RU2656558C1 - Device and method for measuring the activity of sweat glands on a finger pad - Google Patents
Device and method for measuring the activity of sweat glands on a finger pad Download PDFInfo
- Publication number
- RU2656558C1 RU2656558C1 RU2017131022A RU2017131022A RU2656558C1 RU 2656558 C1 RU2656558 C1 RU 2656558C1 RU 2017131022 A RU2017131022 A RU 2017131022A RU 2017131022 A RU2017131022 A RU 2017131022A RU 2656558 C1 RU2656558 C1 RU 2656558C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- plate
- control unit
- finger pad
- activity
- opaque
- Prior art date
Links
- 210000000106 sweat gland Anatomy 0.000 title claims abstract description 38
- 230000000694 effects Effects 0.000 title claims abstract description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 27
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 29
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910018503 SF6 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000003570 air Substances 0.000 claims description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000001307 helium Substances 0.000 claims description 2
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052754 neon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N neon atom Chemical compound [Ne] GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 2
- SFZCNBIFKDRMGX-UHFFFAOYSA-N sulfur hexafluoride Chemical compound FS(F)(F)(F)(F)F SFZCNBIFKDRMGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 24
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 2
- 210000003491 skin Anatomy 0.000 description 20
- 208000008454 Hyperhidrosis Diseases 0.000 description 10
- 230000035900 sweating Effects 0.000 description 10
- 230000002996 emotional effect Effects 0.000 description 7
- 210000004243 sweat Anatomy 0.000 description 6
- 208000019901 Anxiety disease Diseases 0.000 description 4
- 230000036506 anxiety Effects 0.000 description 4
- 210000004907 gland Anatomy 0.000 description 4
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 230000003304 psychophysiological effect Effects 0.000 description 3
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 3
- 206010029216 Nervousness Diseases 0.000 description 2
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 2
- 230000036760 body temperature Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- -1 for example Substances 0.000 description 2
- 210000003016 hypothalamus Anatomy 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 230000035479 physiological effects, processes and functions Effects 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 230000003248 secreting effect Effects 0.000 description 2
- 206010001497 Agitation Diseases 0.000 description 1
- 206010022998 Irritability Diseases 0.000 description 1
- 206010037660 Pyrexia Diseases 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 210000003710 cerebral cortex Anatomy 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000002354 daily effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000006252 electrolytic conductor Substances 0.000 description 1
- 210000000750 endocrine system Anatomy 0.000 description 1
- 210000002615 epidermis Anatomy 0.000 description 1
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 230000030214 innervation Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 239000002085 irritant Substances 0.000 description 1
- 231100000021 irritant Toxicity 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 1
- 210000001087 myotubule Anatomy 0.000 description 1
- 210000004126 nerve fiber Anatomy 0.000 description 1
- 210000000653 nervous system Anatomy 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000037311 normal skin Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 230000037081 physical activity Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000008430 psychophysiology Effects 0.000 description 1
- 208000024891 symptom Diseases 0.000 description 1
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
- 238000004148 unit process Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
Abstract
Description
Группа изобретений относится к области физики и может быть использовано в физиологии и медицине для определения психофизического состояния человека на основании измерения активности работы потовых желез на подушечке пальца, в частности к стресс-тестеру.The group of inventions relates to the field of physics and can be used in physiology and medicine to determine the psychophysical state of a person based on measuring the activity of the sweat glands on the fingertip, in particular to a stress tester.
Человек в современном мегаполисе практически постоянно находится в состоянии стресса, что крайне негативно сказывается на его физиологии и приводит ко многим заболеваниям. В то же время известна реакция потовых желез на стресс. Потоотделение является составной частью реакции организма на повышение температуры и другие, внешние и внутренние, включая психологические, факторы и раздражители. Каждая потовая железа имеет мышечные и нервные волокна, обеспечивающие ее работу и контролирующие активность. Работа и активность потовой железы управляется нервной и эндокринной системами. Определенная зона гипоталамуса контролирует температуру тела, регулируя потоотделение. Этот центр реагирует не только на изменение температуры, но и на физическую и эмоциональную активность человека. Таким образом, потоотделение вызывается не только повышением температуры тела, но и другими факторами, среди которых эмоциональное состояние играет главную роль. Потовые железы на кистях рук и ступнях в основном реагируют на эмоциональные стимулы. Есть определенный центр в гипоталамусе, который управляет этими железами. Считается, что этот центр, отличный от центров, регулирующих потоотделение на других частях тела, управляется корой головного мозга и не реагирует на изменения температуры. Эмоциональное напряжение, стресс, практически мгновенно изменяет характер работы потовых желез особенно на ступнях, ладонях и подмышках, приводя к повышенному потоотделению. Неконтролируемое потоотделение является симптомом беспокойства, напряжения, эмоциональной перегрузки, страха. Большинство городских жителей знают, что такое стресс и его негативное влияние на повседневную жизнедеятельность, но не знают, как его измерить. В связи с этим возникает необходимость в методах и устройствах для измерения стресса.A person in a modern metropolis is almost always in a state of stress, which negatively affects his physiology and leads to many diseases. At the same time, the reaction of sweat glands to stress is known. Sweating is an integral part of the body's reaction to fever and other, external and internal, including psychological, factors and irritants. Each sweat gland has muscle and nerve fibers that provide its work and control activity. The work and activity of the sweat gland is controlled by the nervous and endocrine systems. A specific area of the hypothalamus controls body temperature by regulating sweating. This center reacts not only to changes in temperature, but also to the physical and emotional activity of a person. Thus, sweating is caused not only by an increase in body temperature, but also by other factors, among which the emotional state plays a major role. The sweat glands on the hands and feet mostly respond to emotional stimuli. There is a specific center in the hypothalamus that controls these glands. It is believed that this center, different from the centers that regulate sweating in other parts of the body, is controlled by the cerebral cortex and does not respond to temperature changes. Emotional stress, stress, almost instantly changes the nature of the sweat glands, especially on the feet, palms and armpits, leading to increased sweating. Uncontrolled sweating is a symptom of anxiety, tension, emotional overload, and fear. Most city dwellers know what stress is and its negative impact on daily life, but they don’t know how to measure it. In this regard, there is a need for methods and devices for measuring stress.
Так, из уровня техники известно устройство для определения состояния биологического объекта в импульсном электрическом поле высокой напряженности, включающее генератор электрических импульсов, прозрачную пластину, снабженную электродом, выполненным в виде нанесенного на нее слоя оптически прозрачного токопроводящего материала, объектив, оптоэлектронный цифровой преобразователь, компьютер и блок представления информации, при этом выход генератора соединен с электродом, а выход компьютера соединен с входом блока представления информации (Россия №99947, А61В 5/05, 10.12.2010)Thus, a prior art device for determining the state of a biological object in a high-voltage pulsed electric field, including an electric pulse generator, a transparent plate equipped with an electrode made in the form of a layer of optically transparent conductive material deposited on it, a lens, an optoelectronic digital converter, a computer and an information submission unit, wherein the generator output is connected to the electrode, and the computer output is connected to the input of the information submission unit Mations (Russia No. 99947, А61В 5/05, 12/10/2010)
Также из уровня техники известен способ измерения электропроводности поверхности объекта для диагностики физического состояния объекта, основанный на съемке свечения газового разряда вокруг объекта в высокочастотном поле и включающий этап пошагового увеличения подаваемого на электрод напряжение (Франция №2803661, А61В 5/05, 13.07.2001).Also known from the prior art is a method of measuring the electrical conductivity of an object’s surface to diagnose the physical state of an object, based on shooting a glow of a gas discharge around an object in a high-frequency field and including the step of incrementally increasing the voltage supplied to an electrode (France No. 2803661, A61B 5/05, 07/13/2001) .
В качестве наиболее близкого аналога принято устройство и способ для исследования биологических структур с целью диагностики. Устройство содержит две прозрачные пластины, между которыми размещен диэлектрик, на пластины нанесено электропроводящее напыление, напротив пластин размещена камера, соединенная с компьютером, а пластины соединены с высокочастотным генератором. Согласно способу биологический объект прикладывают к внешней пластине, на пластины подается напряжение, получившееся свечение фиксируется камерой и записывается в память компьютера, где изображение обрабатывается и анализируется (Германия №3707338, А61В 5/05, 15.10.1987).As the closest analogue, a device and method for the study of biological structures for diagnostic purposes is adopted. The device contains two transparent plates, between which a dielectric is placed, electrically conductive spraying is applied to the plates, a camera connected to the computer is placed opposite the plates, and the plates are connected to a high-frequency generator. According to the method, a biological object is applied to the outer plate, voltage is applied to the plates, the resulting glow is recorded by the camera and recorded in the computer memory, where the image is processed and analyzed (Germany No. 3707338,
Недостатком наиболее близкого аналога является недостаточная достоверность показаний устройства. Исследуемый объект (подушечку пальца) прижимают непосредственно к стеклянной пластине с электропроводящим напылением и в результате съемки получают изображение свечения газового разряда только в узком пространстве на границе, где палец соприкасается со стеклом. Далее анализу подвергается только полученное кольцеобразное свечение, форма и топография которого зависит от множества факторов: сила нажима, угол прижатия и поворота пальца. Принимая во внимание то, что факторы эти нормируются с большим трудом, а разброс показаний велик, результаты показаний не являются точными.The disadvantage of the closest analogue is the lack of reliability of the readings of the device. The object under investigation (a fingertip) is pressed directly to the glass plate with electrically conductive spraying and as a result of the survey, the image of the glow of the gas discharge is obtained only in a narrow space at the boundary where the finger is in contact with the glass. Further, only the obtained ring-shaped glow is subjected to analysis, the shape and topography of which depends on many factors: pressure force, angle of pressing and rotation of the finger. Taking into account the fact that these factors are normalized with great difficulty, and the range of readings is large, the results of the readings are not accurate.
Также для проведения измерений необходимым условием является полное затемнение пространства, в котором находится подушечка пальца при съемке. В случае проникновения внешнего света в место, где происходит разряд, по причине слабости (тусклости) газового разряда в рамках допустимых величин тока, внешний свет является серьезной помехой для получения достоверных изображений.Also, for measurements, a necessary condition is the complete dimming of the space in which the fingertip is located during shooting. In the case of penetration of external light to the place where the discharge occurs, due to the weakness (dullness) of the gas discharge within the permissible current values, external light is a serious obstacle to obtaining reliable images.
Кроме того, в известном решении не учитывается влияние внешних факторов на показания прибора, в частности температура и влажность, которые оказывают большое влияние на получаемый снимок. При проведении эксперимента и интерпретации результатов обычно необходим эксперт, разбирающийся в работе прибора.In addition, the known solution does not take into account the influence of external factors on the readings of the device, in particular temperature and humidity, which have a great influence on the resulting image. When conducting an experiment and interpreting the results, an expert who is versed in the operation of the device is usually required.
Задачей группы изобретений является устранение указанных недостатков, создание автономного, простого в обращении устройства для повседневного использования, не требующего никаких специальных знаний или предварительного обучения, быстрое получение результатов измерений, повышение достоверности показаний за счет того, что получают изображение всей подушечки пальца, а не только контуров, учитывают влияние влажности и температуры воздуха, увеличение функциональных возможностей устройства и расширение арсенала технических средств. Кроме того, способ позволяет делать снимки при нормальном дневном или комнатном освещении без затемнения пальцев.The objective of the group of inventions is to eliminate these drawbacks, create a stand-alone, easy-to-use device for everyday use that does not require any special knowledge or preliminary training, quickly obtain measurement results, increase the reliability of readings due to the fact that they receive an image of the entire fingertip, and not only circuits, take into account the influence of humidity and air temperature, increasing the functionality of the device and expanding the arsenal of technical means. In addition, the method allows you to take pictures in normal daylight or indoor lighting without darkening the fingers.
Техническим результатом патентуемого решения является повышение точности показаний устройства и результатов измерений активности работы потовых желез на подушечке пальца, возможность проведения измерений без использования светозащитных экранов и отсутствие «человеческого фактора», как оператора или эксперта.The technical result of the patented solution is to increase the accuracy of the readings of the device and the results of measurements of the activity of sweat glands on the fingertip, the ability to take measurements without the use of light shields and the absence of a "human factor" as an operator or expert.
Заявленный технический результат достигается в устройстве для измерения активности работы потовых желез на подушечке пальца, которое содержит стеклянные пластины, расположенные параллельно друг другу с зазором, заполненным газовым диэлектриком, камеру, объектив которой направлен на пластины, и блок управления с источником энергии, при этом пластина, контактирующая с подушечкой пальца, выполнена непрозрачной, а пластина, расположенная между непрозрачной пластиной и камерой, выполнена прозрачной с токопроводящим напылением и соединена с блоком управления.The claimed technical result is achieved in a device for measuring the activity of sweat glands on a fingertip, which contains glass plates parallel to each other with a gap filled with a gas dielectric, a camera whose lens is directed to the plates, and a control unit with an energy source, while the plate in contact with the finger pad is made opaque, and the plate located between the opaque plate and the camera is made transparent with conductive spraying and connected with a control unit.
Благодаря выполнению устройства с двумя стеклянными пластинами, расположенными параллельно друг другу с зазором, заполненным газовым диэлектриком, где пластина, контактирующая с подушечкой пальца, выполнена непрозрачной и без токопроводящих слоев, а пластина, расположенная между непрозрачной пластиной и камерой, выполнена прозрачной с токопроводящим напылением на поверхности, газовый разряд происходит между двумя стеклянными пластинами, а не между стеклянной пластиной и подушечкой пальца. Таким образом, обеспечивается фиксация и анализ свечения всей подушечки пальца, а на результаты измерений не влияют сила нажима, угол прижатия и поворота пальца. Заполнение зазора газовым диэлектриком обеспечивает возможность образование газового разряда между прозрачной пластиной с токопроводящим напылением и непрозрачной пластиной, контактирующей с подушечкой пальца.Due to the implementation of the device with two glass plates located parallel to each other with a gap filled with a gas dielectric, where the plate in contact with the finger pad is made opaque and without conductive layers, and the plate located between the opaque plate and the camera is made transparent with conductive spraying on surface, gas discharge occurs between two glass plates, and not between a glass plate and a finger pad. Thus, the fixation and analysis of the glow of the entire fingertip are provided, and the pressure, the angle of pressing and rotation of the finger do not affect the measurement results. Filling the gap with a gas dielectric allows the formation of a gas discharge between a transparent plate with conductive spraying and an opaque plate in contact with the finger pad.
Кроме того, использование непрозрачной стеклянной пластины, контактирующей с подушечкой пальца, исключает проникновение внешнего света туда, где происходит разряд - в промежуток между двумя стеклянными пластинами, следовательно, исключается влияние внешнего света на результаты измерений и повышается точность результатов измерений.In addition, the use of an opaque glass plate in contact with the fingertip eliminates the penetration of external light where the discharge occurs - in the gap between the two glass plates, therefore, the influence of external light on the measurement results is eliminated and the accuracy of the measurement results is increased.
В частности токопроводящее напыление выполнено на поверхности прозрачной пластины, противоположной стороне, обращенной к непрозрачной пластине, или токопроводящее напыление выполнено на поверхности прозрачной пластины, обращенной к непрозрачной пластине.In particular, conductive spraying is performed on the surface of the transparent plate opposite to the side facing the opaque plate, or conductive spraying is performed on the surface of the transparent plate facing the opaque plate.
В частности камера соединена с блоком управления, а блок управления выполнен с датчиками температуры и влажности, что позволяет учесть влияние внешних факторов на результаты измерений и дополнительно повысить точность измерений активности работы потовых желез на подушечке пальца.In particular, the camera is connected to the control unit, and the control unit is made with temperature and humidity sensors, which allows you to take into account the influence of external factors on the measurement results and further improve the accuracy of measurements of the activity of sweat glands on the fingertip.
В частности блок управления выполнен с USB портом для соединения с компьютером или средством вывода информации, например, дисплеем для отображения результатов измерения.In particular, the control unit is made with a USB port for connecting to a computer or information output means, for example, a display for displaying measurement results.
Блок управления выполнен с возможностью формирования высоковольтных импульсов и регулировки величины напряжения, подаваемого на прозрачную пластину.The control unit is configured to generate high voltage pulses and adjust the magnitude of the voltage supplied to the transparent plate.
В частности в качестве газового диэлектрика использован воздух, инертные или активные газы, например, воздух, азот, углекислый газ, элегаз, гелий, аргон, неон.In particular, air, inert or active gases, for example, air, nitrogen, carbon dioxide, SF6 gas, helium, argon, neon, are used as a gas dielectric.
Технический результат достигается также за счет способа измерения активности работы потовых желез на подушечке пальца с использованием устройства для измерения активности работы потовых желез на подушечке пальца, включающий подачу напряжения на прозрачную пластину с токопроводящим напылением, прижатие подушечки пальца к непрозрачной пластине устройства и фиксацию изображения камерой.The technical result is also achieved by the method of measuring the activity of sweat glands on a finger pad using a device for measuring the activity of sweat glands on a finger pad, including applying voltage to a transparent plate with conductive sputtering, pressing the finger pad to an opaque plate of the device and fixing the image with a camera.
Благодаря подаче напряжения на прозрачную пластину с токопроводящим напылением устройства, прижатию подушечки пальца к непрозрачной пластине устройства и фиксации изображения камерой обеспечивается повышение точности результатов измерений и исключается необходимость затемнения области съемки.By applying voltage to a transparent plate with a conductive spraying of the device, pressing a fingertip on an opaque plate of the device and fixing the image with a camera, the accuracy of the measurement results is improved and the need to darken the shooting area is eliminated.
В частном случае реализации этапы способа повторяют с увеличением напряжения, посредством увеличения времени открывания ключа схемы формирования высоковольтного импульса в блоке управления с шагом 2-5 мкс, получают серию снимков, в которых отражаются степени активности потовых желез с высокой точностью. При этом величину напряжения регулируют открытием-закрытием ключа в схеме формирования высоковольтного импульса.In the particular case of the implementation, the steps of the method are repeated with increasing voltage, by increasing the opening time of the key of the high-voltage pulse generation circuit in the control unit with a step of 2-5 μs, a series of images are obtained in which the degrees of sweat gland activity are reflected with high accuracy. In this case, the voltage value is regulated by opening and closing the key in the high-voltage pulse generation circuit.
Фиксируемое изображение может быть обработано с учетом показаний датчика температуры и влажности, что приводит к дополнительному повышению точности измерений активности работы потовых желез на подушечке пальца.The captured image can be processed taking into account the readings of the temperature and humidity sensors, which leads to an additional increase in the accuracy of measurements of the activity of sweat glands on the fingertip.
Сущность группы изобретений поясняется чертежами.The essence of the group of inventions is illustrated by drawings.
На фигуре 1 представлена фотография подушечки пальца с каплями пота под микроскопом.The figure 1 presents a photograph of a fingertip with drops of sweat under a microscope.
На фигуре 2 - конструктивная схема устройства.In figure 2 is a structural diagram of the device.
На фигуре 3 - изображение свечения газового разряда, полученное заявленным способом с использованием заявленного устройства.Figure 3 - image of the glow of the gas discharge obtained by the claimed method using the claimed device.
На фигуре 4 - изображение свечения газового разряда, полученное известным способом с использованием известного устройства.Figure 4 - image of the glow of the gas discharge obtained in a known manner using a known device.
На фигуре 5 - фрагменты изображений свечения газового разряда, полученные при увеличении напряжения по заявленному способу.The figure 5 - fragments of images of the glow of the gas discharge, obtained by increasing the voltage according to the claimed method.
Известно, что на поверхности кожи человека имеется большое количество пор - отверстий выводных протоков потовых желез на поверхности кожи (см. фиг. 1). Количество потовых желез в коже лица, ладоней - 400-500 желез на 1 см2. Потовая железа состоит из секреторного клубочка (концевого отдела) и более узкого выводного протока, которые соединяют секреторные клубочки с поверхностью кожи. Выводные протоки заполнены жидкостью - потом, проводящей электрический ток. Выделение пота железами осуществляется постоянно. Количество пота в протоках и на поверхности кожи зависит от активности потовых желез.It is known that on the surface of human skin there is a large number of pores - openings of the excretory ducts of the sweat glands on the surface of the skin (see Fig. 1). The number of sweat glands in the skin of the face, palms - 400-500 glands per 1 cm 2 . The sweat gland consists of a secretory glomerulus (end section) and a narrower excretory duct that connect the secretory glomeruli to the skin surface. The excretory ducts are filled with liquid - then, conducting an electric current. Sweat glands are released continuously. The amount of sweat in the ducts and on the surface of the skin depends on the activity of the sweat glands.
Основным фактором, определяющим электрические свойства кожи, является потоотделение. Внешний слой кожи - эпидермис - это хороший нейтральный диэлектрик, в то время как пот - хороший электролитический проводник с малым омическим сопротивлением, электрически связывающий поверхность кожи с внутренностями тела. Суммарное электрическое сопротивление кожи в целом определяется интенсивностью потоотделения, вследствие чего измерение электрических свойств кожи есть метод оценки активности потовых желез.The main factor determining the electrical properties of the skin is sweating. The outer layer of the skin - the epidermis - is a good neutral dielectric, while sweat is a good electrolytic conductor with low ohmic resistance, electrically connecting the surface of the skin with the insides of the body. The total electrical resistance of the skin as a whole is determined by the intensity of sweating, as a result of which the measurement of the electrical properties of the skin is a method for assessing the activity of sweat glands.
У человека в спокойном состоянии потовые протоки заполнены до некоторого среднего уровня, обеспечивающего нормальное увлажнение кожи и охлаждение тела. В состоянии беспокойства, возбуждения, стресса дополнительные объемы потовой жидкости вырабатываются и выбрасываются на поверхность кожи, изменяя электрические свойства и топологию последней.In a person in a calm state, the sweat ducts are filled to a certain average level, providing normal skin hydration and body cooling. In a state of anxiety, agitation, stress, additional volumes of sweat fluid are produced and released to the surface of the skin, changing the electrical properties and topology of the latter.
Отношение активности потовых желез к психофизиологии человека с одной стороны и к электрическим свойствам кожи - с другой, дает возможность с помощью измерения электрических характеристик кожи оценивать (измерять) психофизиологическое состояние человека: при изменении эмоционального состояния человека изменяются электрические свойства кожи.The ratio of the activity of sweat glands to the psychophysiology of man, on the one hand, and the electrical properties of the skin, on the other hand, makes it possible to evaluate (measure) the psychophysiological state of a person by measuring the electrical characteristics of the skin: when the emotional state of a person changes, the electrical properties of the skin change.
Такие изменения проводимости кожи происходят не на всей поверхности, а в основном на коже лица, ладоней, ступней и подмышками, где расположены специальные железы с определенной иннервацией, чувствительные к изменениям психологического состояния. При наступлении эмоциональных состояний (страх, беспокойство, тревога, волнение, смятение, возбуждение, нервозность, раздражительность и пр.) вначале меняется, чаще всего, усиливается, потоотделение на ладонях и ступнях, а особенно на подушечках пальцев. Зоны потоотделения соответствуют чувствительным рецепторам, плотно расположенным на подушечках пальцев.Such changes in skin conduction do not occur on the entire surface, but mainly on the skin of the face, hands, feet and armpits, where special glands with a certain innervation are located, sensitive to changes in the psychological state. When the onset of emotional states (fear, anxiety, anxiety, excitement, confusion, agitation, nervousness, irritability, etc.) initially changes, most often, increases, sweating on the palms and feet, and especially on the fingertips. Sweating zones correspond to sensitive receptors tightly located on the fingertips.
Для проведения измерений активности потовых желез используют газовый разряд.To measure the activity of sweat glands, a gas discharge is used.
Газовый разряд - совокупность процессов, возникающих при протекании электрического тока через вещество, находящееся в газообразном состоянии. Разряд возникает в газообразном веществе между электродами при больших (более 30 кВ/см при атмосферном давлении) разностях потенциалов (напряжениях). Газовый разряд в газообразном веществе вызывает излучение видимого света. Электродами, между которыми возникает разряд, могут служить любые, проводящие ток, объекты.Gas discharge - a set of processes that occur when an electric current flows through a substance in a gaseous state. A discharge occurs in a gaseous substance between the electrodes at large (more than 30 kV / cm at atmospheric pressure) potential differences (voltages). A gas discharge in a gaseous substance causes the emission of visible light. The electrodes between which the discharge occurs can be any objects that conduct current.
Для получения и фиксирования газового разряда используют устройство для измерения активности работы потовых желез на подушечке пальца, которое в частном случае реализации согласно фигуре 2 содержит корпус 1 с кольцевой оправой 2. Корпус может быть выполнен конусообразной или цилиндрической формы из пластика. В кольцевой оправке 2 параллельно друг другу одна над другой закреплены стеклянные пластины 3 и 4, разделенные зазором, заполненным диэлектрическим газообразным веществом, например, воздухом, любым активным или инертным газом. С внешней стороны оправки 2 закреплена непрозрачная, не пропускающая свет, стеклянная пластина 3, контактирующая с подушечкой пальца. Благодаря чему разряд происходит в объеме, полностью затемненном непрозрачным, например, черным стеклом, и подушечка пальца и место ее соприкосновения со стеклом не требуют дополнительного внешнего затемнения. С внутренней стороны оправки 2 закреплена прозрачная стеклянная пластина 4, соединенная с блоком управления. Блок управления (на фигурах не показан) может быть подключен к внешнему источнику энергии или содержать аккумулятор. Одна из поверхностей прозрачной пластины 4, противоположная стороне, обращенной к непрозрачной пластине, 3 или обращенная к непрозрачной пластине, имеет токопроводящее напыление с сопротивлением 10-100 Ом/см. Стеклянные пластины могут быть выполнены из стекла марки ВК7. Прозрачная пластина 4 с токопроводящим напылением соединена с вторичной обмоткой трансформатора высокого напряжения, первичная обмотка которого запитана от схемы формирования высоковольтного импульса блока управления.To obtain and fix a gas discharge, a device is used to measure the activity of sweat glands on a finger pad, which in the particular case of implementation according to figure 2 comprises a
В корпусе установлена камера 5 (цифровая), объектив которой направлен на стеклянные пластины 3 и 4.A camera 5 (digital) is installed in the housing, the lens of which is directed to
Блок управления содержит плату со схемой формирования высоковольтных импульсов и трансформатор, первичная обмотка которого запитана от схемы формирования высоковольтного импульса.The control unit contains a circuit board with a circuit for generating high voltage pulses and a transformer, the primary winding of which is powered from a circuit for generating a high voltage pulse.
В частности камера соединена с блоком управления, а блок управления выполнен с датчиками температуры и влажности (на фигурах не показаны), что позволяет учесть влияние внешних факторов на результаты измерений и дополнительно повысить точность измерений активности работы потовых желез на подушечке пальца.In particular, the camera is connected to the control unit, and the control unit is made with temperature and humidity sensors (not shown in the figures), which allows you to take into account the influence of external factors on the measurement results and further improve the accuracy of measurements of the activity of sweat glands on the fingertip.
В частности блок управления выполнен с USB портом для соединения с компьютером или средством вывода информации, например, дисплеем для отображения результатов измерения.In particular, the control unit is made with a USB port for connecting to a computer or information output means, for example, a display for displaying measurement results.
Камера 5 может быть цифровой и/или для черно-белой съемки.
Способ в частном случае его реализации осуществляют следующим образом.The method in the particular case of its implementation is as follows.
1. Подают на токопроводящий слой стеклянной пластины импульсный ток (напряжение), величина тока регулируется длительностью открытия ключа. Ключ открывается на время 15 мкс - 40 мкс с частотой 1 кГц, длительность каждой серии 30-60 мс.1. A pulse current (voltage) is applied to the conductive layer of the glass plate, the current value is regulated by the duration of the key opening. The key is opened for a time of 15 μs - 40 μs with a frequency of 1 kHz, the duration of each series is 30-60 ms.
2. Подушечку пальца прижимают к поверхности непрозрачного стекла устройства для измерения активности работы потовых желез на подушечке пальца.2. The finger pad is pressed against the surface of the opaque glass of the device for measuring the activity of sweat glands on the finger pad.
Поскольку поверхность подушечки пальца представляет собой диэлектрик, на котором расположены «контактные площадки» - поры, заполненные проводящей жидкостью с протоками, выходящими на поверхность кожи, именно на них образуется газовый разряд и возникает вызванное им свечение.Since the surface of the fingertip is a dielectric on which the “contact pads” are located - pores filled with a conductive fluid with ducts extending to the skin surface, it is on them that a gas discharge forms and the glow caused by it arises.
Чем больше активность потовых желез, тем больше пота скапливается в протоках и на поверхности кожи - тем более электропроводным является рассматриваемый участок кожи. Чем больше площадь поверхности, проводящей электричество, тем ярче свечение газового разряда, образующегося на ней. Сказанное выше в совокупности означает, что наблюдается свечение, напрямую вызванное активностью отдельных, или небольших связанных групп, потовых желез.The greater the activity of sweat glands, the more sweat accumulates in the ducts and on the surface of the skin - the more electrically conductive is the area of skin under consideration. The larger the surface area that conducts electricity, the brighter the glow of the gas discharge formed on it. The aforementioned in the aggregate means that there is a luminescence directly caused by the activity of individual or small connected groups of sweat glands.
3. Фиксируют двухмерное изображение свечения газового разряда на подушечке пальца, выполняя снимок посредством цифровой камеры.3. A two-dimensional image of the glow of the gas discharge is fixed on the fingertip, taking a picture using a digital camera.
4. Сохраняют снимок.4. Save the picture.
5. Повторяют этапы измерений 3-10 раз в зависимости от требуемой точности и отведенного на измерение времени с изменением времени открытия ключа, регулируя таким образом напряжение на пластине, с шагом 2-5 мкс от начального (15 мкс) в зависимости от количества этапов, что дополнительно увеличивает достоверность показаний. Диапазон изменения напряжения от 3 до 5 кВ. В каждом измерении получают серию снимков (см. фиг. 5а), сделанных с разной длительностью открытия ключа (таким образом, при разных напряжениях на пластине), в которых отражаются степени активности потовых желез с высокой точностью. На фигуре 5 видно, что наиболее активные области начинают светиться первыми и, по мере повышения напряжения, к ним присоединяются менее активные участки. При этом работа схемы формирования высоковольтных импульсов, следующих и регулируемых в процессе измерения, управляется блоком управления.5. Repeat the measurement steps 3-10 times depending on the required accuracy and the time allotted for measurement with a change in the key opening time, thereby adjusting the voltage on the plate, in steps of 2-5 μs from the initial (15 μs) depending on the number of steps, which further increases the reliability of the testimony. The voltage variation range is from 3 to 5 kV. In each measurement, a series of images is obtained (see Fig. 5a) taken with different key opening times (thus, at different voltages on the plate), which reflect the degrees of sweat gland activity with high accuracy. Figure 5 shows that the most active areas begin to glow first and, as the voltage increases, less active areas join them. In this case, the operation of the circuit for generating high-voltage pulses, following and regulated during the measurement process, is controlled by the control unit.
6. Анализируют полученные снимки согласно тому, что психофизиологическое состояние человека отражается на работе потовых желез. Поскольку работа потовых желез приводит к росту проводимости кожи, а разряды концентрируются на участках с более высокой проводимостью, появляется связь между яркостью свечения участка и интенсивностью работы желез на нем.6. Analyze the obtained images according to the fact that the psychophysiological state of a person is reflected in the work of the sweat glands. Since the work of sweat glands leads to an increase in the conductivity of the skin, and the discharges are concentrated in areas with higher conductivity, a connection appears between the brightness of the glow of the site and the intensity of the glands on it.
В частности после выполнения снимка цифровой камеры, полученное оптическое изображение может быть передано в блок управления, например микроконтроллер на базе МК STM32F446, который также получает информацию с датчиков температуры и влажности. Блок управления обрабатывает информацию по запрограммированным алгоритмам и передает изображение в виде массива данных обрабатывающему компьютеру, например под управлением операционных систем общего назначения Windows или Linux, для передачи используется шина USB.In particular, after taking a picture of a digital camera, the obtained optical image can be transferred to a control unit, for example, a microcontroller based on MK STM32F446, which also receives information from temperature and humidity sensors. The control unit processes the information according to the programmed algorithms and transmits the image as an array of data to the processing computer, for example, under the control of general-purpose operating systems Windows or Linux, the USB bus is used for transmission.
Далее изобретения поясняются с помощью примеров.The invention is further illustrated by way of examples.
Пример 1. Использовали заявленное устройство. При прижатии подушечки пальца к стеклянной непрозрачной пластине 3 газовый разряд происходит между двумя стеклянными пластинами 3 и 4, расположенными одно над другим и разделенными воздушным зазором, в области непосредственно под всей подушечкой пальца. При этом сила нажима, угол прижатия и поворота пальца не оказывают влияния на газовый разряд и, следовательно, на анализируемое изображение. Изображение, полученное с цифровой камеры 5, представлено на фигуре 3. Согласно изобретению анализируется зона подушечки пальца, выделенная рамкой, заведомо полностью прижатая к стеклу.Example 1. Used the claimed device. When the finger pad is pressed against the glass
Структура полученного изображения отражает активность потовых желез. Именно эта информация является входными данными для последующего анализа. Как рассматривалось выше, изображение отображает психофизиологическое состояние человека в момент съемки. Топографический анализ изображения производится при помощи программного обеспечения.The structure of the resulting image reflects the activity of sweat glands. This information is the input to subsequent analysis. As discussed above, the image reflects the psychophysiological state of a person at the time of shooting. Topographic image analysis is performed using software.
Пример 2. Использовали устройство, в котором напряжение подается на стеклянную пластину с токопроводящим слоем, соприкасающуюся с подушечкой пальца. Газовый разряд образуется по границе, где подушечка пальца прекращает соприкасаться с поверхностью стекла, в узком пограничном зазоре между пальцем и стеклом и фиксируется на камеру, объектив которой направлен на пластины. На фигуре 4 представлено изображение, получаемое с камеры и анализируемое при использовании указанного устройства.Example 2. Used a device in which voltage is applied to a glass plate with a conductive layer in contact with the fingertip. A gas discharge is formed along the boundary where the finger pad stops contacting the surface of the glass in a narrow boundary gap between the finger and the glass and is fixed to the camera, the lens of which is directed to the plates. The figure 4 presents the image obtained from the camera and analyzed when using the specified device.
Из фигур 3 и 4 видно, что в заявленном способе с помощью заявленного устройства удается получить изображение всей подушечки пальца, а не только кольцеобразное свечение на границе, где палец соприкасается со стеклом. Следовательно, анализируется вся зона подушечки пальца, что повышает точность показаний устройства и результатов измерений активности работы потовых желез на подушечке пальца.From figures 3 and 4 it can be seen that in the inventive method, using the inventive device, it is possible to obtain an image of the entire fingertip, and not just an annular glow at the border where the finger is in contact with the glass. Therefore, the entire area of the fingertip is analyzed, which increases the accuracy of the readings of the device and the results of measurements of the activity of sweat glands on the fingertip.
Таким образом, заявленные устройство и способ для измерения активности работы потовых желез на подушечке пальца позволяют повысить точность показаний устройства и результатов измерений активности работы потовых желез на подушечке пальца.Thus, the claimed device and method for measuring the activity of the sweat glands on the fingertip can improve the accuracy of the readings of the device and the results of measurements of the activity of sweat glands on the fingertip.
Claims (13)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017131022A RU2656558C1 (en) | 2017-09-04 | 2017-09-04 | Device and method for measuring the activity of sweat glands on a finger pad |
| PCT/RU2017/000804 WO2019045593A1 (en) | 2017-09-04 | 2017-10-31 | Device and method for measuring activity of the fingertip sweat glands |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017131022A RU2656558C1 (en) | 2017-09-04 | 2017-09-04 | Device and method for measuring the activity of sweat glands on a finger pad |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2656558C1 true RU2656558C1 (en) | 2018-06-05 |
Family
ID=62559939
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017131022A RU2656558C1 (en) | 2017-09-04 | 2017-09-04 | Device and method for measuring the activity of sweat glands on a finger pad |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2656558C1 (en) |
| WO (1) | WO2019045593A1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111157514A (en) * | 2019-12-26 | 2020-05-15 | 新绎健康科技有限公司 | Energy detection device based on GDV |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3707338A1 (en) * | 1987-03-07 | 1987-10-15 | Strzempa Depre Michael Dr | Method for evaluating on physical grounds the luminous phenomena appearing in the case of the Kirlian effect |
| SU1664286A1 (en) * | 1989-07-11 | 1991-07-23 | Центр Научно-Технического Творчества Молодежи "Квант" | Device for recording gas discharge glow in biological objects |
| RU2072791C1 (en) * | 1991-11-21 | 1997-02-10 | Ростовский научно-исследовательский институт акушерства и педиатрии | Apparatus for monitoring gas discharge glow of biological object |
| RU67839U1 (en) * | 2007-06-07 | 2007-11-10 | Эдвард Владимирович Крыжановский | DEVICE FOR DETERMINING HUMAN STATE |
| US9289152B2 (en) * | 2007-03-16 | 2016-03-22 | Advanced Bioresearch And Technology, S.A. | Device to detect malignant processes in living organisms |
| US20170038401A1 (en) * | 2011-09-25 | 2017-02-09 | Theranos, Inc. | Systems and methods for multi-analysis |
-
2017
- 2017-09-04 RU RU2017131022A patent/RU2656558C1/en not_active IP Right Cessation
- 2017-10-31 WO PCT/RU2017/000804 patent/WO2019045593A1/en active Application Filing
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3707338A1 (en) * | 1987-03-07 | 1987-10-15 | Strzempa Depre Michael Dr | Method for evaluating on physical grounds the luminous phenomena appearing in the case of the Kirlian effect |
| SU1664286A1 (en) * | 1989-07-11 | 1991-07-23 | Центр Научно-Технического Творчества Молодежи "Квант" | Device for recording gas discharge glow in biological objects |
| RU2072791C1 (en) * | 1991-11-21 | 1997-02-10 | Ростовский научно-исследовательский институт акушерства и педиатрии | Apparatus for monitoring gas discharge glow of biological object |
| US9289152B2 (en) * | 2007-03-16 | 2016-03-22 | Advanced Bioresearch And Technology, S.A. | Device to detect malignant processes in living organisms |
| RU67839U1 (en) * | 2007-06-07 | 2007-11-10 | Эдвард Владимирович Крыжановский | DEVICE FOR DETERMINING HUMAN STATE |
| US20170038401A1 (en) * | 2011-09-25 | 2017-02-09 | Theranos, Inc. | Systems and methods for multi-analysis |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2019045593A1 (en) | 2019-03-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5952585A (en) | Portable pressure sensing apparatus for measuring dynamic gait analysis and method of manufacture | |
| US20180192940A1 (en) | Pain measuring device | |
| WO2018120165A1 (en) | Pulse condition detection apparatus and method | |
| CN111157514A (en) | Energy detection device based on GDV | |
| RU2656558C1 (en) | Device and method for measuring the activity of sweat glands on a finger pad | |
| US20060178661A1 (en) | System for the stimulation of acupuncture points | |
| US7869636B2 (en) | Method for determining the anxiety level of a human being | |
| Adenekan et al. | Feasibility of smartphone vibrations as a sensory diagnostic tool | |
| JPH0242496B2 (en) | ||
| Jȩdrzejewska-Szczerska et al. | System supporting behavioral therapy for children with autism | |
| RU2303391C2 (en) | Device for estimating state of biological object | |
| DE60105388T2 (en) | Method and device for determining the physical properties of an object | |
| RU2071757C1 (en) | Device for carrying out reflexotherapy | |
| Oliinyk et al. | Modernization of gas discharge visualization for application in medical diagnostics | |
| Morello et al. | Feasibility Study of Pain Assessment by using Thermography | |
| RU67839U1 (en) | DEVICE FOR DETERMINING HUMAN STATE | |
| RU2699929C1 (en) | Method of measuring stress level | |
| EP4223212A1 (en) | Apparatus, methods and computer programs for generating pain profiles | |
| RU2161904C2 (en) | Method and device for diagnosing human electrophysiologic state | |
| RU41626U1 (en) | DEVICE FOR DETERMINING HUMAN ANXIETY LEVEL | |
| US20230240597A1 (en) | Apparatus, methods and computer programs for generating pain profiles | |
| CN113712501B (en) | Method and system for detecting synchronous change of eye and brain data | |
| RU2154407C2 (en) | Device for examination of bioobject | |
| RU2550015C1 (en) | Method of acupuncture diagnostics | |
| Naka et al. | Dynamics of skate horizontal cells. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190905 |