RU2522949C1 - Device for measuring electric parameters of individual's body area - Google Patents
Device for measuring electric parameters of individual's body area Download PDFInfo
- Publication number
- RU2522949C1 RU2522949C1 RU2012155820/14A RU2012155820A RU2522949C1 RU 2522949 C1 RU2522949 C1 RU 2522949C1 RU 2012155820/14 A RU2012155820/14 A RU 2012155820/14A RU 2012155820 A RU2012155820 A RU 2012155820A RU 2522949 C1 RU2522949 C1 RU 2522949C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- microcontroller
- electrodes
- human body
- mode
- holder
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY
Изобретение относится к области измерений для диагностических целей, в частности к устройствам измерения с помощью электрического тока, и может быть использовано в системах мониторинга жизнедеятельности человека.The invention relates to the field of measurements for diagnostic purposes, in particular to measuring devices using electric current, and can be used in human life monitoring systems.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND
Известны различные устройства для измерения электрических параметров участка тела человека.Various devices are known for measuring the electrical parameters of a portion of the human body.
Так, в патенте KR 2008028651 (публикация 01.04.2008, МПК A61B 5/0424) описана система для измерения импеданса участка тела человека. Система включает два основных электрода, которые подключены к дифференциальным входам усилителя постоянного тока. На входе усилителя подключены фильтры. С выхода усилителя сигнал подается на устройство обработки. Данная система предназначена для измерения только импеданса участка тела, и не предназначена для измерения других электрических параметров участка тела человека, например активного сопротивления кожи человека или разности потенциалов между участками кожи тела человека.So, in the patent KR 2008028651 (publication 01.04.2008, IPC A61B 5/0424) describes a system for measuring the impedance of a portion of the human body. The system includes two main electrodes that are connected to the differential inputs of a DC amplifier. Filters are connected to the input of the amplifier. From the output of the amplifier, the signal is supplied to the processing device. This system is designed to measure only the impedance of a part of the body, and is not intended to measure other electrical parameters of a part of the human body, for example, the active resistance of human skin or the potential difference between parts of the human body skin.
В патенте CN 102579033 (публикация 18.07.2012, МПК A43B 5/0402, A61B 5/053) описана система измерения электрического сопротивления участка тела человека, содержащая электроды, усилители и микропроцессор. Электроды подключены к входу усилителя постоянного тока, выход усилителя через параллельный RC фильтр подключен к входу аналого-цифрового преобразователя микропроцессора. Данная система предназначена для измерения только одного параметра - электрического сопротивления участка тела человека - и не приспособлена для измерения других электрических параметров участка тела человека.CN 102579033 (publication July 18, 2012, IPC
Наиболее близким аналогом является устройство и способ измерения импеданса участка тела человека, описанные в патенте US 8089283 (публикация 03.01.2012, МПК A61B 5/053). Устройство содержит электроды, размещаемые на теле человека, усилитель постоянного тока и микропроцессор. Электроды подключены к входу усилителя, с выхода которого регистрируются сигналы с характеристиками импеданса.The closest analogue is the device and method for measuring the impedance of a portion of the human body, described in patent US 8089283 (publication 03.01.2012, IPC A61B 5/053). The device contains electrodes placed on the human body, a DC amplifier and a microprocessor. The electrodes are connected to the input of the amplifier, from the output of which signals with impedance characteristics are recorded.
К входам усилителя подключен также ряд фильтров, переключение которых осуществляется микропроцессором. Данная система предназначена для измерения только одного параметра - импеданса - и не приспособлена для измерения других электрических параметров участка тела человека.A number of filters are also connected to the amplifier inputs, switching of which is carried out by a microprocessor. This system is designed to measure only one parameter - impedance - and is not suitable for measuring other electrical parameters of a portion of the human body.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание простого устройства, с помощью которого можно измерять различные электрические параметры участка тела человека, в частности, импеданс участка тела человека, активное сопротивление кожи человека и разность потенциалов между участками кожи тела человека.The technical problem to which the claimed invention is directed is to create a simple device with which it is possible to measure various electrical parameters of a part of the human body, in particular, the impedance of a part of the human body, the active resistance of human skin and the potential difference between the parts of the human body skin.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
В соответствии с настоящим изобретением устройство для измерения электрических параметров участка тела человека включает два токопроводящих электрода, размещаемых на теле человека, операционный усилитель и микроконтроллер. Микроконтроллер выполнен с возможностью работы в трех режимах - в режиме измерения импеданса участка тела человека, в режиме измерения активного сопротивления кожи человека и в режиме измерения разности потенциалов между участками кожи тела человека. Токопроводящие электроды включены в цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя, неинвертирующий вход операционного усилителя подключен к нулевому потенциалу, а выход операционного усилителя подключен к входу аналого-цифрового преобразователя микроконтроллера. Инвертирующий вход операционного усилителя через резистор подключен к порту ввода-вывода микроконтроллера. В режиме измерения импеданса участка тела человека микроконтроллер на выходе порта ввода-вывода обеспечивает формирование сигнала заданной частоты, на которой измеряют импеданс участка тела человека. В режиме измерения активного сопротивления кожи человека микроконтроллер на выходе порта ввода-вывода обеспечивает формирование сигнала постоянного напряжения. В режиме измерения разности потенциалов между участками кожи тела человека микроконтроллер обеспечивает отключение порта ввода-вывода.In accordance with the present invention, a device for measuring electrical parameters of a portion of a human body includes two conductive electrodes placed on the human body, an operational amplifier and a microcontroller. The microcontroller is configured to operate in three modes - in the mode of measuring the impedance of a portion of the human body, in the mode of measuring the active resistance of the human skin and in the mode of measuring the potential difference between the sections of the skin of the human body. Conducting electrodes are included in the negative feedback circuit of the operational amplifier, the non-inverting input of the operational amplifier is connected to zero potential, and the output of the operational amplifier is connected to the input of the analog-to-digital converter of the microcontroller. The inverting input of the operational amplifier through a resistor is connected to the input / output port of the microcontroller. In the mode of measuring the impedance of a portion of the human body, the microcontroller at the output of the input-output port provides a signal of a given frequency at which the impedance of the portion of the human body is measured. In the mode of measuring the active resistance of human skin, the microcontroller at the output of the input-output port provides the formation of a constant voltage signal. In the mode of measuring the potential difference between the parts of the skin of the human body, the microcontroller provides the disconnection of the input-output port.
Включение электродов в цепь отрицательной обратной связи (ООС) операционного усилителя позволяет при заданных электрических параметрах на выходе порта ввода-вывода микроконтроллера, к которому через резистор подключен инвертирующий вход операционного усилителя, а также известных для операционных усилителей соотношениях сопротивлений во входной цепи, цепи ООС и токов в этих цепях, определять по значению выходного напряжения операционного усилителя, поступающего на вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП) микроконтроллера, значение импеданса, активного сопротивления участка тела между электродами или разность потенциалов между участками кожи, к которым приложены электроды. Использование микроконтроллера обеспечивает формирование на выходе порта ввода-вывода требуемых электрических параметров, задающих режим измерения.The inclusion of electrodes in the negative feedback circuit (OOS) of the operational amplifier allows for given electrical parameters at the output of the input / output port of the microcontroller, to which the inverting input of the operational amplifier is connected through a resistor, as well as the ratios of the resistances in the input circuit, the OOS circuit, and the operational amplifiers the currents in these circuits, determined by the value of the output voltage of the operational amplifier supplied to the input of the analog-to-digital converter (ADC) of the microcontroller, s impedance, resistance body region between the electrodes or the difference in potential between the skin portions to which the electrodes are attached. The use of a microcontroller ensures the formation of the required electrical parameters at the output of the I / O port that specify the measurement mode.
Таким образом, устройство в соответствии с настоящим изобретением позволяет измерять различные электрические параметры участка тела человека, такие как импеданс, активное сопротивление и даже разность потенциалов между участками кожи. При этом все параметры измеряются при помощи одних и тех же электродов, размещенных на теле человека, и одной простой не перестраиваемой электрической схемы, управление которой также простое и осуществляется через микроконтроллер.Thus, the device in accordance with the present invention allows you to measure various electrical parameters of a portion of the human body, such as impedance, resistance, and even the potential difference between the skin areas. In this case, all parameters are measured using the same electrodes placed on the human body, and one simple non-tunable electrical circuit, the control of which is also simple and is carried out through a microcontroller.
В частности, частота сигнала, формируемого микроконтроллером в режиме измерения импеданса участка тела человека, для проведения измерений в диагностических целях может составлять от 1 кГц до 4 МГц.In particular, the frequency of the signal generated by the microcontroller in the mode of measuring the impedance of a portion of the human body for measurements for diagnostic purposes can be from 1 kHz to 4 MHz.
Кроме того, устройство может иметь держатель, в котором размещены компоненты электрической схемы устройства, включая токопроводящие электроды, операционный усилитель и микроконтроллер. При этом держатель выполнен с возможностью закрепления вокруг запястья человека так, чтобы электроды примыкали к запястью. Каждый из электродов выполнен секционным с возможностью раздельного подключения секций, причем секции первого и второго электродов расположены попеременно в один ряд на внутренней поверхности держателя.In addition, the device may have a holder in which are placed the components of the electrical circuit of the device, including conductive electrodes, an operational amplifier and a microcontroller. Moreover, the holder is made with the possibility of fixing around the wrist of a person so that the electrodes are adjacent to the wrist. Each of the electrodes is made sectional with the possibility of separately connecting sections, and sections of the first and second electrodes are alternately arranged in the same row on the inner surface of the holder.
Такое выполнение устройства позволяет использовать его для измерения указанных электрических параметров тела человека в области запястья. Выполнение электродов секционными и расположение их попеременно в один ряд позволяет повысить устойчивость регистрируемого сигнала и чувствительности устройства. Это связано с увеличением надежности контакта электродов с кожей человека, а также увеличением площади электродов и оптимизацией пути прохождения тока через участок тела между секциями электродов. За счет того, что каждая из секций выполнена с возможностью раздельного подключения (то есть включения в состав соответствующего электрода), может измеряться разность потенциалов между отдельными точками запястья и усредненная разность потенциалов.This embodiment of the device allows you to use it to measure the indicated electrical parameters of the human body in the wrist. The execution of the electrodes sectional and their location alternately in the same row can improve the stability of the recorded signal and the sensitivity of the device. This is due to an increase in the reliability of the contact of the electrodes with human skin, as well as an increase in the area of the electrodes and the optimization of the path of the current through the body section between the electrode sections. Due to the fact that each of the sections is made with the possibility of separate connection (that is, inclusion in the composition of the corresponding electrode), the potential difference between the individual points of the wrist and the average potential difference can be measured.
Кроме того, число секций каждого электрода может составлять по меньшей мере три, а каждая секция обоих электродов может иметь контактную площадь по меньшей мере 1 см2.In addition, the number of sections of each electrode may be at least three, and each section of both electrodes may have a contact area of at least 1 cm 2 .
В частном случае держатель может быть выполнен в виде гибкой ленты, закрепляемой на запястье с помощью застежки, например застежки-липучки.In the particular case, the holder can be made in the form of a flexible tape fixed to the wrist with a fastener, such as Velcro.
В другом частном случае держатель может быть выполнен в виде браслета, имеющего секции, шарнирно соединенные между собой.In another particular case, the holder may be made in the form of a bracelet having sections pivotally connected to each other.
В другом частном случае держатель может быть выполнен в виде обтягиваемой запястье манжеты.In another particular case, the holder can be made in the form of a tight wrist cuff.
Устройство может быть дополнительно снабжено приемо-передающим устройством для управления микроконтроллером и передачи измеряемых электрических параметров участка тела человека, при этом приемо-передающее устройство размещено в держателе.The device can be additionally equipped with a transceiver for controlling the microcontroller and transmitting the measured electrical parameters of a portion of the human body, while the transceiver is placed in a 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 показана принципиальная электрическая схема устройства для измерения электрических параметров участка тела человека в соответствии с настоящим изобретением.Figure 1 shows a circuit diagram of a device for measuring electrical parameters of a portion of a human body in accordance with the present invention.
На Фиг.2 приведена эквивалентная схема участка тела человека в режиме измерения импеданса.Figure 2 shows an equivalent diagram of a portion of the human body in the impedance measurement mode.
На Фиг.3 приведена эквивалентная схема участка кожи человека в режиме измерения активного сопротивления.Figure 3 shows an equivalent diagram of a plot of human skin in the mode of measuring active resistance.
На Фиг.4 приведена эквивалентная схема участка тела человека в режиме измерения разности потенциалов между участками кожи тела человека.Figure 4 shows an equivalent diagram of a portion of the human body in the mode of measuring the potential difference between the parts of the skin of the human body.
На Фиг.5 приведена эквивалентная схема подключения порта ввода-вывода микроконтроллера в трех режимах измерения.Figure 5 shows the equivalent wiring diagram of the microcontroller I / O port in three measurement modes.
На Фиг.6 показан в аксонометрии пример выполнения устройства для измерения электрических параметров участка тела человека в соответствии с настоящим изобретением с держателем в виде гибкой ленты с застежкой.FIG. 6 shows a perspective view of an example embodiment of a device for measuring electrical parameters of a portion of a human body in accordance with the present invention with a holder in the form of a flexible tape with a fastener.
На Фиг.7 схематично показано закрепление устройства на запястье.7 schematically shows the fastening of the device to the wrist.
На Фиг.8 показано расположение секций токопроводящих электродов на держателе и электрическое соединение секций первого и второго электродов устройства, изображенного на Фиг.6.On Fig shows the location of the sections of the conductive electrodes on the holder and the electrical connection of the sections of the first and second electrodes of the device shown in Fig.6.
На Фиг.9 показан вид указанного на Фиг.8 сечение А-А держателя в области одной из секций электрода.In Fig.9 shows a view indicated in Fig.8 section AA of the holder in the region of one of the sections of the electrode.
На Фиг.10 показан другой пример конструкции держателя с полостью для размещения компонентов электрической схемы устройства в соответствии с настоящим изобретением.Figure 10 shows another example of the design of the holder with a cavity for accommodating components of the electrical circuit of the device in accordance with the present invention.
На Фиг.11 показана схема электрического соединения секций первого и второго электродов с образованием первого и второго электродов устройства.11 shows a diagram of the electrical connection of the sections of the first and second electrodes with the formation of the first and second electrodes of the device.
На Фиг.12 проиллюстрировано направление электрических токов между секциями электродов устройства в соответствии с изобретением.Figure 12 illustrates the direction of electric currents between the electrode sections of the device in accordance with the invention.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Устройство для измерения электрических параметров участка тела человека (Фиг.1) включает два - первый и второй - токопроводящих электрода 5 и 6 соответственно, размещаемых на теле человека, операционный усилитель 2 и микроконтроллер 1. Электроды 5 и 6 могут быть закреплены в различных местах тела человека с помощью держателя, например, выполненного в виде ленты с застежкой, закрепляемой на запястье, как это показано на Фиг.7.A device for measuring the electrical parameters of a portion of the human body (Figure 1) includes two - first and second -
Электроды 5 и 6 (Фиг.1) включены в цепь ООС операционного усилителя 2 между его инвертирующим входом и выходом. Соответственно, когда электроды закреплены на теле человека и имеют электрический контакт с телом, в цепи ООС операционного усилителя между электродами 5 и 6 оказывается включенным участок 3 тела (или поверхности кожи) человека. Неинвертирующий вход операционного усилителя 2 подключен к нулевому потенциалу. Выход операционного усилителя 2 подключен к порту аналого-цифрового преобразователя (АЦП) микроконтроллера 1, а инвертирующий вход операционного усилителя 2 через резистор 4 подключен к порту ввода-вывода L микроконтроллера 1.The
Микроконтроллер 1 может переключаться по порту ввода-вывода L в один из трех режимов, как это показано на эквивалентной схеме (Фиг.5). Здесь условно подключение порта ввода-вывода L микроконтроллера 1 представлено переключателем 14, имеющим три положения: первое - крайнее левое положение - соответствует режиму измерения импеданса участка тела человека, второе - центральное - соответствует режиму измерения активного сопротивления кожи, а третье - крайнее правое - соответствует режиму измерения разности потенциалов между участками кожи.The
В первом режиме - измерения импеданса участка тела человека - порт L микропроцессора 1 переключается на выход, и с выхода порта L подается зондирующий сигнал частоты F в диапазоне от 1 кГц до 4 МГц. На Фиг.5 это соответствует крайнему левому положению переключателя 14. Эквивалентная схема участка 3 тела человека в данном режиме показана на Фиг.2. Она включает активное сопротивление 7 и параллельно включенную цепочку, включающую емкость 9 и сопротивление 8.In the first mode — measuring the impedance of a portion of the human body — port L of
Учитывая известные свойства операционных усилителей (бесконечно большое входное сопротивление и соответственно нулевой входной ток и нулевое значение разности потенциалов на входах) и принимая во внимание, что неинвертирующий вход операционного усилителя 2 подключен к нулевому потенциалу, в данном включении переменный ток, протекающий через резистор 4, равен току, протекающему через участок 3 тела человека между электродами 5 и 6. Это равенство может быть записано как:Considering the known properties of operational amplifiers (infinitely large input impedance and, accordingly, zero input current and zero potential difference at the inputs) and taking into account that the non-inverting input of operational amplifier 2 is connected to zero potential, in this inclusion an alternating current flowing through resistor 4, equal to the current flowing through
Uвх/R4=Uвых/Z3 Rin U / R = U O 4 / Z 3
где: Uвx - напряжение зондирующего сигнал частотой F с выхода L микроконтроллера 1;where: U vx is the voltage of the sounding signal with a frequency of F from the output L of
R4 - сопротивление резистора 4;R 4 is the resistance of the resistor 4;
Uвых - напряжение на выходе операционного усилителя 2, поступающее на вход АЦП микроконтроллера 1;U o - voltage at the output of the operational amplifier 2, supplied to the input of the ADC of the
Z3 - импеданс участка 3 тела человека.Z 3 - the impedance of
Поскольку и U4 известны, то, измерив напряжение Uвых на выходе операционного усилителя 2, можно определить значение импеданса участка 3 тела человека:Since U and 4 are known, then by measuring the voltage U O the output of the operational amplifier 2, it is possible to determine the value of the
Z3=R4(Uвых/Uвх).Z 3 = R 4 (U o / U o ).
Во втором режиме - измерения активного сопротивления кожи человека - порт L микроконтроллера 1 переключается на ввод и через резистор 13 (называемый обычно резистором "подтяжки" и имеющийся в микроконтроллере 1) подключается к источнику питания напряжением Е. На Фиг.5 это соответствует центральному положению переключателя 14. Эквивалентная схема участка 3 тела человека в режиме измерения активного сопротивления кожи показана на Фиг.3 и включает сопротивление 10.In the second mode - measuring the active resistance of human skin - port L of the
Так же, как и в случае измерения импеданса, в данном включении постоянный ток, протекающий через резистор 4 и резистор 13, равен току, протекающему через участок 3 тела человека между электродами 5 и 6. Это равенство может быть записано как:As in the case of measuring impedance, in this inclusion, the direct current flowing through resistor 4 and
E/(R4+R13)=Uвых E / (R 4 + R 13 ) = U o
где: Е - напряжение питания микроконтроллера 1;where: E is the supply voltage of the
R4 - сопротивление резистора 4;R 4 is the resistance of the resistor 4;
R13 - сопротивление резистора 13;R 13 is the resistance of the
Uвых - напряжение на выходе операционного усилителя 2, поступающее на вход АЦП микроконтроллера 1;U o - voltage at the output of the operational amplifier 2, supplied to the input of the ADC of the
R3 - активное сопротивление кожи участка тела 3 человека.R 3 - the active resistance of the skin of the body portion of 3 people.
Поскольку Е, R4 и R13 известны, то, измерив напряжение Uвых на выходе операционного усилителя 2, можно определить значение активного сопротивления кожи участка 3 тела человека.Since E, R 4 and R 13 are known, then, by measuring the voltage U o at the output of the operational amplifier 2, it is possible to determine the value of the active resistance of the
В третьем режиме - измерения разности потенциалов между участками кожи человека - порт ввода-вывода L микроконтроллера 1 переключается на ввод и на его выходе обеспечивается высокое сопротивление. На Фиг.5 это соответствует крайнему правому положению переключателя 14. Эквивалентная схема участка 3 тела человека для данного случая показана на Фиг.4 и включает сопротивление 11 и источник напряжения 12.In the third mode - measuring the potential difference between areas of the human skin - the input / output port L of the
Поскольку при таком включении ток, протекающий через резистор 4, и, соответственно, ток, протекающий через участка 3 тела человека, равны нулю (напряжение на инвертирующем входе операционного усилителя 2 также равно нулю), то напряжение Uвых на выходе операционного усилителя 2 будет равно разности потенциалов между электродами 5 и 6, то есть измеряемой разности потенциалов между участками кожи человека.Since with this inclusion, the current flowing through the resistor 4 and, accordingly, the current flowing through the
Таким образом, за счет простого переключения режимов микроконтроллера, без смены электродов и их положения на теле человека, устройство переводится в любой из трех описанных режимов измерения электрических параметров участка тела человека.Thus, due to the simple switching of the microcontroller modes, without changing the electrodes and their position on the human body, the device is transferred to any of the three described modes of measuring the electrical parameters of a portion of the human body.
Описанное устройство без каких-либо изменений пригодно для измерения как импеданса в широком диапазоне частот, так и для измерения обоих типов кожно-гальванической реакции человека.The described device without any changes is suitable for measuring both the impedance in a wide range of frequencies, and for measuring both types of human skin-galvanic reaction.
На Фиг.6 показан в аксонометрии пример выполнения устройства для измерения электрических параметров участка тела человека в соответствии с настоящим изобретением. Устройство 16 включает держатель 17 с установленными на нем первым электродом 5 и вторым электродом 6 (Фиг.8), которые выполнены в виде отдельных секций 18 и 19 соответственно. В данном примере держатель 17 электродов 5 и 6 выполнен в виде гибкой ленты с застежкой 20 типа застежки-липучки, что позволяет закрепить его плотно вокруг запястья 22, как это показано на Фиг.7. Держатель 17 электродов может быть выполнен из пластмассы и других материалов, обеспечивающих оборачивание держателя вокруг запястья 22. 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).FIG. 6 shows a perspective view of an example embodiment of a device for measuring electrical parameters of a portion of a human body in accordance with the present invention. The
Электроды 5 и 6, выполненные в виде отдельных секций 18 и 19 соответственно, размещены с внутренней стороны держателя 17, так что при надевании устройства 16 на запястье 22 секции 18 и 19 электродов 5 и 6 примыкают к запястью 22. Секции 18 и 19 обоих электродов 5 и 6 расположены на держателе 17 в ряд попеременно. То есть, за секцией 18 электрода 5 следует секция 19 электрода 6, затем - снова секция 18 электрода 5, следом - секция 19 электрода 6, и т.д. На Фиг.6, Фиг.8, Фиг.10 - Фиг.12 секции 18 электрода 5 обозначены буквой "а", а секции 19 электрода 6 - буквой "b".The
Опытным путем установлено, что близкий к оптимальному вариант выполнения устройства 16 содержит по четыре секции каждого электрода 5 и 6. Контактная площадь каждой секции 18 и 19 составляет по меньшей мере 1 см2. Форма секций 18 и 19 электродов 5 и 6 может быть разнообразной, например, прямоугольной, как показано на Фиг.6, или круглой, как показано на Фиг.10. Все секции 18 соединены между собой, как это показано на Фиг.8 и Фиг.11, образуя электрод 5, так же, как и все секции 19 электрически соединены между собой, образуя электрод 6.It has been experimentally established that a close to optimal embodiment of the
В режиме измерения разности потенциалов, между участками кожи тела человека, может производиться коммутация секций 18, 19 электродов 5, 6 с помощью переключателей 26 и 27, как это показано на Фиг.11. Например, разность потенциалов может быть измерена между двумя секциями 18 и 19, для этого с помощью одного переключателя 26 соответствующая секция 18 включается в состав электрода 5 (остальные переключатели 26 разомкнуты), и с помощью одного переключателя 27 соответствующая секция 19 включается в состав электрода 6 (остальные переключатели 27 разомкнуты). В качестве переключателей 26, 27 могут быть использованы перемычки или различные электронные схемы, например на полевых транзисторах. Также может быть измерена усредненная разность потенциалов, когда все переключатели 26 и 27 подключают секции 18 и 19 к соответствующим электродам 5 и 6.In the mode of measuring the potential difference, between sections of the skin of the human body,
Внутри держателя 17 устанавливаются компоненты электрической схемы устройства 16 в виде гибкой печатной платы 21 (Фиг.9 и Фиг.10), или печатная плата в виде отдельных секций (не показано), соединенных гибкими проводниками. На печатной плате 21 также могут быть размещены элементы электропитания устройства.Inside the
Устройство может быть дополнительно снабжено приемо-передающим устройством с антенной для управления микроконтроллером и передачи во внешнее устройство результатов измерения, при этом приемо-передающее устройство также размещено в держателе (на чертежах не показаны).The device can be additionally equipped with a transceiver with an antenna for controlling the microcontroller and transmitting the measurement results to an external device, while the transceiver is also placed in a holder (not shown in the drawings).
Благодаря выполнению держателя 17 в виде гибкой ленты и застежки 20 устройство 16 закрепляется вокруг запястья 22, при этом контактные поверхности секций 18 и 19 электродов 5 и 6 плотно прилегают к коже запястья 22. Выполнение электродов 5 и 6 секционными обеспечивает надежный контакт с кожей по меньшей мере двух секций 18 и 19 электродов 5 и 6 при любых движениях руки. Благодаря тому, что электроды выполнены секционными и каждая из секций 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 5 и 6 с кожей и чувствительность устройства.Due to the implementation of the
Расположение секций 18 и 19 попеременно (Фиг.12) обеспечивает прохождение электрического тока 25 (показан пунктирными стрелками) через мягкие ткани 23 запястья 22, при этом токи от отдельных секций 18 и 19 суммируются. При таком расположении секций 18 и 19 ток не проходит через кости 24 руки, которые обладают большим электрическим сопротивлением, чем кровенасыщенные мягкие ткани 23, что также влияет на чувствительность устройства в сторону ее повышения.The arrangement of the
Такое конструктивное выполнение устройства обеспечивает повышение точности измерения в трех описанных режимах. Это происходит за счет повышения надежности контакта электродов с кожей человека, увеличения площади контакта электродов и оптимизации пути прохождения тока между секциями электродов. На основе данного устройства возможно создание систем для непрерывного мониторинга различных параметров жизнедеятельности человека.Such a structural embodiment of the device provides improved measurement accuracy in the three described modes. This is due to increasing the reliability of the contact of the electrodes with human skin, increasing the contact area of the electrodes and optimizing the current path between the electrode sections. Based on this device, it is possible to create systems for continuous monitoring of various parameters of human life.
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012155820/14A RU2522949C1 (en) | 2012-12-17 | 2012-12-17 | Device for measuring electric parameters of individual's body area |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012155820/14A RU2522949C1 (en) | 2012-12-17 | 2012-12-17 | Device for measuring electric parameters of individual's body area |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012155820A RU2012155820A (en) | 2014-06-27 |
RU2522949C1 true RU2522949C1 (en) | 2014-07-20 |
Family
ID=51215989
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012155820/14A RU2522949C1 (en) | 2012-12-17 | 2012-12-17 | Device for measuring electric parameters of individual's body area |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2522949C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2107460C1 (en) * | 1996-05-28 | 1998-03-27 | Акционерное общество закрытого типа "Нейроком" | Method and device for recording galvanic skin responses |
RU2121293C1 (en) * | 1996-06-25 | 1998-11-10 | Воронежский государственный педагогический университет | Device for measuring of electrodermal resistance |
RU2196504C2 (en) * | 2000-06-28 | 2003-01-20 | Новосибирская государственная медицинская академия | Device for measuring active and capacitive components of biological tissue impedance |
EP1384436A2 (en) * | 2002-07-25 | 2004-01-28 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Measurement system and electrode for measuring skin impedance in small region of skin |
EP1411830B1 (en) * | 2001-07-06 | 2007-11-14 | Aspect Medical Systems, Inc. | System and method for measuring bioelectric impedance in the presence of interference |
US8089283B2 (en) * | 2007-08-10 | 2012-01-03 | Consolidate Research, Inc. | Apparatus and method for high-speed determination of bioelectric electrode impedances |
-
2012
- 2012-12-17 RU RU2012155820/14A patent/RU2522949C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2107460C1 (en) * | 1996-05-28 | 1998-03-27 | Акционерное общество закрытого типа "Нейроком" | Method and device for recording galvanic skin responses |
RU2121293C1 (en) * | 1996-06-25 | 1998-11-10 | Воронежский государственный педагогический университет | Device for measuring of electrodermal resistance |
RU2196504C2 (en) * | 2000-06-28 | 2003-01-20 | Новосибирская государственная медицинская академия | Device for measuring active and capacitive components of biological tissue impedance |
EP1411830B1 (en) * | 2001-07-06 | 2007-11-14 | Aspect Medical Systems, Inc. | System and method for measuring bioelectric impedance in the presence of interference |
EP1384436A2 (en) * | 2002-07-25 | 2004-01-28 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Measurement system and electrode for measuring skin impedance in small region of skin |
US8089283B2 (en) * | 2007-08-10 | 2012-01-03 | Consolidate Research, Inc. | Apparatus and method for high-speed determination of bioelectric electrode impedances |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
PETTERSEN F.J. et al. Impedance measurement set-up based on off-the-shelf PXI modules. 2010, Journal of Physics: Conference Series, 224 (1), art. no. 012002 (реферат на сайте www.scopus.com). NAHRSTAEDT H. et al. A bioimpedance measurement device for sensing force and position in neuroprosthetic systems. 2008, IFMBE Proceedings, 22, pp. 1642-1645 (реферат на сайте www.scopus.com) * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012155820A (en) | 2014-06-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
ES2543967T3 (en) | Method for performing impedance measurements on a subject | |
US6996428B2 (en) | Biological signal sensor and device for recording biological signals incorporating the said sensor | |
US9966694B2 (en) | Biomedical electrode assembly | |
CN110035694B (en) | Electrode strip device for measuring biometric signals | |
US20170065200A1 (en) | Electrode assembly | |
WO2005120332A1 (en) | A method and device for determining a parameter of living tissue | |
US20090247858A1 (en) | "bulls-eye" surface electromyographic electrode assembly | |
WO2015133921A1 (en) | Device for measuring electrical parameters of portion of human body | |
RU2522949C1 (en) | Device for measuring electric parameters of individual's body area | |
RU2519955C1 (en) | Sensor for measuring impedance of human body section | |
JP4671490B2 (en) | Body impedance measuring device | |
KR20140066376A (en) | Signal processing device without mechanical switch for on/off operation | |
US20220346718A1 (en) | Biological information measuring device | |
Hashim et al. | Modelling dynamically re-sizeable electrodes (DRE) for targeted transcutaneous measurements in impedance plethysmography | |
KR20180063506A (en) | Electrode cable apparatus for eit | |
EP4059410A1 (en) | Arrangement and method for measuring an electrical property of a body | |
CN118105086A (en) | Physiological information measuring device and electronic apparatus | |
RU1827166C (en) | Electrode device for tetrapolar rheography | |
WO2015133922A1 (en) | Device for registering human pulse wave signals and respiratory cycle signals | |
RU2124905C1 (en) | Electric therapeutic apparatus | |
Saied et al. | Wearable RF Device for Monitoring Brain Activities in the Ageing Population | |
RU1806602C (en) | Rheographic electrode device | |
FI105773B (en) | Method for measuring of bioimpedance | |
JP2001170019A (en) | Electric characteristic measuring instrument | |
CN115778357A (en) | Bioelectrical impedance measuring method, circuit, chip and electronic equipment |