CC BY
2Зубчук B.I.
доц. кафедри БМ1НТУУ «КП1 iM. 1горя Сжорського»
Соломт А.В.
ст. викладач кафедри БМ1 НТУУ «КП1 iM. 1горя Сжорського»
Штатчева М.В. студентка магктратури НТУУ «КП1» ФБМ1
Каушнян A.I.
струдентка магистратуры НТУУ «КПИ» ФБМ1 Нацюнальний технiчнийутверситет Украти "Кшвський полтехтчний тститут iM. 1.Скорсь-
кого "
ЗАСОБИ ЩЕНТИФ1КАЦ11 ПАРАМЕТР1В РЕФЛЕКСОГЕННИХ ЗОН MEANS OF IDENTIFICATION OF PARAMETERS OF REFLEX ZONES
Zubchuk V.
аssociate Professor of BMINTUU «Igor Sikirsky Kyiv Polytechnic Institute»
Solomin A.
senior lecturer of BMI NTUU «Igor Sikirsky Kyiv Polytechnic Institute»
Shtanicheva M.
Master's student of NTUU "KPI" FBMI Kaushnyan A.
Master's student of NTUU "KPI" FBMI National Technical University of Ukraine "Kyiv Polytechnic Institute named I.Sikorsky"
АНОТАЦ1Я
Контроль стану здоров'я може бути реалiзований за допомогою мониторингу napaMeipiB рефлексо-генних зон. Основними параметрами, яш можуть контролюватися нешвазивними засобами, традицшно е значения бюпотенщалу, електрична проввдшсть, температура, волопсть дослщжуваних зон. Додаткову ш-формацш можна отримати дослвджуючи одночасно шшро-гальвашчну реакщю репрезентативних зон лю-дини.
Реакщя шшри на бiметaлiчнi електроди, виготовлених, наприклад, з цинку та мщ, у виглядi piзницi потенцiaлiв мiж електродами залежить вщ piзних фaктоpiв i у тому числ ввд piвня рН середи мiж електро-дами. У свою чергу piвень рН залежить вщ особливостей обмiнних пpоцесiв, що може бути використане як додатковий параметр для оцшки стану вщповвдних оргашв i систем [1]. Для автоматизованого вимipю-вання i реестраци шшро-гальвашчних потенцiaлiв та одночасно електрично! провщносп дослiджувaних зон запропонована система на бaзi персонального комп'ютера з використанням середовища LabVIEW.
ABSTRACT
Control health status can be implemented by monitoring parameters reflex zones. The main parameters that can be controlled by non-invasive means, traditionally are the value of bioelectric potentials, electrical conductivity, temperature, humidity studied areas. Additional information is available at the same time exploring skin-galvanic reaction of representative zones person.
The reaction of the skin to the bimetallic electrodes for example, such as zinc and copper, as the potential difference between the electrodes, depends on various factors, including the pH environment between the electrodes. In turn, the pH depends on the characteristics of metabolic processes, which can be used as an additional parameter to assess the status of the organs and systems [1]. For automatic measurement and registration of skin-galvanic potential and simultaneously studied electrical conductivity zones proposed system based on the PC environment using LabVIEW.
Ключовi слова: нешвазивна дiaгностикa, рефлексогенна зона, шшро - гальвашчна реакщя, бюпотен-щал, проввдшсть, рН, pефлексодiaгностикa, бюлопчно -активна точка.
Keyword: non-invasive diagnostics, reflexogenous zone, skin - galvanic reaction, biopotential, conductivity, pH, reflex diagnostics, biologically active points.
ВСТУП
Визначення електрофiзичних та бiохiмiчних параметрiв людини е одним iз дieвих методiв екс-прес ^агностики та оцшки функцюнального стану людини. Використання нешвазивних методик вимь рювання зовшштх параметрiв завдяки оперативно-сп i дешевизш дае можливють широкого впрова-дження профшактичного контролю населення та мониторингу стану обстежуваних. Визначення па-
раметрiв специфiчних дiлянок тiла людини, якi ре-презентують вiдповiднi внутршш органи людини, е предметом дослвдження рефлексодiагностики [2], разом з iншими методами дiагностики та штроско-пii дае шформацш про стан органiв i систем людини. Методи рефлексодiагностики, запропоноваш I.Накатанi, Р.Фолем, 1.Брату, К.Акабане, та iх рiзнi модифiкацii' передбачають головним чином вимь рювання бiопотенцiалiв, електрично! проввдносп
та температури репрезентативних точок. 1нформа-щя, отримувана юнуючими методами, може бути доповнена даними про характер метабол1чних про-цес1в у дослвджуваних органах на засадах вим1рю-вання показника рН у вщповвдних репрезентативних точках тша людини. Опосередкованим показ-ником рН дослщжувано! точки може бути значения електрорушшно! сили (ЕРС), яка виникае при вико-ристанш б1метал1чно! пари (наприклад, мшь-цинк або шдь-алюмшщ) у провшному середовищ1, величина яко! якимось чином залежить вш показника рН середовища [4]. Зб1р та реестращя таких даних повинш бути автоматизованими, що обумовлюе не-обхщшсть створення системи з вшповшним техш-чним i програмним забезпеченням.
МЕТА I ЗАВДАННЯ
Метою роботи е створення автоматизованого комплексу для вим1рювання i реестрацп електрич-но! проввдносп та ЕРС репрезентативних точок тша людини.
Актуальшсть роботи полягае в тому, що ниш в1дом1 методи, таш як Накаташ (вим1рювання опору БАТ), не враховували показники шшро-гальвашч-но! реакцп, тому отримувана додаткова шформашя повинна шдвищити достов1ршсть рефлексод1агно-стики.
Для створення тако! системи необх1дно:
- дослвдити шшро-гальвашчш реакцп при ви-користанш б1метал1чно! пари Cu-Zn, визначити д1а-пазон змши ЕРС у р1зних точках тша обстежува-них;
- визначити структуру та шентиф1кувати пара-метри модел1 бюлопчно-активно! точки (БАТ) при використанш б1метал1чно! пари Cu-Zn (Cu-Al);
- розробити методику автоматизованого вимь рювання i реестраци провшносп та ЕРС;
- розробити техшчне та програмне забезпе-чення методики вимiрювання.
АНАЛ1З I ОБРОБКА
Метод Накаташ заснований на шеях схшно! медицини, зокрема на уявленнях про меридiани [5]. Протягом багатьох рок1в Накатанi дослiджував ошр бiологiчно активних точок. В результата вiн прий-шов до висновку про залежшсть цього показника вщ функцiонального стану пов'язаних з ними орга-нiв. Положения цих точок збталося з ходом акупу-нктурних меридiаиiв, тобто лежало на лшях, що мають шдвищену електропровiднiсть. Тому цей метод отримав назву «рюдораку» (вiд японського: гуо - добре, do - (електро) провщшсть, гаки - лiнiя). Накатан розробив зручну i наочну дiагностичну карту, найбiльш оптимальну для лiкарiв, як1 мислять категорiями китайсько! акупунктури. Надалi багато дослiдникiв розробляли численш алгоритми розра-хунку вимiрювань по Накатаиi, як1 дозволяли ште-рпретувати результати в зручному для европейсь-кого лiкаря виглядi.
Шшро - гальванiчна реакцiя (ШГР) - бюелект-рична реакцiя, що рееструеться на поверхнi шк1ри. ШГР розглядаеться як компонент орiентовного рефлексу, оборонних, емоцшних та iнших реакцш ор-ганiзму, i являе собою результат активносп метабо-лiчних процеав. ШГР можна рееструвати з будь-яко! дiлянки шк1ри, але найбшьш iнформативними е акупунктурнi точки та рефлексогенш зони, як1 на-зивають зонами Захар!на-Геда [2].
Для визначення шльшсних параметрiв ШГР дослщжувано! дшянки тiла необхiдно задатись структурою моделi та iдентифiкувати параметри компонентiв модель Оск1льки дiлянка шк1ри прояв-ляе себе як активний двополюсник, лопчно його ек-вiвалентну схему представити як неiдеальне дже-рело струму або напруги [6,7].
Рис. 1 Вимiрювання napaMempie Яг та 1г
На рис. 1 наведена схема вимiрювания параме-трiв моделi дшянки шк1ри, де джерело струму Г i опiр Rг моделюють електричш властивостi досль джувано! дiлянки тша при використанш пари елек-тродiв Cu-Zn [8].
Змiнюючи зовнiшне навантаження Rн та вимь рюючи напругу на електродах при рiзних значен-нях Rн, отримуемо значення напруги иН, як1 вшо-бражають навантажувальну здатнiсть екивалент-ного джерела стуму. За допомогою спiввiдношения
Rг=(Uнхх- Цод)* Ин^)/ Uнi(j), (1)
де инхх - показник вольтметра V без навантаження, Uнi i Ц, - результати вiдповiдно 1-го i ,-го вимiрювання при пiдключеннi навантаження з опором Ин1 або Ин], можна обчислити значення еквi-валентного опору електричного диполя. Для обчис-леного значення отримуемо вадповадне даному вимiрюванню значення е^валентного джерела стуму 1г:
1г= иш(])*(Иг+ Ищ®)/ (Иг Ин1(,)}. (2)
Приклад вимiрювань ШГР шддослщного ввд-повiдно рис.1 виконаний для бiметалiчноl пари Си-Zn. Оч^вана реакцiя шк1ри на бiметалiчну пару може залежати вщ площi електродiв. Тому ШГР до-слвджена для електродiв з площею 1 см2 та 10 см2.
Даш вимiрювань напруги UH для рiзних величин RH наведенi у таблицi 1 для електродiв площею 1 см2 i у таблицi 2 для електродiв площею 10 см2.
Таблиця 1(1см2)
Таблиця 2 (10см2)
Rн(Ом) ин(В) Иг(МОм) 1г(мкА)
да 0,723 0,68* 1,06*
106 0,43 0,68 1,06
105 0,092 0,685 1,05
104 0,01 0,713 1,01
103 0,001 0,722 1,001
Ин(Ом) ЩВ) Иг(МОм) 1г(мкА)
да 0,72 0,446* 1,62*
106 0,5 0,446 1,62
105 0,155 0,364 1,97
104 0,02 0,35 2,06
103 0,002 0,359 2,005
Значення iдентифiкованих параметрiв Rr та Ir розрахованi ввдповвдно виразам (1) i (2). Данi, помь ченi зiрoчкoю*, oтриманi на засадах екстраполяцп.
Аналiз отриманих даних вимiрювань та обчис-лень дозволяе зробити деяк1 попередш висновки:
- еквiвалентний oпiр Rr залежить вiд плoщi електрoдiв та характеризуеться слабкою не лшшнь стю;
- екывалентне джерело струму Ir слабо залежить ввд зовшшнього навантаження i непропор-цiйнo залежить ввд плoщi електрoдiв, що потребуе додаткових дoслiджень i пояснень;
вадносна стабшьшсть параметр1в Rr, I г до-
зволяе зробити висновок, що вони можуть бути ви-користаш як iдентифiкатори стану БАТ i вiдповiдно репрезентованого органу.
Наш метод. Для автоматизованого визначення параметрiв Rг, Iг пропонуеться використати персо-нальний комп'ютер (ПК), аудю виходи якого вико-ристовуються для формування тестових сигналiв, а мшрофонний вх1д - для реестраци вiдгукiв. Схема пiдключення електродiв бiметалiчноl пари наведена на рис.2. Баластний резистор Яо вибираеться у дiапазонi значень Яг (порядку Ш4..Л06 Ом) i одно-часно забезпечуе умови електробезпеки обстежува-них.
Рис. 2. Схема вимгрювання параметргв Яг, 1г: 1^ва звукова колонка; 2-права звукова колонка; 3-мiкрофонний вх1д.
Запрограмований у середовищi LabVIEW[3] тестовий сигнал ит синусовдально! форми з виходу 1 ПК через резистор Я0 подаеться на пластину бiме-талчно! пари i побiлюеться при запертому транзи-сторi УТ м1ж баластним резистором Я0 i вимiрюва-ним опором Яг. Значення напруги ин на входi 3 ПК (без постшно! складово!) рееструеться програмою у базi даних.
За даними вимiрювань обчислюеться значення Яг. дослщжувано! точки:
Яг = Кт ин Яо / (Ит - ин), (3)
де Кт - кoефiцiент, що визначаеться при калiб-руваннi каналу вимiрювання за допомогою зразко-вого сигналу, ит,ин - амплiтуднi значення вщпо-ввдно тестового та вимiрюванoгo сиrналiв.
Для вимiрювання пoстiйнoro значення струму 1г з виходу 1 ПК подаеться напруга ит = 0, а з виходу 2 ПК сигнал на модулятор на транзистoрi VT. При цьому рiзниця пoтенцiалiв ин на вхoдi 3 ПК рееструеться у базi даних i дозволяе обчислити значення
1г:
1г = Кт ин (Ro + Иг) /(RR), (4)
де ин - рiзниця потенщатв, вимiрюваиа при запертому та вщкритому станi транзистору VT [9,10].
Основна програма (рис.4) реалiзуеться в сере-довищi LabVIEW. У вiртуальному пристро! при запуску програми генеруеться звуковий сигнал частотою 10кГц та по черзi виводиться по 1 секундi на контакти аудю-виходу комп'ютера, що вшповша-ють лiвiй та правiй звуковiй колонщ. В той же час через мжрофонний вх1д зчитуеться сигнал вшпо-вiдi, вимiрюеться його значення та збертаеться у
6a3i даних у формат! Excel: 1-ий стовпчик бази да-них - № вимiру по порядку; 2-й стовпчик - значення сигналу з мжрофонного входу, коли сигнал пода-еться на лiву звукову колонку; 3-й стовпчик - значення сигналу з мжрофонного входу, коли сигнал подаеться на праву звукову колонку. 1м'я файлу бази даних система запросить, коли буде натиснута кнопка Stop. За потребою можна перемикати режим роботи експрес-приладу Amplitude and Level Measurements Express VI для вимiрювання максимального амплитудного розмаху сигналу замiсть його середньоквадратичного значення.
Рис. 3. Головний вигляд вжна програми
Таблиця 3
Результат вимпрктання y6a3i даних
№ вимiру Значення сигналу на лiву звукову колонку Значення сигналу на праву звукову колонку
1 0,04016 0,05422
2 0,05874 0,05427
3 0,03924 0,05447
4 0,05889 0,05526
5 0,05893 0,05491
Процес обстеження полягае в тому, що в кож-нiй точцi тiла пацiента вимiрюеться спочатку елек-тричний опiр, а попм потенцiал ШГР, тобто вихш-ний сигнал лiвоl звуково! колонки комп'ютера через резистор Ио подаеться на вимiрювальний електрод i при цьому визначаеться опiр дослщжувано! дшя-нки Иг, а вих1д право! колонки керуе транзистором-
модулятором, i при цьому вимiрюеться потенцiал ШГР (ин). Результат знiмаеться в обох випадках з одше! i пе! ж точки тша пащента, вiн надходить до мiкрофонного входу комп'ютера, вимiрюеться (як було описано раиiше) i записуеться в базу даних.
Рис. 4. Блок^аграма програми вимiрювань
Стд зазначити, що комплекс в цшому потре-буе калiбрування, тобто метрологiчноï noBÎpKH. Це досить легко забезпечуеться пiдключенням до вщ-повiдних входiв калiброваних резисторiв та джерел ЕРС i створенням за результатами повiрочних вимь piB спецiальноï коректуючо1 таблицi.
РЕЗУЛЬТАТИ
В програмному сеpедовищi WorkBench змоде-льований принцип вимipювання Rr i 1г дослщжува-но1 дiлянки тiла обстежуваного. (Засобами WorkBench щ параметри позначенi як Rg, Ig.)
Сигнал функцiонального генератора (рис.4), який моделюе аудiовихiд 1 ПК, через баластний резистор Ro = 106 Ом подаеться на тестовий електрод (Cu). Транзистор VT при цьому закритий. За показ-никами осцилоскопа при ит =1.974В (вiзиp 1) на-пруга на вимipювальному електpодi доpiвнюе Ин = 0.968В. За допомогою виразу (3) обчислюемо значення Rr :
Rr = 0.968 х 106/(1.974 - 0.968) = 960 кОм, тобто з невеликою похибкою щентифжований опip Rg.
а)
б)
Рис.4. Моделювання вимiрювання Кг : а)схема вимiрювання; 6)Um i UH на вiртуальному o^rnocKoni.
Для моделювання вимipювання джерела струму 1г сигнал функцюнального генератора (рис.5,а), який моделюе аудювихщ 2 ПК,
а) б)
Рис.5. Моделювання вимгрювання 1г: а)схема вимгрювання; б)Пн на в1ртуальному осцилоскот.
подаеться на транзистор-модулятор VT, який працюе у ключовому режимi, а з виходу 1 ПК на ба-ластний резистор Ro подаеться Ит=0 В. Модульова-ний сигнал з вимiрювального електрода (Cu) фшсу-еться осцилоскопом (рис.5,б). За показниками ос-цилоскопа рiзниця потенцiалiв на вимiрювальному електродi дорiвнюе U = 183.0379 мВ. За допомо-гою виразу (4) обчислюемо значення Ir: 1г = 0,488 мА.
Дослвдження рiзних зон обстежуваних засвщ-чило, що отр рефлексогенних зон змiнюеться у широкому дiапазонi: Rr = (0,029.,.2,771)*106 Ом, а струм еквiвалентноrо джерела: Ir = (0,022.. .17,98)*10-6 А.
ВИСНОВКИ
Запропонована структура вимiрювально! сис-теми дозволяе без суттевих додаткових витрат (^м ПК необх1дно мати пару електродiв Cu-Zn, або Cu-Al, резистор та транзистор) реалiзувати опе-ративний збiр та накопичення шформацп про стан рефлексогенних зон. Дослвдження за описаною методикою дозволили визначити дiапазон значень опору у рiзних дшянках тiла людини Rr = (0,029...2,771)*106 Ом, як1 використовують вiдомi методи рефлексодiагностики. Крiм того отримана шформащя про властивостi дiлянок шк1ри, як еквь валентного джерела струму Ir = (0,022.17,98)* 10-6 А, який дае додаткову шформацш про функцюна-льний стан рефлексогенно! зони i ввдповщного !й органу. Таким чином, отримана можливють прове-денням вимiрювань та !х статистичною обробкою встановити зв'язок мгж параметрами дослщжува-них зон та станом оргашв i систем.
Список лггератури
1. Что такое рН [Електронний ресурс]. - 2012. - Режим доступу до ресурсу: http://www.tiande-24. ru/articles/details/3 6.
2. Е.Л. Мачерет, И.З. Самосюк / Руководство по рефлексотерапии - Киев: Вища школа., 1984. -304 с. - (Главное издательство).
3. И.З. Самосюк, В.П. Лысенюк / Нетрадиционные методы диагностики и терапии - Киев : Здо-ров'я, 1994г
4. Г.Ч. Махакова «Рефлексодiагностика» / Г.Ч. Махакова, Д.Т. Дичева, Т.А. Одницова, Л.Л. Сигаловская, Т.А Гембицкая, / РМАПО, Москва -1996 р. -173с.
5. Метод Накатани [Електронний ресурс]. -2012. - Режим доступу до ресурсу: http://www.doctor.oost-west.com/nakatany.htm.
6. Шшро-гальвашчна реакщя шшри [Електронний ресурс] // пси-шпаргалка. - 2013. - Режим доступу до ресурсу: http ://psylist. net/slovar/10a19.htm.
7. Е.С. Вельховер, Г.В. Кушнир / Экстероре-цепторы кожи - Кишинев: Штиинца, 1984г.
8. Бюелектричш потенщали [Електронний ресурс] // медична енциклопедiя. - 2014. - Режим доступу до ресурсу: http://medical-enc.com.ua/biotoki.htm.
9. В.А. Березовский, Л.Н. Колотилов / Биофизические характеристики тканей человека - Киев : Наукова думка,1990г
10. С.К. Мещаншов, В.М. Ствак, А.Т. Орлов / Електронш методи i засоби бюмедичних вимiрювань - Ки!в, 2016. - 211 с.
