2 de 4,99 K, um resistor R4 de 12,4 K e um curto-circuito em série com os resistores RI e R3 em vez de Rpc. O valor de eQ em cada condição é fornecido ao amplificador operacional 110, digitalizado pelo conversor 120 e produzido para a unidade de processamento central 400. Os valores acima foram escolhidos para R2 e R4, uma vez que as margens TA de "2" e "3" têm sido historicamente as definições mais utilizadas na monitorização da resistência do corpo. A condição de curto-circuito é utilizada para fornecer facilmente pontos de dados adicionais. Igualmente, pode ser utilizada uma condição de circuito aberto. O valor da tensão de medição é relacionado com os valores de resistor e a tensão de fonte de CC pelas equações :

Se for desejada uma condição de circuito aberto, é possível selecionar o terminal X4, o que produz um sinal medido de eerro/· em que o eerro corresponde a uma tensão não nula que é detetada em vez da tensão nula idealmente detetada. Na condição de circuito aberto, a tensão de medição é teoricamente nula, mas os erros devido a tensões de desvio de componentes, correntes de fuga e afins podem causar uma tensão em R3, e consequentemente são detetados e, por fim, compensados.

Depois de obtidos os valores de tensão de medição eQ para os valores de resistor escolhidos de R2 (4,99 K) , R4 (12,4 K) e nulo (o curto-circuito), os valores efetivos de RI e R3 são calculados pela CPU 400 a partir da solução simultânea das Equações 2 a 4 acima, utilizando o valor conhecido de VDD.

Depois de computados os valores efetivos de RI e R3, o dispositivo seguinte calcula a resistência elétrica efetiva associada à tomada 104 e os fios condutores internos associados à mesma. O multiplexador 102 liga a respetiva entrada X ao terminal X0. Com os elétrodos 30, 32 desligados da tomada 104, a tomada 104 é configurada para acoplar eletricamente os respetivos pinos 2 e 3 um ao outro. Os elétrodos são desligados em conformidade durante esta etapa, de modo a que o terminal de mult iplexador XQ seja ligado ao pino 2 da tomada 104 e, desse modo, a R2, R3 e ao solo. O valor do sinal de medição eQ assim obtido é compensado a partir do valor que foi obtido quando R2 foi selecionado através do pino de multiplexador Xi numa quantidade correspondente à resistência de tomada efetiva. Uma vez que a resistência de tomada contribui para a resistência do corpo detetada durante a examinação, o valor da resistência de tomada é calculado e depois subtraído pela CPU 400 a partir de todos os valores de resistência do corpo detetados durante a examinação.

Os valores computados de Rl, R3 e a resistência de tomada são utilizados na definição de outros valores de sinal de medição que colocam o ponteiro do contador em SET, conforme descrito anteriormente. Historicamente, por exemplo, um valor TA de 2 iria colocar idealmente o ponteiro do contador em SET quando um resistor de 5K fosse colocado nos elétrodos. Para valores TA de 3, 4, 5, os valores de resistor têm sido tradicionalmente 12,5 K, 30 K e 100 K. Para manter a consistência com os dispositivos do

estado da técnica deste tipo, é desejável manter estas mesmas relações nominais, embora os peritos na técnica reconheçam que isto não é, de outro modo, necessário. EXAMINAÇÃO

Após a calibragem, e durante a monitorização do corpo vivo, o valor instantâneo da resistência do corpo Rpc é detetado nos elétrodos 30, 32, o sinal de medição resultante eQ é digitalizado pelo conversor 120 e transmitido à CPU 400, onde é comparado com o valor correspondente ao TA depois marcado, e a diferença entre os dois valores de sinal é utilizada para acionar o ponteiro do contador a partir de SET.

Até este ponto, a CPU 400 recebe em conformidade duas entradas. Em primeiro lugar, calcula a resistência do corpo monitorizado (Rpc) a partir do valor digitalizado do sinal de medição de acordo com a Equação 1, acima, e levando em consideração a resistência da tomada. Isto é habitualmente efetuado em tempo real.

Em seguida, a CPU subtrai um valor de resistência (Rta) que a mesma calcula a partir da posição do comando do codificador ótico 24. Quanto a isto, o comando TA é habitualmente rodado durante o procedimento de examinação para colocar o ponteiro do contador em, ou junto a, SET. À medida que o comando TA é rodado, o mesmo roda o eixo do codificador digital 200, gerando um valor digital para a CPU indicativo da posição de rotação do comando. O valor digital é correlacionado com o valor TA associado à posição do comando, que é indicada na escala adjacente ao comando. O valor indicativo da posição digital aplicado à CPU 400 é processado pela CPU para calcular um valor de resistência para a posição TA marcada de acordo com uma equação preferida:

em que TA corresponde ao valor TA. A diferença entre os dois valores corresponde ao valor que forma a base para o sinal de acionamento do ponteiro que é aplicado ao contador 16. A quantidade pela qual o ponteiro é afastado de SET é uma função da magnitude da diferença. Conforme descrito agora, um ganho de

"sensibilidade" ajustável pode ser aplicado para controlar o ponto até ao qual uma magnitude da diferença move o ponteiro. Contudo, será reconhecido que o próprio sinal de diferença não é afetado pelos ajustes de sensibilidade. FUNCIONALIDADE DE SENSIBILIDADE

Conforme descrito anteriormente, a CPU 400 calcula a resistência do corpo através dos elétrodos de cada valor experimentado da tensão de medição, subtraindo o valor de resistência do corpo experimentado de RTA. Se a diferença for "0", o processador produz um valor de saída digital que é acoplado ao contador através de um conversor digital-analógico e coloca o ponteiro do contador em SET. Se a diferença for positiva, o ponteiro é movido para a direita de SET. Se a diferença for um valor negativo, o ponteiro é movido para a esquerda de SET. Se o operador alterar a posição do comando TA, a resistência do corpo monitorizado é comparada com novos valores à medida que o comando é rodado até o operador do dispositivo obter a leitura desejada do contador. A distância até à qual o ponteiro é movido a partir de SET depende da definição do comando de sensibilidade 20 (Figura 1). O ajuste de sensibilidade determina o número de incrementos na escala de contador em que o ponteiro se move para uma alteração de sinal. Os incrementos são convenientemente referidos como "Ts", uma vez que aparecem no contador preferido como sendo uma série de Ts invertidos (Figura 2). Deste modo, a definição de sensibilidade determina a quantidade de movimento do ponteiro para longe de SET para uma determinada alteração na resistência do corpo, e é convenientemente referida como "ohms/T"; isto é, a alteração na resistência do corpo necessária para mover o ponteiro um incremento "T" na escala do contador.

Mediante a utilização de um algoritmo apropriado descrito abaixo, é possível tornar as leituras do ponteiro do contador mais indicativas com precisão das alterações de resistência do corpo monitorizado. Por exemplo, as não-linearidades na relação podem ser modeladas para produzir uma leitura que ficou anteriormente em falta, uma vez que foi assumida uma relação linear quando a relação entre o desvio do ponteiro e a alteração na resistência do corpo não é linear em toda a margem TA. Além disso, verificou-se que é muito mais difícil colocar o ponteiro em SET em valores TA mais altos e manter o ponteiro na margem apresentada do contador em valores TA mais altos do que em valores TA mais baixos. 0 resultado foi uma diminuição na capacidade de utilização em valores TA altos e baixos. Por conseguinte, é altamente desejável isolar os ajustes de sensibilidade dos ajustes de margem, o que foi efetuado conforme descrito acima. Além disso, é altamente conveniente diminuir automaticamente a sensibilidade em valores TA mais altos, e aumentar automaticamente a sensibilidade em valores TA baixos para aumentar a capacidade de utilização total do dispositivo.

Em conformidade, o processador central 400 fornece um fator de ganho de correção automática ao sinal de acionamento do contador com a finalidade de aumentar substancialmente a possibilidade de eliminação de leituras ocultas ou falsas na margem utilizável de valores TA. Os fatores de ganho preferidos são:

Para ΤΑ < 2,0:

<2,0:

Consequentemente, o valor de acionamento do ponteiro enviado pela CPU 400 ao conversor digital-analógico é primeiro multiplicado pelo valor apropriado dos três fatores de ganho acima, de acordo com o valor TA aplicado pelo codificador ótico ao pino 36 do processador 400, antes de ser aplicado ao conversor. É utilizado um codificador ótico, uma vez que este não é sensível à temperatura, não tem os contactos móveis de limitação de duração de um potenciómetro que sofre de desgaste por atrito, e produz um valor digital altamente preciso que pode ser utilizado pela CPU sem conversão analógica-digital. A Figura 6 é uma representação em diagrama de blocos dos circuitos de ajuste de sensibilidade utilizados pelo dispositivo de acordo com a invenção. A CPU 400, preferencialmente uma Mitsubishi Electric M30624FGAQFP e ilustrada na Figura 5, recebe um primeiro sinal de sensibilidade nos pinos 52 a 54 e 74 indicativos do botão selecionado a partir dos botões de margem de sensibilidade alta, média e baixa 28a-c (Figura 1), e um segundo sinal de sensibilidade no pino 93 indicativo da definição do comando de sensibilidade 26 (Figura 1). A CPU 400 deteta qual dos três botões de margem de sensibilidade 28a-c foi pressionado nos pinos 52, 53, 54 e 73. Os botões de sensibilidade 28a-c, juntamente com os outros botões ilustrados na Figura 1, fazem parte de uma matriz de circuito eletrónico, em que cada botão é servido por um par exclusivo de condutores que formam de modo conceptual as linhas e as colunas da matriz. Ao pressionar o botão, o nível lógico do par de condutores associado ao botão é alterado, e a ativação desse par é detetada pelo processador. Por exemplo, os três botões de margem de sensibilidade estão todos associados à linha 1 da matriz, e ao pressionar qualquer um desses botões, o nível lógico do condutor associado à linha 1 é alterado em conformidade, o que é monitorizado pelo pino 74 da CPU 400. O botão de margem de sensibilidade alta 26a recebe um endereço de matriz de coluna 1, e o condutor associado à coluna 1 da matriz sofre em conformidade uma alteração de nível lógico quando esse botão é pressionado, o que é detetado pelo pino 54 da CPU.

Deste modo, a CPU amplifica digitalmente o sinal de acionamento do contador num fator de 100, uma vez que detetou os sinais de nível lógico apropriados nos pinos 54 e 74. (Conforme descrito anteriormente, a definição de sensibilidade alta fornece um ganho de (9,5)2, enquanto os botões de sensibilidade média e baixa fornecem ganhos de 9,5 e 1 respetivamente.

Igualmente, o botão de margem de sensibilidade média 26b e o botão de margem de sensibilidade baixa 26c recebem respetivamente endereços de coluna de 2 e 3, e os condutores associados a estas colunas são respetivamente monitorizados pelos pinos 52 e 53 da CPU. Os peritos na técnica irão reconhecer que a utilização da amplificação digital elimina a amplificação indesejada de ruído que iria acompanhar a amplificação de um valor de sinal analógico, tornando as pequenas alterações na resistência do corpo mais percetíveis visualmente com o dispositivo exposto. O sinal de posição do comando de sensibilidade 532 é aplicado ao pino 93 da CPU 400, onde é internamente acoplado a um conversor analógico-digital que produz um valor digital indicativo da definição do comando. Conforme ilustrado na Figura 6, o comando de sensibilidade é acoplado mecanicamente à alavanca de contacto 526A de um potenciómetro 526 que é acoplado em série entre um resistor de 10 K 530 e um resistor de 10 K 532 no circuito entre a tensão de fonte de CC VDD e o solo GND. O resistor 530, o potenciómetro 52 6 e o resistor 532 formam uma rede de divisor de tensão. O sinal de posição do comando de sensibilidade 532 é, em conformidade, um sinal de nível de CC que aumenta à medida que o comando é virado no sentido dos ponteiros do relógio e a alavanca de contacto se afasta do solo.

Os valores desajustados nominais para as definições de sensibilidade são introduzidos no processador durante a calibragem de fábrica quando o dispositivo é fabricado. Circuitos de Acionamento do Contador A Figura 7 é uma ilustração em diagrama de blocos dos circuitos de acionamento do contador preferidos utilizados num dispositivo construído de acordo com a invenção.

Os sinais de saída do processador 400 obtidos nos pinos 40 e 42 a 45 são acoplados a um conversor digital-analógico 602. O sinal de saída analógico 604 do conversor 602 é acoplado preferencialmente a um circuito de controlo 606 que compensa a balística variável dos movimentos do contador de dispositivo para dispositivo. O circuito de controlo 606 compreende um amplificador operacional 608 que recebe a saída do conversor digital-analógico 602 na forma de uma introdução de "seleção de chip", uma introdução de "relógio", uma introdução de "dados", uma introdução de "carga" e uma introdução "clara" nos pinos 2, 3, 4, 5, 6, respetivamente. Quando o conversor 602 recebe o sinal de "seleção" apropriado no pino 2, o mesmo permite que os dados digitais no pino 4 sejam registados numa taxa determinada pelo impulso de relógio no pino 3. O sinal de saída analógico resultante 604 é produzido no pino 8 e aplicado num circuito de acionamento da corrente 606 que aciona o ponteiro do contador eletromagneticamente através da bobina do contador 614. 0 circuito de acionamento da corrente 606 compreende um amplificador operacional 608, que recebe o sinal de saída analógico 604 na respetiva entrada de não-inversão. A saída do amplificador operacional 608 é parcialmente fornecida de novo à respetiva entrada de inversão até um ponto controlado por um potenciómetro digital 610 no ciclo de realimentação cuja resistência é definida pelos dados recebidos nos pinos 1, 2 a partir do processador 400. O potenciómetro digital 610 é ajustado durante o processo de montagem para fornecer uma quantidade desejada de amortecimento do contador, e os valores aplicados pela CPU preservam essa característica de amortecimento. A bobina do contador 614 é colocada em derivação por um FET ótico 612 que fornece um curto-circuito através da bobina do contador quando o dispositivo 10 é desligado. O FET ótico impede assim a corrente induzida eletromagneticamente na bobina do contador proveniente da vibração física do contador enquanto o dispositivo é desligado para causar um movimento de ponteiro repentino e fora da escala que pode danificar o ponteiro.

Durante o processo de calibragem de fábrica, o processador funciona sob controlo de programa para apresentar pesquisas no ecrã LCD 20 (Fig. 1), de modo a que o técnico mova primeiro o ponteiro do contador para a extremidade esquerda utilizando os botões 22B, 22C. O técnico recebe instruções para pressionar o botão de seleção 22A quando o ponteiro do contador sobrepõe o "T" mais à esquerda no contador. Em seguida, o técnico recebe instruções para mover o ponteiro do contador para a direita utilizando os botões 22B, 22C até o ponteiro se encontrar em SET e, em seguida, para carregar no botão de seleção 22A. Em ambos os casos, o valor de sinal em cada ponta do percurso é depois utilizado pelo processador para calcular os volts/"T" necessários para fazer com que o ponteiro se mova para a posição desejada.

FUNCIONALIDADE DE REPRODUÇÃO E GRAVAÇÃO

De acordo com ainda outra funcionalidade do dispositivo, os valores digitais que representam o valor TA, a sensibilidade e a resistência do corpo em todas as ocorrências de tempo, ou nas selecionadas, durante o procedimento de examinação podem ser fornecidos a um computador pessoal ou outro dispositivo de armazenamento através de um porta RS232 ou outra interface conveniente. Na prática, estes valores foram registados e armazenados de modo satisfatório numa taxa de 120 Hz como um valor de resistência de ponto flutuante de 32 bits, um valor de sensibilidade de 16 bits e um valor de braço de leitura de 16 bits. Mais tarde, estes registos arquivados podem ser introduzidos novamente na unidade de processamento central do dispositivo para demonstração do dispositivo, efeitos pedagógicos ou revisão do registo. Na realidade, o dispositivo responde o mesmo independentemente de os valores estarem a ser produzidos em tempo real através da examinação de um corpo vivo ou da receção dos valores a partir de um computador pessoal ou outro dispositivo de armazenamento.

AJUSTE TA REMOTO

Outra funcionalidade do dispositivo 10 é a respetiva capacidade preferida para utilizar a entrada de um codificador ótico TA remoto, de modo a que o operador possa utilizar confortavelmente o dispositivo 10 e efetuar os ajustes apropriados sem distrair o sujeito examinado. O codificador ótico TA remoto é acoplado eletricamente aos pinos 29 e 30 da CPU 400 para comunicar com a CPU da mesma forma que o codificador acoplado ao comando 24 no compartimento (Figura 1). Quando a CPU deteta um sinal nos pinos 29, a mesma desativa o codificador ótico controlado pelo comando TA 24 transmitindo um sinal apropriado a esse codificador a partir do pino 35. Em seguida, o codificador TA remoto fornece o valor de margem ao processador até ser desativado pelo operador.

Embora a descrição anterior inclua detalhes que irão permitir aos peritos na técnica praticar a invenção, convém reconhecer que a descrição é de natureza ilustrativa e que várias modificações e alterações serão evidentes para os peritos na técnica tirando partido destes ensinamentos. Por conseguinte, pretende-se que esta invenção aqui seja definida apenas pelas reivindicações em anexo e que as reivindicações sejam interpretadas da forma mais geral possível tendo em consideração o estado da técnica.

DOCUMENTOS REFERIDOS NA DESCRIÇÃO

Esta lista de documentos referidos pelo autor do presente pedido de patente foi elaborada apenas para informação do leitor. Não é parte integrante do documento de patente europeia. Não obstante o cuidado na sua elaboração, o IEP não assume qualquer responsabilidade por eventuais erros ou omissões.

Documentos de patente referidos na descrição • US 5372141 A [0001] • US 3290589 A [0001] • US 4459995 A [0001] [0013] • US 6011992 A [0001]

Lisboa, 29 de Abril de 2015

Claims (11)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Um dispositivo (10) para a indicação de alterações na resistência de um corpo vivo, o dispositivo compreendendo: um circuito de medição da resistência com fios condutores externos para detetar a resistência de um corpo vivo colocado nos fios condutores externos; meios de amplificador (110) para produzir um sinal de medição analógico indicativo da resistência do corpo detetada; uma unidade de processamento digital (400) para digitalizar e processar digitalmente o sinal de medição para compensar substancialmente os efeitos do envelhecimento dos componentes, das tolerâncias e da temperatura na precisão do sinal de medição; e meios de indicador (16) sensíveis ao sinal de medição processado para apresentar indícios visualmente percetíveis representativos das alterações de resistência do corpo detetadas; a unidade de processamento digital (400) incluindo meios para substituir uma diversidade de valores de resistência elétrica para a deteção pelos meios de amplificador (110) em vez de uma resistência do corpo, a referida diversidade simulando uma diversidade de valores de resistência do corpo; meios (120a) para digitalizar e armazenar na memória a diversidade de valores de sinal de medição correspondentes à diversidade de valores de resistência do corpo simulados; o dispositivo compreendendo ainda meios que podem ser manualmente posicionados (24) que podem ser utilizados pelo utilizador para ajustar um valor de base; meios para subtrair o valor de base ajustado de cada valor experimentado para obter o sinal de medição; o dispositivo sendo caracterizado por a unidade de processamento digital (400) incluir ainda meios para interpolar entre os valores de sinal de medição obtidos para os valores de resistência do corpo simulados para quantificar os valores de sinal de medição esperados para uma diversidade de valores de resistência do corpo adicionais; meios para formar e armazenar uma tabela que relaciona valores de sinal de medição esperados relativamente aos respetivos valores de resistência do corpo com base na referida interpolação; meios para subtrair o valor de resistência elétrica do corpo monitorizado a partir de um valor de sinal de medição esperado armazenado que depende dos meios manualmente ajustáveis para produzir um sinal de medição ajustado como o sinal de medição para os meios de indicador, e meios de ajuste de sensibilidade incluindo meios para multiplicar o sinal de medição processado por um fator de ganho que depende da posição dos meios manualmente ajustáveis (24) sem afetar o funcionamento dos meios de subtração, e para aplicar o resultado nos meios de indicador.
2. 2. O dispositivo de acordo com a Reivindicação 1, em que os meios de substituição incluem um multiplexador (102) sensível a uma diversidade de valores de sinal de seleção para colocar um respetivo de uma diversidade de resistores elétricos (21, 22, 23) no circuito de medição de resistência.
3. 3. O dispositivo de acordo com a Reivindicação 1, em que os meios de substituição incluem um multiplexador (102) sensível a uma diversidade de valores de sinal de seleção para colocar um respetivo de uma diversidade de resistores elétricos (21, 22, 23) no circuito de medição de resistência em vez dos fios condutores externos.
4. 4. 0 dispositivo de acordo com a Reivindicação 1, em que os meios de substituição incluem um multiplexador (102) sensível a uma diversidade de valores de sinal de seleção para colocar respetivamente um componente no circuito de medição de resistência selecionado a partir do grupo que consiste (1) nos fios condutores externos e (2) num respetivo de uma diversidade de resistores elétricos (21, 22, 23) .
5. 5. O dispositivo de acordo com a Reivindicação 1 incluindo meios para ativar automaticamente os meios de substituição na ligação do dispositivo (10) para formar e armazenar uma tabela que relaciona valores de sinal de medição esperados relativamente aos respetivos valores de resistência do corpo com base na referida interpolação.
6. 6. O dispositivo de acordo com a Reivindicação 1 incluindo meios de codificador ótico acoplados aos meios que podem ser manualmente posicionados para produzir o valor de base como uma função da posição dos meios que podem ser manualmente posicionados (24).
7. 7. O dispositivo de acordo com a Reivindicação 6, em que os meios que podem ser manualmente posicionados consistem num comando manualmente rotativo (24), e o codificador ótico inclui um eixo rotativo acoplado ao referido comando (24) e meios para produzir um sinal de saída digital indicativo da posição do eixo.
8. 8. O dispositivo de acordo com a Reivindicação 7 incluindo meios para ajustar a magnitude do sinal de saída digital a partir do codificador ótico de saída antes da subtração da resistência elétrica do corpo monitorizado de acordo substancial com a equação:

   em que TA corresponde à posição de escala dos meios que podem ser manualmente posicionados, e RTA corresponde ao valor do sinal de saída.
9. 9. 0 dispositivo de acordo com a Reivindicação 6, configurado para aplicar um fator de ganho de 1 quando a posição de escala (TA) dos meios que podem ser manualmente posicionados (24) é igual ou superior a 2,0 e igual ou inferior a 5,5.
10. 10. O dispositivo de acordo com a Reivindicação 6 ou 9 configurado para aplicar um primeiro fator de ganho determinado de acordo com a equação: em que

    quando a posição de escala (TA) dos meios que podem ser manualmente posicionados (24) é inferior a 2,0.
11. 11. O dispositivo de acordo com a Reivindicação 6, 9 ou 10 configurado para aplicar um fator de ganho determinado de acordo com a equação: em que

    quando a posição de escala (TA) dos meios que podem ser manualmente posicionados (24) é superior a 5,5. Lisboa, 29 de Abril de 2015