Разработка структурной и принципиальной схемы автоматизированной системы для измерения электрокожного сопротивления

Анализ динамики электрокожного сопротивления. Система электрод-кожа как комплексное сопротивление, которое значительно влияет на результаты конечных измерений. Работа электронно-вычислительной машины. Методы исследования электрической активности кожи.
Краткое сожержание материала:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

В последнее время электропунктура привлекает все большее внимание врачей различных специальностей, активно расширяя арсенал диагностических и лечебных приемов. Базируясь на принципах традиционной восточной медицины, основанных на системном подходе к организму человека как цельной биологической функциональной системе, неразрывно связанной с окружающей средой, электропунктура позволяет взглянуть на причинно-следственные связи многих заболеваний [1].

Из всех методов рефлексодиагностики наибольший интерес представляют метод Накатани и метод Фоля. Первый позволяет найти энергетический уровень пациента, его физиологический коридор и отклонения подсистем человеческого организма в сторону гипер- или гипофункции. Все это дает возможность нарисовать полный диагностический портрет конкретного пациента и провести интерпретацию его состояния. Метод Фоля позволяет не только расширить диагностические возможности, но и проводить лекарственное или гомеопатическое тестирование [2].

В инженерно-психологических и медико-биологических исследованиях, особенно при оценке уровня психоэмоциональной напряженности оператора (пациента), широко применяются электрофизиологические показатели состояния человека по методу Фере и Тарханова. Так, кожно-гальваническая реакция (КГР) широко используется для изучения вегетативной нервной системы, определения особенностей психофизиологических реакций и исследования черт личности [1].

В данной работе рассмотрены аналогичные устройства, которые могут быть использованы для проектирования аппаратной части прибора, а также методика измерения сопротивления кожи в точках акупунктуры (ТА). Рассмотрение структурной схемы данного устройства, а также синтез его поблочно значительно упростит его изготовление.

Целью работы является разработка структурной и принципиальной схемы автоматизированной системы для измерения электрокожного сопротивления. Изготовление такой системы позволит провести исследование ЭКС в точках акупунктуры в процессе работы на компьютере.

1. Методики измерения сопротивления кожи

1.1 Метод Фере и Тарханова

1.1.1 Электрокожное сопротивление как показатель состояния человека

В инженерно-психологических и медико-биологических исследованиях, особенно при оценке уровня психоэмоциональной напряженности оператора (пациента), широко применяются электрофизиологические показатели состояния человека. Так, кожно-гальваническая реакция (КГР) широко используется для изучения вегетативной нервной системы, определения особенностей психофизиологических реакций и исследования черт личности.

Первым, кто обратил внимание на потенциалы кожи, был наш соотечественник И.Р.Тарханов [1]. Он первым обнаружил изменение электрических явлений в коже человека при раздражении органов чувств и различных формах психической деятельности, о чем он до ложил 22 апреля 1889 г. на заседании Петербургского общества психиатров и невропатологов: «... течение, хотя бы и мимолетное, почти всех форм нервной деятельности, начиная от простейших чувств, ощущений и кончая умственными операциями и волевыми разрядами, сопровождается усиленной деятельностью кожных желез челове ка».

И.Р.Тарханов установил, что любое раздражение, нанесенное человеку, через 1 - 10 сек. латентного периода вызывает сначала легкое и медленное, а затем все ускорявшееся отклонение зеркала галь ванометра, часто выходящее за пределы шкалы. Это отклонение иног да продолжается еще несколько минут по прекращении действия раздражителя. Постепенно зеркало гальванометра возвращается в исход ное положение.

Тогда же было замечено, что электрические явления в коже человека резко усиливаются при мнимом воображении ощущения, при абстрактной умственной деятельности, при возбуждении нервной системы, при утомлении. По Тарханову, причина колебаний КГР заключается в усилении нервной активности человека, что сопровождается повышением секреции пота и проявляется в возникновении гальванического тока на поверхности кожи. Роли секреции потовых желез в генезе КГР посвящено большое количество работ. Также зафиксировано, что кожно-гальваническая реакция не регистрируется на участках тела, анатомически не имеющих потовых желез (красная кайма губ и др.)

Изучение потенциалов кожи в условиях клиники показало зависимость кожных потенциалов от состояния вегетативной нервной системы и возможность суждения по электрическим показателям кожи о целом ряде различных особенностей протекания патологических процессов.

В 1962 г. в США запатентована система для сигнализации при потере бдительности оператором [1]. Она основана на изменении электрического сопротивления кожи поверхности ладони. Это сопротивление резко увеличивается (в три раза) при высокой температуре тела, во сне или в нетрезвом состоянии.

Аналогичное устройство применяется во Франции для определения степени трезвости водителей автомашин [1]. Электроды вмонтированы в рулевое колесо, и при опьянении водителя двигатель завести невозможно.

Интересные записи были получены в момент пробуждения космонавтов - падение сопротивления кожи совпадает с открыванием глаз.

Импеданс кожи меняется во время еды. В зависимости от времени дня проводимость кожи увеличивается к полудню и достигает максимума, а затем, к вечеру, падает. На дневной ритм накладываются психофизиологические влияния. Сопротивление увеличивается с возрастом, независимо от пола.

Некоторые исследователи не без успеха применяли анализ кожных потенциалов для определения беременности, для диагностики и прогноза раковых заболеваний.

КГР можно использовать для подбора людей, выполняющих определенные задачи, и для контроля за состоянием оператора перед работой повышенной трудности. Есть закономерности, проявлявшиеся в виде статистического подобия действий различных людей в одинаковых условиях при решении одинаковых задач.

Однако практически во всех работах отмечается, что существенная зависимость физиологических норм от индивидуальных особенностей пациента позволяет надежно диагностировать только резко выраженные изменения состояния, такие как шок, гипоксия и т.п. Установлено, что сопротивление кожи колеблется в пределах от 10 кОм до 2 МОм. Так, ЭКС лица и тыла кисти находится в пределах от 10 до 20 кОм, кожи бедра - 2 МОм, ладони и подошвы - от 200 кОм до 2 МОм [1].

Поэтому наибольшую диагностическую ценность имеют не абсолютные значения сопротивления, физиологические нормы которого значительно варьируются для разных индивидуумов, а анализ динамики кожно-гальванической реакции, или, что-то же самое, относительное изменение электрокожного сопротивления в зависимости от навязанного режима работы.

Согласно теории генеза кожно-гальванической реакции секреторная деятельность потовых желез тесно связана с активностью нервной системы человека. Активация психомоторных функций вызывает обильное выделение пота, и сопротивление кожи падает. При обратном течении процесса пот поглощается, и сопротивление кожи растет. Причем первое состояние ЦНС принято называть концентрацией, а второе - релаксацией [1].

Анализ динамики электрокожного сопротивления привлекателен для исследования также и с практической стороны. Это:

· отсутствие влияния постоянного сопротивления элемента «электрод-кожа» в измерительной цепочке. Система «электрод-кожа» представляет собой комплексное сопротивление и значительно влияет на результаты конечных измерений. Для его уменьшения необходимо использовать специальные электроды и смачивание поверхности контакта электрода с кожей токопроводящим раствором. При измерении относительного изменения сопротивления эта постоянная величина вычитается и не влияет на результаты, поэтому нет необходимости использовать специальные средства измерения;

некритичность к постоянной погрешности измерения, обусловленной техническими характеристиками средства измерения. Такие требования существенно снижают стоимость технических средств, применяемых для измерения ЭКС;

отсутствие влияния внешних факторов на показания измерения, таких как температура окружающей среды, помехи от бытовых электрических приборов и т.д. Все постоянные помехи в результате измерения самовычитаются;

низкие требования к персоналу, принимающему участие в процессе измерения. Нет необходимости в навыках нахождения биологически активных точек. Электроды можно накладывать на любые участки кожи пациента.

Изолируясь от абсолютных значений ЭКС и принимая за физиологическую норму рост сопротивления в фазе релаксации и уменьшение сопротивления в фазе концентрации, можно строить объекти...