一種調理人體機能的仿生物電儀器及方法

2023-05-20 18:19:51 2

專利名稱：一種調理人體機能的仿生物電儀器及方法
技術領域：
本發明涉及電子儀器，尤其涉及一種調理人體機能的仿生物電儀器及方法。
背景技術：
人體的兩大指揮系統為腦垂體和下丘腦，其中，腦垂體下方的一小串神經 細胞調節著人體的生物鐘，而下丘腦發出的生物電指揮系統，通過神經指揮體 內的動作，下丘腦同時還具有調節腦垂體的功能。神經傳導依賴於人體內微弱 的生體電流，隨著年齡的增長，生體電流越來越小，從而使得細胞活力降低、 新陳代謝紊亂以及細胞之間通話的訊號退化，進而導致了皮膚老化。
在自然界環境受到破壞和大氣汙染越來越嚴重的當今時代，自然界電壓逐 漸消失，對人體電流造成很壞的影響，同時，營養不良、體內某些元素不足或 超標、長期接觸某些有害物質、外傷、手術後遺症、長期服藥、電磁輻射、運 動不足或過量、睡眠不足或過長，精神緊張、生氣等因素也影響了生體電流的 正常流通。 一旦生體電流遭到破壞，就會造成信息傳遞障礙，導致人體體質下 降，使人體處於亞健康狀態。如果不及時改善亞健康狀態，就有可能出現真正 的疾病。
為了恢復人體內受損的生物電流，目前通常是仿體內的生物電流，利用儀 器從外部將仿生物電流施加到人體，以此來激活神經細胞，恢復其傳導功能。 目前採用的調理人體機能的儀器的工作原理如圖1所示，單片機中儲存有調理 方案，單片機控制電路向升壓電路和輸出電路發出控制命令，該控制命令經過 升壓電路和輸出電路處理後，產生所需的脈沖強度、寬度以及脈衝頻率，並通 過輸出電路輸出到人體，通過刺激人體特定部位，來激活神經細胞，恢復人體 內生物電的平衡。
但是，受單片機固定程序的限制，現有的調理人體機能的儀器輸出的脈衝寬度都是恆定的，脈衝頻率也只是恆定在幾個固定的數值。

發明內容
為了解決現有調理人體機能的儀器輸出仿生物電波的脈沖寬度以及脈衝
頻率恆定的缺陷，本發明提供了一種調理人體機能的仿生物電的儀器，包括 單片機控制電路、升壓電路、輸出電路，還包括
輸入模塊，用於向工控板輸入用戶指令；
工控板，包括
第一保存才莫塊，用於保存多個包括電調理信號目標參數的調理方案；和 選擇模塊，根據用戶指令從所述多個調理方案中選擇一個第 一調理方案並 發送；
所述單片機控制電路包括
第二保存模塊，用於接收並保存所述第一調理方案；和
處理模塊，用於根據所述第一調理方案中的所述電調理信號目標參數分別 產生升壓電路和輸出電路的控制信號；
所述升壓電路和輸出電路分別用於根據所述單片機控制電路輸出的對應 的控制信號進行處理，由所述輸出電路的各輸出通道電路輸出符合所述第一調 理方案的電調理信號。
所述調理人體機能的儀器還包括
電流檢測電路，用於獲取所述電調理信號進行處理並將處理後的電調理信 號反饋到所述單片機控制電路； 所述單片機控制電路還包括
第二處理模塊，用於採集所述電流檢測電路反饋的處理後的電調理信號得 到等效輸出電流；
控制模塊，用於在等效輸出電流小於預設電流值時關閉所述升壓電路和輸 出電路。
所述用戶指令包括通道號、運行時間、電調理信號目標參數。 所述電調理信號目標參數包括脈衝強度、寬度和頻率。
所述寬度隨頻率的變化而變化。所述電調理信號目標參數為仿人體生物電波的參數。 所述電調理信號為恆流輸出。 所述電調理信號為仿腦波信號。 所述輸出通道電路單獨控制。 所述調理方案相互組合。
所述的調理人體機能的儀器還包括顯示模塊，用於顯示單片機中保存的所 述調理方案的狀態信息。
本發明還提供了一種調理人體機能的方法，包括 輸入模塊向工控板輸入用戶指令；
工控板根據用戶指令從保存的多個包含電調理信號目標參數的調理方案 中選擇一個第一調理方案並發送；
單片機控制電路接收並保存所述工控板發送的所述第一調理方案；
根據所述第一調理方案中的所述電調理信號目標參數分別產生升壓電路 和輸出電路的控制信號；
升壓電路和輸出電路分別根據所述單片機控制電路輸出的對應的控制信 號進行處理，由所述輸出電路輸出符合所述第一調理方案的電調理信號。
所述升壓電路和輸出電路分別根據所述單片機控制電路輸出的對應的控 制信號進行處理，由所述輸出電路輸出符合所述第一調理方案的電調理信號的 步驟之後還包括
獲取所述電調理信號進行處理並將處理後的電調理信號反饋到所述單片 才幾控制電路；
所述單片機控制電路釆集所述電流檢測電路反饋的處理後的電調理信號 得到等效輸出電流；
i等效輸出電流小於預設電流值時關閉所述升壓電路和輸出電路。
所述用戶指令包括通道號、運行時間、電調理信號目標參數。
所述電調理信號目標參數包括脈衝強度、寬度和頻率。
所述寬度隨頻率的變化而變化。
所述電調理信號目標參數為仿人體生物電波的參數。
所述電調理信號為恆流輸出。所述電調理信號為仿腦波信號。 所述輸出通道電路單獨控制。 所述調理方案相互組合。
所述輸入模塊向工控板輸入用戶指令的步驟之前，還包括 通過網絡更新調理方案並保存至本地硬碟。 與現有技術相比，本發明具有以下有益效果
(1) 本發明採用先進的工控技術，利用較大的硬碟存儲空間，將預先設 置好的不同脈沖寬度和脈衝頻率以及脈衝強度進行組合的方案存儲在硬碟中， 根據不同方案的組合，來有效的激活細胞，從而改善人體亞健康狀態並能夠有 效的抗衰老；
(2) 脈寬自動隨頻率的變化而變化，避免之前由於頻率變化而脈寬固定 不變引起的用戶的不適；
(3) 每臺儀器的每組輸出通道可單獨調控，互不幹擾；
(4) 利用其人機互動的界面，實時的查詢當前採用的方案以及輸入其它 不同的方案，提高了適用範圍；
(5) 增設檢測電路，使用時更為安全，避免之前由於導線或貼片等接觸 不良而使患者有強烈的刺痛感；
(6) 本發明還可通過網絡實現遠程醫療功能，從而更有效的為用戶提供
服務。


圖1為現有調理人體機能仿生物電的儀器的工作原理示意圖2為本發明的工作原理圖3為本發明的功能電路部分的控制電路圖4為本發明的功能電路部分的升壓電路圖5為本發明的功能電路部分的輸出電路圖6為本發明的電流檢測電路的電路圖7為本發明的方法流程圖。
具體實施例方式
本發明在總結了現有調理人體機能的儀器優點的基礎上，結合現有成熟的 工業控制技術及遠程控制技術，提出了一種用於調理人體亞健康及抗衰老的仿 生物電儀器。本發明利用工控板的大容量硬碟存儲更多的調理方案，並利用輸 入裝置滑鼠和鍵盤隨時改變輸入的方案。
本發明可產生35種仿人體細胞的生物電波，用仿生物電波信號代替腦電 波信號來刺激大腦周圍神經，使人體中的腦垂體和下丘腦發出的因人成長而逐 漸衰弱的重要信號恢復平衡，並通過調節人體細胞膜電位來調控細胞膜的通透 率及細胞的功能，起到調節人體亞健康和抗衰老的功效。
下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作進一步詳細說明。
如圖2所示，圖2為本發明的工作原理圖，圖2中包括I和II部分，其 中I部分為主控制部分，該部分包括
工作於標準X86平臺的工控板、鍵盤、滑鼠、顯示器等。II部分為功能 電路部分，包括單片機控制電路、升壓電路和輸出電路，其中單片機中包括 CPU和緩存。升壓電路包括8路輸出通道V0 V7，升壓電路的輸出通道V0 V7 的輸出端與輸出電路的8路輸出通道V0 V7的輸入端連接，輸出電路的每路 通道的輸出端分別通過導線將複合腦波貼片與人體皮膚的特定部位連接。
工控板通過異步串行接口與緩存連接。工控板的主板中預先設置有調理方 案，每個調理方案中包括輸出的電調理信號的目標參數強度、脈衝寬度和脈 衝頻率。(強度，脈衝寬度，脈衝頻率)構成一個調理方案。操作人員通過輸 入模塊，例如鍵盤和滑鼠輸入調理方案以及對應的通道號和運行時間，則該調 理方案以及對應的通道號和運行時間的指令由工控板通過異步串行接口發送 至緩存並保存，單片機內的CPU從緩存中獲得該調理方案的參數以及對應的 通道號和運行時間，並根據該調理方案中的參數產生相應的強度信號和頻率控 制信號，然後根據通道號將強度信號和頻率控制信號分別輸出至升壓電路和輸 出電路的相應通道，經過升壓電路和輸出電路處理後，從輸出電路的輸出埠 輸出仿腦電波的電調理信號到達人體皮膚。
由於單片機內的CPU是根據每個通道的通道號產生相應的強度信號和頻 率控制信號，因此，可以單獨控制每個通道，每個通道上的強度信號和頻率控制信號可以是相同的，也可以是不同的，某一個通道上的強度信號和頻率控制 信號可以自始至終都是同一個信號，也可以是多個信號交替變化，即多個調理 方案的組合。改變某一個通道上的強度信號和頻率控制信號，不會影響到其他 通道的正常工作狀態。
單片機通過異步串行接口實時向控制終端發送當前運行狀態的信息，並通 過顯示器顯示出來，以方便操作人員及時掌握當前調理方案進行的狀況。
下面參考圖3~圖5,來詳細說明圖2中的各個組成部分的工作原理。
8個輸出通道中每個通道的強度控制和脈衝控制的原理都是相同的，因 此，以通道VO為例來說明工作原理。
需要說明的是，圖3~圖5中的電路都是拆分開來表示的，在連接時，對 應輸入端和輸出端相應的標記進行連接即可。
如圖3所示，圖3為本發明的功能電路部分的控制電路圖，單片機的型號 為ATMEGA128。利用鍵盤、滑鼠輸入用戶指令後，工控板將用戶指令發送到 緩存並將用戶指令保存在緩存中，指令中包括通道號、輸出強度、脈衝寬度、 脈衝頻率以及運行時間等信息。單片機內的CPU從緩存中獲得用戶指令，並 根據用戶指令產生輸出強度、脈衝寬度、脈衝頻率並發送到升壓電路和輸出電 路的相應通道。同時單片機內的CPU通過型號為MAX232的串口實現RS-232 串行總線與工控板通訊，單片機內的CPU將緩存中保存的對應通道的狀態信 息發送給主板，主控制部分通過顯示器實時將對應的運行信息直觀的顯示出 來。
單片機內的CPU從緩存中獲得電調理信號的目標參數後，才艮據參數中的 強度信息向型號為ad53x8的數/模(Digital/Analog， D/A)轉換晶片U2中寫 入相應的電壓值，如圖4所示，假設寫入強度100%的5V電壓。同時，經過 型號為MAX6192—EUK40-T的晶振晶片處理成寬度為6ms電壓信號。該電壓 信號經過放大電路最大升壓為12V,並送到圖5中的模擬開關CD4066的輸入 端UIO。圖5中只給出了通道O的電路圖，其他通道的電路圖與通道O的電路 圖一樣，因此，圖中沒有示出。
圖5中的每一路輸出都有正反相兩套脈衝控制放大電路，且各個通道的控 制方式相同，下面詳細說明脈沖控制放大電路的工作過程。模擬開關U10-I1、放大器Ull-I6、三極體Ql和變壓器TR1構成正脈沖控制電路；模擬開關 U10-I2、放大器U11-I10、三極體Q2和變壓器TR2構成負脈衝控制電路。通 道0的強度信號輸出到模擬開關U10-I1和U10-I2的輸入端。單片機內的CPU 根據緩存內存儲的通道O的控制信息產生對應寬度和頻率的正/負TTL電平的 脈沖控制信號序列。正脈衝控制信號發送到模擬開關U10-I1的使能端控制強 度信號的通斷，於是在三級管Q1的基極就產生了對應強度、寬度和頻率的控 制信號，經變壓器放大後輸出到埠的信號就為強度400V、寬度6ms的雙向 對稱尖脈衝波信號。負脈衝產生的原理相同，CPU產生的負脈沖控制信號控 制U10-I2的通斷，三極體Q2的基極上產生了對應強度、寬度和頻率的控制信 號，經變壓器放大後輸出到埠的信號就為強度400V、寬度6ms的信號。
在國家規定的醫療器械的參數標準的範圍內，可以根據用戶情況自由組合 信號的強度、寬度和頻率參數。從而可以輸出強度範圍0~±400V、寬度範圍 0~6ms以及脈沖組合時間為0 30min的恆流輸出的電調理信號。
當然，通道的個數也可以是兩個或其他，根據需要進行設置即可。
另外脈寬隨著頻率的升高會相應變窄，以使人體能自然的適應頻率的改變。
通過複合腦波貼片輸出的仿腦電波能夠刺激下丘腦使之發出特定信號，指 揮腦垂體，調節人體神經化學物質，平衡內分泌，還可通經活絡，平衡淋巴系 統，從而改善亞健康狀況。同時，腦垂體發出的調節人體神經的信號能夠指揮 人體肌肉運動，平滑脂肪層，調整輪廓，起到抗衰老美容的作用。腦電波的波 型包括可以放鬆、儲存能量的cc波；可以振奮精神、燃脂的P波；可以使肌 肉有勁、收縮的y波；可以促進睡眠、休息、激活腦幹細胞的5波；可以使人 做美夢、淨化基因、快樂的PGO (pon-genicular occipital,橋膝枕)波等等。
為了減輕在高頻連續輸出時由於導線接觸不良而時斷時續輸出的電流對 皮膚產生的刺痛感，本發明進一步增加了一個電流;險測電路，通過檢測與人體 皮膚連接的輸出端之間的電流來判斷是否切斷輸出，如圖6所示，電流檢測電 路與輸出電路的輸出端的通道連接。由於每個通道的電流檢測原理相同，因此 在圖6中只列出了通道0的電路圖，下面也只對通道0的電流檢測原理進行說 明。Ul為電流傳感器，通道O輸出的電信號流經該傳感器，傳感器輸出的差分信號經過運算放大器U2-I1放大、U2-I7和U2-I13構成的加法器後變成5V 的模擬信號(在0~5V的電壓範圍內，0-2.5V代表負流向電流，2.5 5V代表 正向電流)，該信號被發送到圖3中CPU的交/直流(Alternating Direct, AD) 採集埠 MADC。 CPU周期性的採集電流值並做平均運算得到等效輸出電 流，並通過等效輸出電流的大小判斷是否斷路。當等效輸出電流小於預設電流 值時(此情況多發生在貼片接觸皮膚不牢固)，關閉升壓電路和輸出電路，及 時切斷輸出。這樣，便避免因貼片與皮膚粘貼不牢固、時斷時連而使患者因強 烈的電擊感覺而受到驚嚇。當等效電流在預設的電流範圍以內，說明貼片與皮 膚的連接正常，保持通道現有的狀況繼續輸出電調理信號。
為了進一步提高本發明的效果，在主控部分還可以增加網絡通訊功能，利 用現有的網絡技術，從網際網路上下載更多的調理方案來更好的為用戶服務。
在工控板中預先設置好脈衝組合的調理方案的前提下，上文中的調理人體 機能的儀器輸出電調理信號的方法如圖7所示，圖7中包括
輸入模塊向工控板輸入用戶指令；
用戶指令包括通道號、運行時間、電調理信號目標參數，電調理信號目標 參數包括脈沖強度、寬度和頻率。
工控板根據用戶指令從保存的多個包含電調理信號目標參數的調理方案 中選擇一個第 一調理方案並發送；
單片機控制電路接收並保存所述工控板發送的所述第一調理方案；
根據所述第一調理方案中的所述電調理信號目標參數分別產生升壓電路 和輸出電路的控制信號；
單片機內的CPU根據脈衝強度產生強度控制信號並發送到升壓電路，例 如，5v的電壓信號經過升壓電路進行升壓後變成12v,然後輸送到輸出電路。 同時，單片機內的CPU根據脈衝寬度和頻率參數產生脈衝控制信號並發送到 輸出電路。輸出電路包括8個輸出通道V0 V7，每個通道的工作原理相同， 因此，只以通道O為例進行說明。
升壓電路和輸出電路分別根據所述單片機控制電路輸出的對應的控制信 號進行處理，由所述輸出電路輸出符合所述第一調理方案的電調理信號。
升壓電路和輸出電路對信號的處理過程可參考圖4、圖5,上文中已經描述，在此不再贅述。
為了減輕在高頻連續輸出時由於導線接觸不良而時斷時續輸出的電流對
皮膚產生的刺痛感，電流檢測電路將通道0輸出的電調理信號處理成5V的模 擬信號，該信號淨嫂送到圖3中CPU的AD採集埠 MADC。 CPU周期 性的採集電流值並做平均運算得到等效輸出電流，並通過等效輸出電流的大小 判斷是否斷路。當輸出通道0與皮膚連接的輸出端之間的等效電流小於預設的 常數時(此情況多發生在貼片接觸皮膚不牢固)，及時切斷輸出。同時，向工 控板發送切斷通道0的信息，並通過人機界面提示操作人員。
為了獲得更多的調理方案，更好的為用戶提供服務，在步驟輸入模塊向工 控板輸入用戶指令之前，還包括
通過網絡更新調理方案並保存至本地硬碟。
本發明為有效利用網絡功能，還集成了遠程醫療功能，儀器操作人員可通 過此功能及時與總部的技術支持人員聯繫解決問題，以更好、更有效的為用戶 提供服務。
本發明一改現已上市銷售儀器中的保守做法一在儀器上固定幾個調理方 案無法增添，利用工控技術及IT技術，使儀器在兼顧已有成熟的調理方案同 時亦可更新下載新的調理方案，擴大對人體機能調理的範圍。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通 技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾， 這些改進和潤飾也應^L為本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種調理人體機能的仿生物電儀器，包括單片機控制電路、升壓電路、輸出電路，其特徵在於，還包括輸入模塊，用於向工控板輸入用戶指令；工控板，包括第一保存模塊，用於保存多個包括電調理信號目標參數的調理方案；和選擇模塊，根據用戶指令從所述多個調理方案中選擇一個第一調理方案並發送；所述單片機控制電路包括第二保存模塊，用於接收並保存所述第一調理方案；和處理模塊，用於根據所述第一調理方案中的所述電調理信號目標參數分別產生升壓電路和輸出電路的控制信號；所述升壓電路和輸出電路分別用於根據所述單片機控制電路輸出的對應的控制信號進行處理，由所述輸出電路的各輸出通道電路輸出符合所述第一調理方案的電調理信號。
2. 如權利要求1所述的調理人體機能的仿生物電儀器，其特徵在於，還 包括電流檢測電路，用於獲取所述電調理信號進行處理並將處理後的電調理信 號反饋到所述單片機控制電路； 所述單片機控制電路還包括第二處理才莫塊，用於採集所述電流檢測電路反饋的處理後的電調理信號得 到等效輸出電流；控制模塊，用於在等效輸出電流小於預設電流值時關閉所述升壓電路和輸 出電路。
3. 如權利要求1所述的調理人體機能的仿生物電儀器，其特徵在於，所 述用戶指令包括通道號、運行時間、電調理信號目標參數。
4. 如權利要求3所述的調理人體機能的仿生物電儀器，其特徵在於，所 述電調理信號目標參數包括脈沖強度、寬度和頻率。
5. 如權利要求4所述的調理人體機能的仿生物電儀器，其特徵在於，所 述寬度隨頻率的變化而變化。
6. 如權利要求4所述的調理人體機能的仿生物電儀器，其特徵在於，所 述電調理信號目標參數為仿人體生物電波的參數。
7. 如權利要求1所述的調理人體機能的仿生物電儀器，其特徵在於，所 述電調理信號為恆流輸出。
8. 如權利要求1所述的調理人體機能的仿生物電儀器，其特徵在於，所 述電調理信號為仿腦波信號。
9. 如權利要求1所述的調理人體機能的仿生物電儀器，其特徵在於，所 述輸出通道電路單獨控制。
10. 如權利要求9所述的調理人體機能的仿生物電儀器，其特徵在於，所 述調理方案相互組合。
11. 如權利要求2所述的調理人體機能的仿生物電儀器，其特徵在於，還 包括顯示模塊，用於顯示單片機中保存的所述調理方案的狀態信息以及當前工 作通道的狀態信息。
12. —種調理人體機能的方法，其特徵在於，包括 輸入模塊向工控板輸入用戶指令；工控板根據用戶指令從保存的多個包含電調理信號目標參數的調理方案 中選擇一個第 一調理方案並發送；單片機控制電路接收並保存所述工控板發送的所述第一調理方案；根據所述第一調理方案中的所述電調理信號目標參數分別產生升壓電路 和輸出電路的控制信號；升壓電路和輸出電路分別根據所述單片機控制電路輸出的對應的控制信 號進行處理，由所述輸出電路輸出符合所述第一調理方案的電調理信號。
13. 如權利要求12所述的調理人體機能的方法，其特徵在於，所述升壓 電路和輸出電路分別根據所述單片機控制電路輸出的對應的控制信號進行處 理，由所述輸出電路輸出符合所述第一調理方案的電調理信號的步驟之後還包 括獲取所述電調理信號進行處理並將處理後的電調理信號反饋到所述單片機控制電路；所述單片機控制電路釆集所述電流檢測電路反饋的處理後的電調理信號 得到等效輸出電流；在等效輸出電流小於預設電流值時關閉所述升壓電路和輸出電路。
14. 如權利要求12所述的調理人體機能的方法，其特徵在於，所述用戶 指令包括通道號、運行時間、電調理信號目標參數。
15. 如權利要求12所述的調理人體機能的方法，其特徵在於，所述電調 理信號目標參數包括脈沖強度、寬度和頻率。
16. 如權利要求15所述的調理人體機能的方法，其特徵在於，所述寬度 隨頻率的變化而變化。
17. 如權利要求12所述的調理人體機能的方法，其特徵在於，所述電調 理信號目標參數為仿人體生物電波的參數。
18. 如權利要求12所述的調理人體機能的方法，其特徵在於，所述電調 理信號為恆流輸出。
19. 如權利要求12所述的調理人體機能的方法，其特徵在於，所述電調 理信號為仿腦波信號。
20. 如權利要求12所述的調理人體機能的方法，其特徵在於，所述輸出 通道電路單獨控制。
21. 如權利要求12所述的調理人體機能的方法，其特徵在於，所述調理 方案相互組合。
22. 如權利要求12所述的調理人體機能的方法，其特徵在於，所述輸入 模塊向工控板輸入用戶指令的步驟之前，還包括通過網絡更新調理方案並保存至本地硬碟。
全文摘要
本發明提供了一種調理人體機能的仿生物電儀器及方法，其中的儀器包括單片機控制電路、升壓電路、輸出電路，還包括輸入模塊，向工控板輸入用戶指令；工控板，根據用戶指令從保存的調理方案中選擇第一調理方案；單片機控制電路接收並保存第一調理方案，並根據電調理信號目標參數產生升壓電路和輸出電路控制信號；升壓電路和輸出電路分別根據控制信號處理，由輸出電路的各輸出通道電路輸出符合第一調理方案的電調理信號。本發明利用大容量硬碟存儲不同組合的調理方案，能夠改善亞健康並抗衰老；脈寬隨頻率的變化而變化；每組輸出通道可單獨調控；實時查詢當前方案以及其它方案；增設檢測電路，使用時更為安全；還可通過網絡實現遠程醫療功能。
文檔編號G06Q50/00GK101564573SQ20081010483
公開日2009年10月28日 申請日期2008年4月24日 優先權日2008年4月24日
發明者張徵宇, 李麗莎 申請人:李春蘭;張徵宇