RU2519955C1 - Sensor for measuring impedance of human body section - Google Patents
Sensor for measuring impedance of human body section Download PDFInfo
- Publication number
- RU2519955C1 RU2519955C1 RU2012155821/14A RU2012155821A RU2519955C1 RU 2519955 C1 RU2519955 C1 RU 2519955C1 RU 2012155821/14 A RU2012155821/14 A RU 2012155821/14A RU 2012155821 A RU2012155821 A RU 2012155821A RU 2519955 C1 RU2519955 C1 RU 2519955C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sections
- electrodes
- sensor
- wrist
- holder
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
- Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY
Изобретение относится к области измерений для диагностических целей, в частности к конструкции датчиков для измерения импеданса или электрического сопротивления тела человека, и может быть использовано в системах мониторинга состояния человека.The invention relates to the field of measurements for diagnostic purposes, in particular to the design of sensors for measuring the impedance or electrical resistance of the human body, and can be used in monitoring systems for human condition.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND
Известны конструкции датчиков для измерения электрического сопротивления участка тела человека, располагаемых вокруг запястья.Known designs of sensors for measuring the electrical resistance of a portion of the human body located around the wrist.
Так, в патенте RU 2251156 (публикация 27.04.2005, МПК А61В 5/05) описана система контроля работоспособности оператора по уровню бодрствования и предвестникам гипогликемии. В системе предлагается использовать датчики, включающие две пары электродов, в частности для измерения электрического сопротивления кожного покрова. Электроды первой пары имеют гальваническую связь с внутренней поверхностью кожного покрова запястья или пальца руки, а электроды второй пары - с тыльной областью кисти или запястья. Средство крепления датчиков может быть выполнено в виде перчатки или ее части. Однако данная конструкция не обеспечивает надежного контакта электродов с кожей человека, особенно во время движения руки, поэтому не обеспечивает достаточную устойчивость измерительного сигнала с датчиков и чувствительность датчиков.So, in the patent RU 2251156 (publication 04/27/2005, IPC АВВ 5/05) a system for monitoring the operator’s health by the level of wakefulness and precursors of hypoglycemia is described. The system proposes to use sensors that include two pairs of electrodes, in particular for measuring the electrical resistance of the skin. The electrodes of the first pair have a galvanic connection with the inner surface of the skin of the wrist or finger, and the electrodes of the second pair with the back of the hand or wrist. The sensor mounting means may be in the form of a glove or part thereof. However, this design does not provide reliable contact of the electrodes with human skin, especially during the movement of the hand, therefore, does not provide sufficient stability of the measuring signal from the sensors and the sensitivity of the sensors.
В международной заявке WO 2010/128500 (публикация 11.11.2010, МПК А61В 5/00) описан способ и система измерения концентрации глюкозы в крови человека с помощью измерения импеданса участка тела и последующей регистрации пульсовой волны. В одном из вариантов выполнения системы используются датчики, рядами располагаемые вокруг запястья на гибком держателе. Каждый из датчиков является отдельным преобразователем, который подключается к измерительной системе через определенные промежутки времени. В каждый момент времени к измерительной системе подключается один из датчиков. Во время движения руки контакт с кожей каждого из датчиков может быть нарушен. Так как система снимает показания последовательно с каждого датчика, в какой-то момент времени измерения могут прерваться из-за отсутствия надежного контакта датчика с кожей.International application WO 2010/128500 (publication 11.11.2010, IPC AB 5/00) describes a method and system for measuring glucose concentration in human blood by measuring the impedance of a body part and then registering a pulse wave. In one embodiment of the system, sensors are used that are arranged in rows around the wrist on a flexible holder. Each of the sensors is a separate transmitter, which is connected to the measuring system at regular intervals. At each moment in time, one of the sensors is connected to the measuring system. During the movement of the hand, contact with the skin of each of the sensors may be broken. Since the system takes readings sequentially from each sensor, at some point in time the measurements may be interrupted due to the lack of reliable contact of the sensor with the skin.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение устойчивости измерительного сигнала и повышение чувствительности датчика для измерения импеданса участка тела человека, что достигается за счет более надежного контакта электродов датчика с кожей, в том числе во время движения рукой, на которой закреплен датчик.The technical problem to which the present invention is directed is to increase the stability of the measuring signal and increase the sensitivity of the sensor for measuring the impedance of a portion of the human body, which is achieved due to a more reliable contact of the sensor electrodes with the skin, including during movement of the hand on which the sensor is attached .
Датчик для измерения импеданса участка тела человека, в соответствии с настоящим изобретением, включает первый и второй электроды и держатель электродов. Оба электрода выполнены секционными, причем секции первого и второго электродов расположены попеременно в один ряд на внутренней поверхности держателя. Сам держатель выполнен с возможностью закрепления вокруг запястья человека так, чтобы секции обоих электродов примыкали к запястью.The sensor for measuring the impedance of a portion of the human body, in accordance with the present invention, includes a first and second electrodes and an electrode holder. Both electrodes are made sectional, and the sections of the first and second electrodes are alternately arranged in the same row on the inner surface of the holder. The holder itself is made with the possibility of fixing around the wrist of a person so that sections of both electrodes are adjacent to the wrist.
Достижение указанного технического результата - повышение устойчивости измерительного сигнала и повышение чувствительности датчика - обеспечивается путем повышения надежности контакта датчиков с кожей человека и оптимизации пути прохождения тока между секциями датчиков, что обеспечивается за счет:Achieving the indicated technical result — increasing the stability of the measuring signal and increasing the sensitivity of the sensor — is achieved by increasing the reliability of the contact of the sensors with human skin and optimizing the current path between the sections of the sensors, which is achieved by:
- выполнения электродов секционными;- perform electrodes sectional;
- размещения секций электродов на держателе, закрепляемом вокруг запястья;- placing sections of the electrodes on a holder fixed around the wrist;
- расположения секций электродов попеременно в один ряд на внутренней поверхности держателя.- the location of the sections of the electrodes alternately in one row on the inner surface of the holder.
Надежность контакта обеспечивается тем, что каждый электрод выполнен из нескольких секций, а держатель электродов обеспечивает их плотное прилегание к запястью. Поэтому при движении руки, хотя бы одна из секций каждого из электродов будет постоянно находиться в контакте с кожей. Кроме того, за счет попеременного расположения секций электродов вокруг запястья электрический ток течет через ткани запястья, в которых велико кровенаполнение, при этом суммарно электрический ток проходит через достаточно большой объем кровенаполненных тканей, что также повышает чувствительность датчика.Reliability of the contact is ensured by the fact that each electrode is made of several sections, and the electrode holder ensures that they fit snugly against the wrist. Therefore, when moving the arm, at least one of the sections of each of the electrodes will be constantly in contact with the skin. In addition, due to the alternate arrangement of the electrode sections around the wrist, an electric current flows through the tissues of the wrist, in which there is a large blood supply, while the total electric current passes through a sufficiently large volume of blood-filled tissues, which also increases the sensitivity of the sensor.
Число секций каждого электрода может составлять по меньшей мере три.The number of sections of each electrode may be at least three.
Каждая секция обоих электродов имеет контактную площадь по меньшей мере 1 см2. Благодаря тому, что электроды выполнены секционными и каждая из секций имеет достаточно большую площадь - по меньшей мере 1 см2, дополнительно повышается устойчивость измерительного сигнала и чувствительность датчика.Each section of both electrodes has a contact area of at least 1 cm 2 . Due to the fact that the electrodes are sectional and each of the sections has a sufficiently large area of at least 1 cm 2 , the stability of the measuring signal and the sensitivity of the sensor are further increased.
В частном случае держатель электродов может быть выполнен в виде гибкой ленты, закрепляемой на запястье с помощью застежки, например застежки-липучки.In a particular case, the electrode holder can be made in the form of a flexible tape fixed to the wrist with a fastener, for example, Velcro.
Кроме того, держатель электродов может быть выполнен в виде браслета, имеющего секции, шарнирно соединенные между собой.In addition, the electrode holder can be made in the form of a bracelet having sections pivotally connected to each other.
Держатель электродов также может быть выполнен в виде обтягиваемой запястье манжеты.The electrode holder can also be made in the form of a tightened wrist cuff.
Кроме того, датчик дополнительно может содержать преобразователь сигналов датчика, размещенный в держателе электродов.In addition, the sensor may further comprise a sensor signal converter located in the electrode holder.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Изобретение поясняется следующими графическими материалами.The invention is illustrated by the following graphic materials.
На Фиг.1 показан в аксонометрии пример выполнения датчика, у которого держатель электродов выполнен в виде гибкой ленты, в соответствии с настоящим изобретением.Figure 1 shows a perspective view of an example implementation of the sensor, in which the holder of the electrodes is made in the form of a flexible tape, in accordance with the present invention.
На Фиг.2 схематично показано закрепление датчика на запястье.Figure 2 schematically shows the mounting of the sensor on the wrist.
На Фиг.3 показано расположение секций электродов на держателе и электрическое соединение секций первого и второго электродов датчика, изображенного на Фиг.1.Figure 3 shows the location of the electrode sections on the holder and the electrical connection of the sections of the first and second electrodes of the sensor depicted in figure 1.
На Фиг.4 показан вид указанного на Фиг.3 сечения А-А держателя в области одной из секций электрода.Figure 4 shows a view of the cross-section AA shown in Figure 3 of the holder in the region of one of the electrode sections.
На Фиг.5 показан другой пример конструкции держателя с полостью для размещения преобразователя сигналов датчика.Figure 5 shows another example of a holder design with a cavity for accommodating a sensor signal transducer.
На Фиг.6 показана схема электрического соединения секций первого и второго электродов с образованием первого и второго электродов датчика.Figure 6 shows a diagram of the electrical connection of the sections of the first and second electrodes with the formation of the first and second sensor electrodes.
На Фиг.7 проиллюстрировано направление токов, текущих через участок тела человека между секциями электродов датчика, выполненного в соответствии с изобретением.Figure 7 illustrates the direction of the currents flowing through a portion of the human body between the sections of the electrodes of the sensor made in accordance with the invention.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Датчик 1 (Фиг.1) для измерения импеданса участка тела человека содержит держатель 2 с установленными на нем первым электродом 3 и вторым электродом 4 (Фиг.3), которые выполнены из отдельных секций 5 и 6 соответственно. В данном примере держатель 2 электродов выполнен в виде гибкой ленты с застежкой 7 типа застежки-липучки, что позволяет закрепить его плотно вокруг запястья 9, как это показано на Фиг.2. Держатель 2 электродов может быть выполнен из пластмассы и других материалов, обеспечивающих оборачивание держателя вокруг запястья 9. Для специалиста понятно, что держатель электродов может иметь различную конструкцию, например, может быть выполнен в виде браслета, имеющего секции, шарнирно соединенные между собой, или в виде манжеты, плотно надеваемой на запястье (на чертежах эти варианты не показаны).The sensor 1 (FIG. 1) for measuring the impedance of a portion of the human body comprises a
Электроды 3 и 4, выполненные в виде отдельных секций 5 и 6 соответственно, размещены с внутренней стороны держателя 2, так что при надевании датчика 1 на запястье 9 секции 5 и 6 электродов 3 и 4 примыкают к запястью 9. Секции 5 и 6 обоих электродов 3 и 4 расположены на держателе 2 в ряд попеременно. То есть: за секцией 5 электрода 3 следует секция 6 электрода 4, затем - снова секция 5 электрода 3, следом - секция 6 электрода 4, и т.д. На Фиг.1, Фиг.3, Фиг.5 - Фиг.7 секции 5 электрода 3 обозначены буквой «а», а секции 6 электрода 4 - буквой «b».The
Опытным путем установлено, что близкий к оптимальному вариант выполнения датчика 1 содержит по четыре секции 5 и 6 каждого электрода 3 и 4. Контактная площадь каждой секции 5 и 6 составляет по меньшей мере 1 см2. Форма секций 5 и 6 электродов 3 и 4 может быть разнообразной, например прямоугольной, как показано на Фиг.1, или круглой, как показано на Фиг.5. Все секции 5 электрически соединены между собой, как это показано на Фиг.3 и Фиг.6, образуя электрод 3, аналогично все секции 6 электрически соединены между собой, образуя электрод 4.It has been experimentally established that a near-optimal embodiment of the
Внутри держателя 2 может быть установлена гибкая печатная плата 8 (Фиг.4 и Фиг.5) или печатная плата в виде секций, соединенных гибкими проводниками. На печатной плате 8, например, может быть размещен преобразователь сигналов датчика и элементы питания, которые служат для электропитания датчика и преобразования сигналов датчика в цифровую форму и передачи их в внешнее устройство обработки. Устройство обработки сигналов также может быть расположено в держателе, а датчик может быть снабжен монитором и элементами управления.A flexible printed circuit board 8 (FIG. 4 and FIG. 5) or a printed circuit board in the form of sections connected by flexible conductors can be installed inside the
Датчик 1 для измерения импеданса участка тела человека, в данном случае участка тела руки, работает следующим образом. Благодаря держателю 2, который крепится вокруг запястья 9 застежкой 7, контактные поверхности секций 5 и 6 электродов 3 и 4 плотно прилегают к коже запястья 9. Выполнение электродов 3 и 4 секционными обеспечивает постоянный надежный контакт по меньшей мере двух секций 5 и 6 электродов 3 и 4 с кожей при любых движениях руки. Благодаря тому, что электроды 3 и 4 выполнены секционными, и каждая из секций 5, 6 имеет площадь по меньшей мере 1 см2, суммарная площадь каждого электрода, например в случае, когда он выполнен из четырех секций, составляет по меньшей мере 4 см2, что повышает надежность контакта электродов 3 и 4 с кожей и чувствительность датчика 1.A
Расположение секций 5 и 6 попеременно (Фиг.7) обеспечивает прохождение электрического тока 12 (показан пунктирными стрелками) через мягкие ткани 10 запястья 9, при этом токи от отдельных секций 5, 6 суммируются. При таком расположении секций 5 и 6 ток не проходит через кости 11 руки, которые обладают большим электрическим сопротивлением, чем кровенасыщенные мягкие ткани 10, что также влияет на чувствительность датчика в сторону ее повышения.The arrangement of
Конструкция датчика обеспечивает повышение чувствительности датчика за счет повышения надежности контакта электродов датчика с кожей человека, увеличения площади датчиков и оптимизации пути прохождения тока через участок тела человека между секциями датчиков. На основе данной конструкции возможно создание систем, которые позволяют производить непрерывный мониторинг различных параметров жизнедеятельности человека.The design of the sensor provides an increase in the sensitivity of the sensor by increasing the reliability of the contact of the sensor electrodes with human skin, increasing the area of the sensors and optimizing the path of the current through the human body between the sections of the sensors. Based on this design, it is possible to create systems that allow continuous monitoring of various parameters of human life.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012155821/14A RU2519955C1 (en) | 2012-12-17 | 2012-12-17 | Sensor for measuring impedance of human body section |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012155821/14A RU2519955C1 (en) | 2012-12-17 | 2012-12-17 | Sensor for measuring impedance of human body section |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2519955C1 true RU2519955C1 (en) | 2014-06-20 |
Family
ID=51216877
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012155821/14A RU2519955C1 (en) | 2012-12-17 | 2012-12-17 | Sensor for measuring impedance of human body section |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2519955C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10318277B2 (en) | 2011-11-17 | 2019-06-11 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method and apparatus for auto installing application into different terminals |
WO2019177489A1 (en) * | 2018-03-12 | 2019-09-19 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Хилби" | Method for measuring an electrocutaneous reaction of a person, and device |
US11103195B2 (en) | 2015-11-11 | 2021-08-31 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method for providing eating habit information and wearable device therefor |
WO2022146173A1 (en) * | 2020-12-29 | 2022-07-07 | Общество с ограниченной ответственностью "СЛИПО" (ООО "СЛИПО") | Device for increasing the sensitivity of sensors for registering biophysical parameters of a person |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2077264C1 (en) * | 1992-06-05 | 1997-04-20 | Сергей Алексеевич Жуков | Device for early diagnosis of hypoglycemic state |
US6415176B1 (en) * | 1999-10-18 | 2002-07-02 | Massachusetts Institute Of Technology | Sensing and display of skin conductivity |
-
2012
- 2012-12-17 RU RU2012155821/14A patent/RU2519955C1/en active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2077264C1 (en) * | 1992-06-05 | 1997-04-20 | Сергей Алексеевич Жуков | Device for early diagnosis of hypoglycemic state |
US6415176B1 (en) * | 1999-10-18 | 2002-07-02 | Massachusetts Institute Of Technology | Sensing and display of skin conductivity |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
MARQUEZ J.C. et al. Skin-electrode contact area in electrical bioimpedance spectroscopy. Influence in total body composition assessment. Engineering in Medicine and Biology Society,EMBC, 2011 Annual International Conference of the IEEE, pp. 1867-70 (реферат на сайте http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed) * |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10318277B2 (en) | 2011-11-17 | 2019-06-11 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method and apparatus for auto installing application into different terminals |
US10579365B2 (en) | 2011-11-17 | 2020-03-03 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method and apparatus for auto installing application into different terminals |
US11301234B2 (en) | 2011-11-17 | 2022-04-12 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method and apparatus for auto installing application into different terminals |
US11103195B2 (en) | 2015-11-11 | 2021-08-31 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method for providing eating habit information and wearable device therefor |
WO2019177489A1 (en) * | 2018-03-12 | 2019-09-19 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Хилби" | Method for measuring an electrocutaneous reaction of a person, and device |
WO2022146173A1 (en) * | 2020-12-29 | 2022-07-07 | Общество с ограниченной ответственностью "СЛИПО" (ООО "СЛИПО") | Device for increasing the sensitivity of sensors for registering biophysical parameters of a person |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10939870B2 (en) | Patient worn sensor assembly | |
US9913591B2 (en) | Wrist-mounted device with integrated electronics | |
US9451897B2 (en) | Body adherent patch with electronics for physiologic monitoring | |
ES2720127T3 (en) | Automated speed and amplitude conduction measuring instrument of the sural nerve | |
ES2791050T3 (en) | Portable device and method for measuring electromyographic signals of a user | |
KR102691367B1 (en) | biometric data measurement device | |
JP2009519737A (en) | Device for monitoring a person's heart rate and / or heart rate variability and wristwatch including the same function | |
KR20160088882A (en) | Conformal sensor systems for sensing and analysis of cardiac activity | |
RU2519955C1 (en) | Sensor for measuring impedance of human body section | |
JP2015520656A (en) | Method and device for obtaining electrodermal activity | |
WO2010107913A2 (en) | Adherent device with oximeter and physiological sensors | |
CN101484068A (en) | Wearable blood pressure monitoring system | |
EP3634206A1 (en) | Multifunctional device for remote monitoring of a patient's condition | |
JP2006296700A (en) | Pulse rate measuring instrument | |
US20100036270A1 (en) | Wireless cardiogram signal diagnostic instrument | |
RU2593797C1 (en) | Sensor unit | |
EP3612090A1 (en) | Electrocardiogram sensor | |
US10582868B1 (en) | Leadless ECG monitoring via fusion of DSP and analog signal conditioning techniques | |
KR101237308B1 (en) | Multi-channel electrode assembly for measuring vital signal | |
US11559225B1 (en) | Wearable biofluid volume and composition measurement system | |
RU2631364C1 (en) | Telemetric sensor for controlling wakefulness on electrodermal activity signals | |
WO2015133923A1 (en) | Sensor for measuring impedance of portion of human body | |
KR101974905B1 (en) | Unconstrained Type Bio Signal Measuring Sensor And Bio Signal Measuring System Having The Same | |
WO2017009878A1 (en) | Electronic device for multiparameter remote monitoring. | |
KR101726503B1 (en) | Glove-type bio-signal measuring apparatus |