RS51589B

RS51589B - Uređaj za analizu relaksacije u kadama

Info

Publication number: RS51589B
Application number: RS20070308A
Authority: RS
Inventors: Vladimir RANĐELOVIĆ
Original assignee: Vladimir RANĐELOVIĆ
Priority date: 2007-07-17
Filing date: 2007-07-17
Publication date: 2011-08-31
Also published as: WO2009011606A1; EP2164395A1; RS20070308A

Abstract

Uređaj za analizu relaksacije u kadama koji se sastoji od kade za relaksaciju 34, naznačen time, što je emisiona elektroda (44) postavljena na dnu kade sa njene unutrašnje strane, povezana sa generatorom signala (8), dok su prijemne elektrode postavjene na rukohvatima (25, 46) i osloncima za ruke (23, 45) povezane sa kolom za obradu elektrodermalnog signala (14), koje je povezano sa analogno-digitalnim konvertorom (9), koji je dalje povezan sa ulaznim portovima procesorske jedinice (1).Prijava sadrži još 2 zavisna patentna zahteva.

Description

Oblast tehnike na koju se pronalazak odnosi:

Pronalazak se odnosi na oblast merenja fizioloških funkcija u kadama za relaksaciju, sa ciljem utvrđivanja nivoa relaksiranosti korisnika. U nastavku teksta vide se oznake oblasti tehnike na koju se pronalazak odnosi prema medjunarodnoj klasifikaciji patenata

(MKP).

Tehnički problem

Pronalazak rešava problem utvrđivanja nivoa relaksiranosti u kadama za relaksaciju i problem predstavljanja nivoa relaksiranosti korisniku.

Stanje tehnike

Uređaji koji koriste princip cgzosomatskog clektrodermalnog odgovora za merenje nivoa stresa do sada su opisani i primenjeni na više različitih načina.

Dosadašnje stanje tehnike ne uključuje sistem koji se sastoji od relaksacione kade sa postavljenim temperaturnim senzorima i elektrodama za snimanje elektrodermalne (EDA) i elektrokardiografske (EKG) aktivnosti, putem kojih se utvrđuje nivo relaksiranosti korisnika, a zatim, na osnovu utvrđenog nivoa, voda u kadi osvetaljava bojom koja odgovara nivou relaksiranosti korisnika.

Izlaganje suštine pronalaska

Aparat je namenjen snimanju egzosomatske elektrodermalne (EDA) aktivnosti, elektrokardiografske (EKG) aktivnosti i temperature (T) kod korisnika relaksacione kade i ima za cilj utvrđivanje psihičkog stanja korisnika za vreme relaksacije.

Uređaj je koncipiran da, sa elektroda postavljenih na relaksacionoj kadi, snimi EDA i EKG aktivnost, izmeri temperaturu vode i tela korisnika, pa da, na osnovu snimljenih podataka, donese zaključak o psihičkom stanju korisnika i, u skladu sa tim, osvetli vodu u kadi svetlom odgovarajuće boje, ali i da aktivira muziku koja odgovara relaksacionom stanju ispitanika.

U slučaju da uređaj utvrdi da je korisnik u procesu relaksacije, svetlosni izvori (11, Slika 10) obojiće vodu plavo, dok će uređaj aktivirati muziku koja je najpogodnija za dalji tok relaksacije. U slučaju da uređaj utvrdi da korisnik nije ni u trendu uzbuđenja niti u trendu relaksacije, voda se osvetljava zeleno ili žuto, a u slučaju povećanja nivoa uzbuđenosti aktiviraju se žuto-crvcne nijanse. Na ovaj način korisnik može da nauči kako da se relaksira.

Pronalazak predstavlja sistem (Slika l) koji se sastoji od mikroproccsorskog sistema sastavljenog od procesorske jedinice (1). analogno-digitalnog (A/D) konvertora (9) i memorije (2).

Uređaj ima dva varijantna rešenja. prvo od kojih omogućava snimanje samo EDA (elektrodermalna aktivnost) signala, dok drugo varijntno rešenje omogućava snimanje EDA i EKG (elektrokardiografskog) signala sa istih elektroda postavljenih na osloncima zaruke (18, 19, Slika 10) ili rukohvatima relaksacione kade (20-21).

Elektrode postavljene na osloncima za ruke ili rukohvatima kade podeljene su na emisione i prijemne. Emisione elektrode (44, 57, Slika 13) povezane su sa generatorom signala (8) čija je uloga da do elektroda dovede odgovarajući napon koji se koristi za EDA snimanje, ili da dovede nulti potencijal koji se koristi za EKG snimanje u varijantnom rešenju 2. Prijemne elektrode su elektrode na rukohvatima i osloncima koje služe da, sa tela korisnika, detektuju EDA ili EKG signal i da ga odvedu do kola za obradu EDA ili EKG aktivnosti.

Emisione i prijemne elektrode mogu da budu organizovane tako da se kontakt sa kožom pacijenta ostvaruje preko jedne elektrode, preko više elektroda istovremeno, preko vode, ili kombinacijom svih pomenutih vidova kontakta. Ostvarivanje kontakta preko vode vrši se postavljenjem jedne (44, Slika 11) ili više paralelno vezanih elektroda na dnu kade, tako da voda koja se nalazi u kadi ostvaruje dobar električni kontakt sa elektrodom (44). Signal sa elektrode (44) prenosi se, u ovom slučaju, preko vode, do kože korisnika koji leži u kadi.

Varijantno rešenje 1 (Slika 1) podrazumeva da se prijemne elektrode, sa svakog od oslonaca za ruke ili rukohvata, povežu sa po jednim kolom za obradu EDA signala (10-14), koje signal dalje vodi do A/D konvertora (9). Emisione elektrode povezane su sa generatorom signala (8) i mogu da budu postavljene na rukohvatima (24), na osloncima za ruke (22), a mogu da budu izvedene i u formi podvodne elektrode (44, Slika 5, Slika 13). Na ovaj način formira se veći broj paralelno vezanih emisiorih elektroda postavljenih na osloncima za ruke. rukohvatima ili ispod vode koje, s obzirom na to da su međusobno paralelno povezane, čine jednu grupu emisionih elektroda.

Pored emisionih elektroda, prijemne elektrode postavljene su na rukohvatima i osloncima za ruke. Prijemne elektrode sa svakog od rukohvata ili oslonca za ruke međusobno su povezane pa, samim tim, prijemne elektrode sa svakog od rukohvata čine po jednu grupu prijemnih elektroda, svaka od kojih je povezana sa kolom za obradu EDA signala (14-17, Slika 1). Jednostavniji oblik ovog varijantnog rešenja podrazumeva da se prijemne elektrode sa svih rukohvata međusobno spoje i povežu sa jednim kolom za obradu EDA (14) (Slika 2). Na ovaj način formira se samo jedna grupa prijemnih elektroda.

Varijantno rešenje 2 podrazumeva da se izvodi svake od grupa prijemnih elektroda (26-29, Slika 7. Slika 8) odvedu do demultipleksera (31-33, Slika 9). Snimanje EDA signala sa različitih grupa prijemnih elektroda postiže se selekcijom signala preko demultipleksera C (33), sa kojeg se signal vodi do kola za obradu EDA signala (14). Skcniranjem EDA aktivnosti na svim elektrodnim grupama Wl-W4, pronalaze se grupe koje ostvaruju kontakt sa korisnikom. Ove grupe procesor koristi da, preko demultipleksera A i B (31. 32). odvede signal do pozitivnog i negativnog ulaza kola za obradu EKG signala (30). Posle obrade, EKG signal se vodi do A/D konvertora koji ga digitalizuje i prosleduje procesoru (1).

Pored ovoga, sistem je opremljen senzorom za merenje temperature infracrvenim putem Tik(13. Slika 1) koji meri intenzitet infracrvenog (toplotnog) zračenja koje dolazi sa lica i tela korisnika. U okviru sistema postavljen je i najmanje jedan temperaturni senzor TI (12) kojim se meri temperatura vode u kadi. Sistem dalje čine elementi za komunikaciju sa korsnikom koji uključuju LCD (4), tastaturu (3) i generator zvuka (6) sa zvučnicima ili slušalicama (7). Predmetni uređaj sadrži i sisteme za komunikaciju (5) sa računarom ili drugim mikroprocesorskim sistemima.

Kratak opis slika i nacrta

Slika 1 daje prikaz osnovnih elemenata aparata i njihovog povezivanja prema varijantnom rešenju 1 uz mogućnost EDA snimanja preko više kanala Slika 2 daje prikaz osnovnih elemenata aparata i njihovog povezivanja prema varijantnom rešenju 1 i EDA snimanja preko jednog kanala

Slika 3 prikazuje povezivanje u slučaju rukohvata sa po jednom emisionom i jednom prijemnom elektrodom

Slika 4 prikazuje povezivanje u slučaju da se najednom rukohvatu nalazi jedna emisiona elektroda, dok se na drugom rukohvatu nalazi jedna prijemna elektroda Slika 5 prikazuje povezivanje elektroda u slučaju da se kao emisiona elektroda koristi podvodna elektroda, dok se kao prijemne elektrode koriste rukohvati i oslonci za ruke.

svaki od kojih se vezuje sa posebnim kolom za obradu EDA

Slika 6 prikazuje povezivanje elektroda u slučaju da se kao emisiona elektroda koristi podvodna elektroda, dok se kao prijemne elektrode koriste rukohvati i oslonci za ruke, koji se međusobno povezuju i spajaju sa jednim kolom za obradu EDA

Slika 7 daje način povezivanja elektroda prema varijantnom rešenju 2

Slika 8 daje prikaz povezivanja elektroda prema varijantnom rešenju 2 pri čemu se kao emisiona elektroda koristi podvodna elektroda

Slika 9 prikazje način povezivanja elemenata prema varijantnom rešenju 2

Slika 10 prikazuje kadu sa postavljenim elektrodama i ostale elemente sistema

Slika 11 prikazuje kadu sa postavljenim elektrodama na rukohvatima i osloncima za ruke, podvodnom emisionom elektrodom, kao i ostale elemente sistema Slika 12 objašnjava postupak za prikaz nivoa relaksiranosti korisnika putem bojenja vode svetlosnim putem na osnovu analize EDA aktivnosti

Slika 13 prikazuje način povezivanja jedne podvodne emisione elektrode, dva rukohvata sa po jednom prijemnom elektrodom, dva oslonca za ruke sa po jednom prijemnom elektrodom i dva rukohvata sa većim brojem emisionih i većim brojem prijemnih elektroda

Detaljan opis pronalaska

Predmetni uređaj je namenjen snimanju egzosomatske elektrodermalne (EDA) aktivnosti, elektrokardiografske (EKG) aktivnosti i temperature (T) kod korisnika relaksacione kade. Ovo snimanje ima za cilj utvrđivanje psihološkog stanja korisnika u toku relaksacije u kadi. Na osnovu utvrđenog psihološkog stanja, uređaj aktivira svetlosne izvore različite boje, putem kojih menja boju vode u kadi u skladu sa psihološkim stanjem korisnika. Uz pomoć generatora zvuka (6, Slika 1) ili sistema veze (5), uređaj može da aktivira različite vrste muzike kako bi dodatno podstakao relaksaciju.

Uređaj se sastoji od relaksacione kade na kojoj su postavljene elektrode i senzori za merenje temperature. Elektrode su. preko sistema za obradu EDA ili EKG signala povezane sa mikroprocesorskim sistemom unutar kojeg se ovi signali digitalizuju i softverski obrađuju.

Kao što prikazuje Slika 1, centralni deo uređaja je mikroprocesorski sistem koji se sastoji od procesorske jedinice (1), analogno-digitalnog (A/D) konvertora (9) i memorije (2). Većina mikrokontrolera prisutnih na tržištu u jednom kućištu integriše sve tri navedene komponente, pa je, zbog uštede prostora, pogodno koristiti ovako integrisanu verziju opisanih komponenti. A/D konvertor treba da, u slučaju višekanalnog snimanja, ima više analognih ulaza kako bi omogućio uzorkevanje sa više različitih kanala. Mikroprocesorski sistem povezan je i sa čitačem/pisaćem eksterne memorije (43) kao što su (memorijske kartice. CD, DVD i slično) koji se može koristiti za identifikaciju korisnika i beleženje različitih opcija koje korisnik upotrebljava. Eksterna memorija može da čuva i podatke o različitim muzičikim listama koje uređaj aktivira u slučajevima različitih psihičikih stanja korisnika. Mikroprocesorski sistem povezan je sa svim ostalim sistemima koji su, u deljem tekstu, detal jnije objašnjeni.

Uređaj ima dva varijantna rešenja prvo od kojih podrazumeva snimanje samo EDA signala, dok drugo varijantno rešenje podrazumeva snimanje EKG i EDA signala. Kod varijantnog rešenja 1 (Slika 1, Slika 2, Slika 3. Slika 4, Slika 5, Slika 6, Slika 13), signal sa elektroda obrađuje se unutar kola za obradu EDA signala i prosleđuje A/D konvertoru na digitalizaciju. Kod varijentnog rešenja 2 (Slika 7, Slika 8, Slika 9), signali sa elektroda prvo se selektuju selektorima signala (31-33. Slika 9), a zatim prosleđuju sistemu za obradu EDA signala ili sistemu za obradu EKG signala. Na ovaj način se. u varijantnom rešenju 2, postiže mogućnost analize i EDA i EKG signala preko istih elektroda.

1. Elektrode (22-25, Slika 1) su izrađene u formi oslonca za ruke i rukovata (18-21) tako daje na izolacionom materijalu, od kojeg su rukohvati napravljeni, nanesen provodni materijal tako da formira više odvojenih elektroda. U izvesnim slučajevima, rukohvati i oslonci za ruke mogu u celini biti izrađeni od provodnog materijala i postavljeni na telo kade koje je izrađeno od izolacionog materijala. U ovom slučaju (Slika 6), svaki od rukohvata (20, 21) i osloncaca za ruke (18.19) čini po jednu elektrodu.

Elektrode koje su povezane za generator signala čine grupu emisionih elektroda, dok elektrode koje signal sa pacijenta vode do kola za obradu EDA signala ili do selektora signala predstavljaju prijemne elektrode.

Emisione i prijemne elektrode mogu da budu organizovane tako da se kontakt sa kožom pacijenta ostvaruje preko jedne elektrode, preko više elektroda istovremeno, preko vode, ili kombinacijom svih pomenutih vidova kontakta.

Uvarijantnom rešenju 1,koje podrazumeva snimanje EDA aktivnosti bez snimanja EKG signala, savaki od rukohvata obrazuje jednu grupu prijemnih elektroda, svaka od kojih je povezana sa kolom za obradu elektrodermalnog odgovora (14-17). Prijemne elektrode sa svakog rukohvata (23, 25) vode se do posebnog kola za obradu EDA (14-17) sa kojih se signal dalje vodi do višekanalnog A/D konvertora (9). Ovo podrazumeva snimanje EDA aktivnosti preko više kanala (u ovom slučaju četiri).

Jednostavniji slučaj varijantnog rešenja 1 sadrži jednu grupu emisionih elektroda raspoređenih na svim rukohvatima, i samo jednu grupu prijemnih elektroda (Slika 2). a samim tim i samo jedno kolo za obradu EDA signala (14). Ovo podrazumeva snimanje EDA aktivnosti preko jednog kanala.

Još jednostavniji slučaj varijantnog rešenja 1 (Slika 3) podrazumeva da grupa emisionih elektroda broji samo jednu elektrodu (24. 53) na svakom od rukohvata ili oslonaca za ruke, i da postoji samo jedna grupa prijemnih elektroda koja broji samo po jednu elektrodu (25. 54) na svakom od rukohvata.

Najjednostavniji slučaj povezivanja elektroda (Slika 4) podrazumeva da jedan rukohvat sadrži jednu emisionu elektrodu, dok drugi rukohvat sadrži jednu prijemnu elektrodu, što znači da sistem sadrži jednu grupu prijemnih elektroda koja broji samo jednu elektrodu. Da bi se snimanje izvršilo, potrebno je da korisnik jednom rukom dodiruje jedan rukohvat, dok drugom rukom mora da dodirne drugi rukohvat.

Podvodna emisiona elektroda (44. Slika 11) može da dovede signal sa generatora signala (8, Slika 6) i preko vode. U ovom slučaju elektroda (44) se postavlja obično na samo dno kade kako bi u svakom trenutku bila pokrivena vodom čak i kada je nivo vode u kadi nizak. Ova eleku-oda uspostavlja kontakt sa vodom i signal, sa generatora signala (8). preko vode, odvodi do korisnika. U tom slučaju rukohvati i oslonci za ruke (18-21) mogu da sadrže samo po jednu prijemnu elektrodu (23, 25, 45, 46), pri čemu emisionu elektrodu predstavlja voda u kadi. Signal sa prijemnih elektroda, postavljenih na svim osloncima za ruke i svim rukohvatima (18-21), može se odvesti do jednog kola za obradu EDA signala (14, Slika 6). pri čemu se omogućava jednokanalno snimanje sa svih prijemnih elektroda. U slučaju (Slika 5) višekanalnog snimanja, signal sa prijemnih elektroda lociranih na svim rukohvatima i osloncima za ruke (18-21) vodi se do posebnih kola za obradu EDA signala (14-17), posle kojih se signal digitalizuje unutar A/D konvertora (9).

U ovom slučaju (Slika 6), kao i u prethodnom (Slika 4), rukohvati ili oslonci mogu da u cclini budu izrađeni od provodnog materijala, s obziiom na to da svaki od oslonaca ili rukohvata u celini čini po jednu elektrodu.

Slika 13 prikazuje način vezivanja šest prijemnih grupa elektroda sa kojih se signali vode do posebnih kola (14. 15. 16, 17. 55, 56) za obradu EDA signala, posle čega se digitalizuju u okviru A/D konvertora (9). Slika 13 prikazuje dva oslonca za ruke (18, 19) na kojima je postavljena po jedna prijemna elektroda (23, 45). i dva rukohvata (20. 21) sa postavljenom po jednom prijemnom elektrodom (25, 46). Kada rukohvat ili oslonac sadrže samo jednu elektrodu, oni se tada mogu izraditi u celini od provodnog materijala. Na slici su takođe prikazana i dva rukohvata (59, 60), svaki od kojih na sebi sadrži veći broj prijemnih (58) i veći broj emisionih elektroda (57). U slučaju kada rukohvati ili oslonci na sebi sadrže više od jedne elektrode pogodno ih je izraditi od izolacionog materijala na čijoj se površini postavljaju elektrode od provodnog materijala. Emisione elektrode (57) sa oba rukohvata (59, 60) međusobno su spojene provodnikom i dalje povezane sa podvodnom emisionom elektrodom (44), kao i sa generatorom signala (8). Drugim recima, signal *a generatora signala distribuira se preko podvodne elektrode (44), i vode u kadi, do kože korisnika, čime na korisniku obezbeđuje prisustvo napona potrebnog za snimanje EDA signala koji se detektuje preko prijemnih elektroda. Emisione elektrode sa rukohvata (59, 60) takođe distribuiraju napon sa generatora signala samo u trenutku kada korisik nekim delom svog tela dodirne ove rukohvate. Sa druge strane, prijemne elektrode (23, 45. 25, 46, 58) detektuju EDA signal sa korisnika kad kod korisnik dodirne bilo koji od rukohvata ili oslonaca za ruke.

Varijantnorešenje 2 podrazumeva mogućnost istovremenog snimanja EDA i EKG signala (Slika 7, Slika 8). U ovoj varijanti elektrode su povezane tako da postoji jedna grupa emisionih elektroda i najmanje dve grupe prijemnih elektroda, s tim što se, u ovom slučaju, signal sa svake od grupa prijemnih elektroda Wl (26), W2 (27). W3 (28), W4 (29) sa rukohvata i oslonaca za ruke vodi do selektora signala (31-33, Slika 9).

Za razliku od varijantnog rešenja 1 kod kojeg je neophodna jedna grupa emisionih elektroda i najmanje jedna grupa prijemnih elektroda, varijantno rešenje 2 podrazumeva prisustvo jedne grupe emisionih elektroda i najmanje dve grupe prijemnih elektroda. Dve gupe prijemnih elektroda su neophodne s obzirom na činjenicu da se EKG signal može snimiti samo ako sc do kola za obradu EKG signala (30, Slika 9) dovede signal sa leve i signal sa desne ruke korisnika. Zbog toga. u varijantnom rešenju 2. najmanje jedna grupa prijemnih elektroda mora da bude raspoređenja na rukohvatima ili osloncima za ruke sa leve strane korisnika, dok najmanje jedna grupa prijemnih elektroda mora da bude raspoređena na rukohvatima i osloncima sa desne strane korisnika. 2. Sistem za snimanje signala egzosomatskog elektrodermalnog odgovora (Slika 2) sastoji se od generatora signala (8) i kola za obradu elektrodermalnog odgovora (14). Generator signala (8) dovodi napon do korisnika, a kolo za obradu elektrodermalnog signala đetektuje napon sa korisnikovih šaka. obrađuje ga i šalje do A/D konvertora (9). Princip snimanja elektrodermalnog odgovora detaljno je objašnjen u stanju tehnike. On je zasnovan na ideji da se do kože ispitanika dovede određen napon preko jedne elektrode, a da se, preko druge elektrode, postavljene na drugoj kožnoj lokaciji, beleži dobijeni napon koji se, u kolu za obradu elektrodermalnog odgovora, obraduje putem pojačanja i filtracije signala. Suštinski gledano ovom metodom vrši se merenje kožnog otpora. Princip je poznat i pod imenom galvanski otpor kože (Galvanic Skia Response - GSR). Generator signala može da proizvede stalni jednosmerni napon, promenljiv jednosmerni napon i naizmenični napon izuzetno niske frekvencije, svaki od kojih se može koristiti u procesu merenja EDA aktivnosti. Često je pogodno koristiti naizmenični napon niske frekvencije kako bi se smanjili efekti polarizacije elektroda. Generator signala (8) može da proizvede i nulti potencijal koji se koristi u slučaju EKG snimanja.

U varijantnom rešenju 1 (Slika 1) postoje četiri kola za obradu elektrodermalnog odgovora (14-17). Svako od kola vezuje se za jednu grupu prijemnih elektroda čiji izvodi dolaze sa svakog od rukohvata ili oslonca za ruke (18-21).

U varijantnom rešenju 2 (Slika 7. Slika 9), koristi se jedno kolo za obradu elektrodermalnog odgovora (14), do kojeg signal dolazi preko demultipleksera (33), koji može da selektujc signale sa svake od četiri grupe prijemnih elektroda (Wl-W4).

Sistem za obradu signala elektrodermalnog odgovora neprekidno funkcioniše za sve vreme rada aparata, i A/D konvertoru neprekidno dostavlja EDA signal. Sa druge strane, procesorska jedinica aktivira A/D konverziju, čita rezultat konverzije, i u svoju memoriju upisuje dobijenu vrednosl napona, samo za vreme snimanja signala koje se vrši u odgovarajućim vremenskim razmacima (najčešće 10-100ms). Program procesorske jedinice prati rad A/D konvertora i, onog trenutka kada A/D konvertor završi sa očitavanjem napona, procesorska jedinica smešta dobijenu vrednost u memoriju (2). 3. Kolo za obradu EKG signala (30, Slika 9) široko je dostupno na tržištu. Ovo kolo u sebi sadrži EKG pojačavač i filter koji. posle pojačanja signala, vrši njegovu filtraciju propusnikom frekvencija (najčešće 5-40 Hz). U cilju utvrđivanja detaljnijih karakteristika EKG signala primenjuje se filter propusnik frekvencija od 0.05Hz do 150Hz u kombinaciji sa filterom nepropusnikom (noleh filter) frekvencije od 50Hz zbog smetnji iz gradske mreže. Ovako filtriran signal vodi se na ulaz A/D konvertora (9). Kolo za obradu EKG signala neprekidno funkcioniše za sve vreme rada aparata i A/D konvertoru neprekidno dostavlja EKG signal koji se sempluje u vremenskim intervalima definisanim u okviru softvera procesorske jedinice (najčešće 1-1 Oms). Ovako digitalizovan signal smešta se u memoriju, a zatim softverski obraduje radi utvrđivanja srčane frekvencije (HF) i drugih karakteristika signala.

EKG signal može se snimati samo u varijantnom rešenju 2 ovog uređaja. Da bi došlo do snimanja EKG signala, procesor prvo utvrđuje koje od elektrodnih grupa (Wl-W4) ostvaruju kontakt sa korisnikom i, na osnovu toga, selektuje signale sa demultipleksera (31. 32). tako da do pozitivnog ulaza kola za obradu EKG signala (30) dođe signal sa jedne šake korisnika, dok do negativnog ulaza dolazi signal sa druge šake korisnika. 4. Sistem selekcije signala sa elektroda (Slika 7, Slika 9) postoji samo u varijantnom rešenju 2 ovog uređaja i omogućava snimanje EKG i EDA signala. Ovaj sistem se sastoji od tri demultipleksera (31-33) koji mogu biti realizovani puten; elektronskih analognih demultipleksera, prekidača ili selektora signala, a mogu biti realizovani i mehaničkim putem (relejima).

Demultiplekser A (31) ima ulogu da odabere signal sa jedne od grupa prijemnih elektroda (Wl-W4) i da ga sprovede do pozitivnog ulaza kola za obradu EKG signala (30).

Demultiplekser B (32) ima ulogu da odabere signal sa jedne od gnipa prijemnih elektroda (Wl-W4) i da ga sprovede do negativnog ulaza kola za obradu EKG signala (30).

Demultiplekser C (33) ima ulogu da odabere signal sa jedne od grupa prijemnih elektroda (Wl-W4) i da ga sprovede do kola za obradu EDA odgovora (14).

Selekcijom signala na demultiplekserima upravlja procesorska jedinica. Njihova uloga svodi se na to da se pomoću istih elektroda sa rukohvata beleže i EDA i EKG signali.

Za snimanje EKG signala neophodno je da se korisnik, putem elektroda, poveže tako da najmanje jedna emisiona elektroda sa rukohvata do njega dovede nulti potencijal, da leva šaka ostvari kontakt se jednom od grupa (Wl-W2) prijemnih elektroda, dok desna šaka treba da ostvari kontak sa bilo kojom drugom grupom (W3-W4) prijemnih elektroda. U prikazanom primeru koriste se četiri grupe elektroda postavljenih na četriri različita rukohvata. Veći broj grupa elektroda od prikazanog realizuje se postavljenjem većeg broja rukohvata ili oslonaca za ruke i povezivanjem po istom principu.

Nulti potencijal dovodi se do emisionih elektroda preko generatora signala (8). Kontakt sa nultim potencijalom uspostavlja se čim korisnik šakama dodirne rukohvat, a sami tim i makar jednu od emisionih elektroda.

U slučaju primene podvodne emisione elektrode (44, Slika 11), rukohvati i oslonci za ruke (18-21, Slika 8) na sebi mogu da sadrže samo po jednu prijemnu elektrodu (23, 25, 45, 46). sa kojih se. putem izvoda Wl-W4 (26-29), vodi do sistema za selekciju signala (Slika 9). U slučaju primene podvodne elektrode (44, Slika 8), nulti potencijal se, preko generatora signala (8), odvodi do podvodne elektrode (44) koja ga zatim, preko vode, distribuira do korisnika. Princip snimanja EKG signala, i u ovom slučaju, bazira se na već opisanom principu, po kojem nulti potencijal do korisnika dolazi preko vode, da leva šaka ostvaruje kontakt sa izvodima Wl ili W2. dok desna šaka ostvaruje kontakt sa izvodima W3 ili W4.1 u ovom slučaju snimanje EKG signala vrši se po prvom standardnom EKG odvodu.

U početku, procesor izdaje komandu generatoru signala da aktivira odgovarajući naponski nivo za snimanje EDA signala. S druge sirane, procesor, preko selektora (33), vrši sukcesivnu selekciju signala sa elektrodnih grupa Wl-W4 i vodi ga do kola za obradu EDA signala (14). Ovo kolo šalje obrađen EDA signal A/D konvertoru koji ga digitalizuje i prosleđuje procesoru. Na ovaj način vrši se skeniranje izvoda Wl-W4 sa ciljem beleženja EDA aktivnosti na svakom od njih, ali i utvrđivanja na kom od pomenutih rukohvata se nalaze šake korisnika. EDA aktivnost biće prisutna samo na onim grupama čije elektrode dodiruje korisnik.

Pod pretpostavkom da korisnik drži šake na elektrodnim grupama W2 i W4, tada će se, u toku sukcesivne promene (skeniranja) EDA kanala, aktivnost detektovati samo na kanalima C2 i C4 selektora (33). U tom slučaju, procesor započinje sa snimanjem EKG signala tako što selektor (31) postavi u položaj A2, a selektor (32) u položaj B4. Procesor dalje izdaje komandu generatoru signala (8) da do emisionih elektroda dovede nulti potencijal. Na ovaj način do kola za obradu EKG signala (30) dolaze signali sa elektrodnih grupa W2 i W4, odnosno potencijali leve i desne šake ispitanika. Ovim se omogućava da korisnik snimi EKG po prvom standarnom izvodu EKG analize. 5. Sistem za osvetljenje vode namenjen je bojenju vode u skladu sa psihičkim stanjem korisnika. Kada je korisnik u fazi relaksacije voda se boji plavo. U slučaju neutralnog ponašanja voda ima zelenu boju, dok se. pri povećanju uzbuđenosti, voda boji žuto ili crveno. Kada korisnik ne dodiruje elektrode, voda se boji belo.

Sistem za osvetijavanje ima više svetlosnih izvora (11, 49, 52) različite boje. Slika 1 prikazuje tri svetlosna izvora, dok njihov broj može da bude i veći, pri čemu se vezivanje svakog novog svetlosnog izvora odvija po istom principu koji je primenjen i za prikazana tri svetlosna izvora.

Sistem se sastoji od D/A konvertora (37, 47, 50) putem kojih procesorska jedinica (1) ima mogućnost da podešava intenzitet svetlosti, i pojačavačkih stepena (10, 48, 51) čija jc uloga da obezbede odgovarajući napon i struju za svetlosne izvore (11, 49, 52) koji mogu da emituju svetlost plave (P), zelene (Z), crvene (C) ili neke druge boje svetlosti.

Sistemi za osvetljavanje vode u kadi detaljno su obrađeni u stanju tehnike, pri čemu je veliki broj svetlosnih izvora namenjenih ugradnji u kade široko dostupan na tržištu. Svetlosni izvori za podvodnu primenu moraju da ispune uslov da su u kadu ugrađeni na takav da ostvare potpunu izolovanost od vode.

6. Audio sistem se sastoji od generatora zvuka (6) koji je sačinjen od stereo zvučnog dekodera sa pojačavačem povezanog sa procesorskom jedinicom (1), i zvučnicima ili slušalicama (7). Ovo kolo funkcioniše tako što procesorska jedinica, preko generatora zvuka (6), koji u sebi sadrži D/A konvertor, generiše talasni oblik određene frekvencije koji korelira sa nivoom detektovanog uzbuđenja korisnika. Viši nivo stresa dovodi do generisanja zvuka više frekvencije i obrnuto. Korisnik može da trenira kontrolu psihofizičkog stresa slušanjem zvučnog signala. Pored ovoga, audio sistem može da reprodukuje muziku, koja služi za relaksaciju ili pobuđivanje korisnika u zavisnosti od utvrđenog psihičkog stanja. Muzika za reprodukciju čuva se u digitalnoj formi u okviru memorije (2) ili u u okviru spoljne memorije (43). 7. Sistem za merenje temperature korisnika se sastoji od infracrvenog senzora temperature Tjr(13) i klasičnih konduktivnih senzora temperature TI (12).

Temperaturni senzor Tirmeri tcmpearaturu infracrvenim putem, detektovanjem intenziteta infracrvenog zračenja. Ovaj tip senzora dobro je objašnjen u stanju tehnike. Kod predmentog uređaja, ova vrsta senzora postavlja se bilo gde u na kadi tako da senzor bude usmeren ka licu i telu korisnika. Slika 10 prikazuje ovaj senzor (13) montiran na kadi (34).

Veći broj konduktinvih senzora (TI) može se postaviti na različitim lokacijama u okviru kade kako bi merili temperaturu na različitim pozicijama. Slika 1 prikazuje upotrebu jednog ovakvog senzora (TI), iako se veći broj njih može, po istom principu, direkno povezati sa procesorskom jedinicom. Veliki broj temperaturnih senzora omogućava direktno povezivanje sa procesorskom jedinicom pošto u sebi sadrži i A/D konvertor i sistem za komunikaciju sa procesorom. U slučaju upotrebe senzora koji ne podržavaju ovu vezu, potrebno ih je povezati sa A/D konvertorom uređaja. 8. Sistem za komunikaciju sa korisnikom sastavljen je od tastature (3) i displeja (4). Tastatura i LCD vezuju se direktno za procesorsku jedinicu. Za sve vreme rada aparata, procesorska jedinica proverava stanje tastature. Ukoliko se, prilikom provere stanja tastature, utvrdi da je neki taster pritisnut, aktivira se određena procedura. LCD se kontroliše tako što procesorska jedinica, za sve vreme rada aprata, u određenim vremenskim intervalima, ažurira sadržaj LCDa. 9. Sistem za komunikaciju (5) sa drugim mikroprocesorskim sistemima najčešće je interno podržan od strane upotrebljenog mikrokontrolera i pruža podršku za USB, Ethernet, CAN, RS232, RS485, SPI ili drugu vrstu komunikacije. Sistem za vezu omogućava povezivanje sa ostalim mikroprocesorskim uređajima kao što su računar, mobilni telefon, audio sistem i slično.

USB komunikacija ostvaruje se direktnim povezivanjem procesorske jedinice sa USB portom. SPI komunikacija ostvaruje se direktnim povezivanjem procesorske jedinice sa drugim procesorom ili integrisanim kolom koje podržava ovakvu kumunikaciju. Za RS232. CAN, RS458. Ethernet komunikaciju koriste se drajveri u formi integrisanih kola koja se direktno povezuju sa procesorskom jedinicom.

Pored prethodno nabrojanih žičanih komunikacija, sistem za vezu (5) podržava i bežičnu komunikaciju koja se može izvesti bilo kojim RF integrisanim kolom za komunikaciju povezanim sa antenom koja se najčešće realizuje na štampanoj ploči uređaja. Jedna od mogućnosti je i upotreba Bluetooth integrisanog kola koje omogućava radio vezu između dva procesora na kratkim rastojanjima.

Predmetni uređaj namenjen je snimanju egzosomatskog elektrodermalnog odgovora, elektrokardiografske aktivnosti i temperature korisnika u toku relaksacije u kadi. EDA aktivnost javlja se kao posledica promene aktivnosti autonomnog nervnog sistema, čiji nivo raste prilikom nastanka stresnog događaja. U suprotnom slučaju, prilikom pospanosti ili relaksacije, nivo elektrodermalne aktivnosti opada. Elektrokardiografska aktivnost i temperatura se korisite sa istim ciljem, kao podaci koji pružaju dodatne informaije o psihičkom stanju korisnika.

U toku relaksacije u kadi (hidromasažna kada ili slično), softver procesorske jedinice analizira EDA, EKG i temperaturnu aktivnost i zaključuje u kakvom se stanju nalazi korisnik. Na osnovu ove analize, uređaj preduzima određene akcije koje se mogu programirati. Uređaj može da svetiosnim izvorima menja boju vode u kadi i da na taj način signalizira korisniku u kakvom se psihičkom stanju nalazi. I'osmatranjem boja vode korisnik može da nauči da se brže i kvalitetnije relaksira. Kada može da sadrži mlaznice za masažu (36, Slika 10) koje potpomažu relaksacioni proces korisnika.

Za prikaz nivoa relaksacije korisnika samo na osnovu EDA aktivnosti koristi se sledeći postupak (Slika 12). Na već opisan način uređaj očitava (38) vrednosti EDA sa tela korisnika. Izmerene vrednosti EDA se zatim analiziraju (39). Analizom ovih vrednosti utvrđuje se da li EDA signal ima trend mirovanja, rasta ili pada. Ukoliko se utvrdi da EDA signal pada, što znači da se korisnik relaksira, vrši se aktivacija (40) plavog svetla. U slučaju da EDA signal ima trend mirovanja, aktivira se (41) zeleno svetio. U slučaju da EDA signal raste, aktivira se crveno svetio (42).

Uređaj može da se koristi i za odabir muzike koja se reprodukuje preko sopstvenog audio sistema (6, 7). isto tako, preko sistema za komunikaciju (5) sa drugim mikroprocesorskim sistemima, predmetni uređaj može da pošalje signal računaru ili drugom audio sistemu da, u skladu sa psihičim stanjem korisnika, aktivira odgovarajuću muzičku listu.

S obzirom na to da se elektrodermalni odgovor može da snimi preko više kanala, sa više različitih rukohvata, moguće je doneti i zaključak o položaju ruku korisnika. Ovaj podatak se može dodatno iskoristiti za analizu psihičkog stanja.

Claims

1. Uređaj za analizu relaksacije u kadama koji se sastoji od kade za relaksaciju 34,naznačen time,što je emisiona elektroda (44) postavljena na dnu kade sa njene unutrašnje strane, povezana sa generatorom signala (8), dok su prijemne elektrode postavjene na rukohvatima (25, 46) i osloncima za ruke (23, 45) povezane sa kolom za obradu elektrodermalnog signala (14), koje je povezano sa analogno-digitalnim konvertorom (9), koji je dalje povezan sa ulaznim portovima procesorske jedinice (1).

2. Uređaj prema zahtevu 1,naznačen time,da je na rub kade postavljen infracrveni senzor za merenje tepmeraturc (13) koji je povezan sa procesorskom jedinicom (1).

3. Uređaj prema zahtevu 1,naznačen time,daje procesorska jedinica (1), preko svojih izlaznih portova, povezana sa digitalno-analognim konvertorom (37), koji je, preko svog izlaza, povezan sa pojačavačkim stepenom (10), koji je dalje povezan sa svetlosnim izvorom (11) koji osvetljava vodu u kadi.