一种调理人体机能的仿生物电仪器及方法

摘要

本发明提供了一种调理人体机能的仿生物电仪器及方法，其中的仪器包括：单片机控制电路、升压电路、输出电路，还包括：输入模块，向工控板输入用户指令；工控板，根据用户指令从保存的调理方案中选择第一调理方案；单片机控制电路接收并保存第一调理方案，并根据电调理信号目标参数产生升压电路和输出电路控制信号；升压电路和输出电路分别根据控制信号处理，由输出电路的各输出通道电路输出符合第一调理方案的电调理信号。本发明利用大容量硬盘存储不同组合的调理方案，能够改善亚健康并抗衰老；脉宽随频率的变化而变化；每组输出通道可单独调控；实时查询当前方案以及其它方案；增设检测电路，使用时更为安全；还可通过网络实现远程医疗功能。

权利要求

1.一种调理人体机能的仿生物电仪器，包括：单片机控制电路、升压电路、输出电路，其特征在于，还包括：输入模块，用于向工控板输入用户指令；

工控板，包括：

第一保存模块，用于保存多个包括电调理信号目标参数的调理方案；和选择模块，根据用户指令从所述多个调理方案中选择一个第一调理方案并发送；

电流检测电路，用于获取所述电调理信号进行处理并将处理后的电调理信号反馈到所述单片机控制电路；

所述单片机控制电路包括：

第二保存模块，用于接收并保存所述第一调理方案；

处理模块，用于根据所述第一调理方案中的所述电调理信号目标参数分别产生升压电路和输出电路的控制信号；

第二处理模块，用于采集所述电流检测电路反馈的处理后的电调理信号得到等效输出电流；和控制模块，用于在所述等效输出电流小于预设电流值时关闭所述升压电路和输出电路；

所述升压电路和输出电路分别用于根据所述单片机控制电路输出的对应的控制信号进行处理，由所述输出电路的各输出通道电路输出符合所述第一调理方案的电调理信号。

2.如权利要求1所述的调理人体机能的仿生物电仪器，其特征在于，所述用户指令包括通道号、运行时间、电调理信号目标参数。

3.如权利要求2所述的调理人体机能的仿生物电仪器，其特征在于，所述电调理信号目标参数包括脉冲强度、宽度和频率。

4.如权利要求3所述的调理人体机能的仿生物电仪器，其特征在于，所述宽度随频率的变化而变化。

5.如权利要求3所述的调理人体机能的仿生物电仪器，其特征在于，所述电调理信号目标参数为仿人体生物电波的参数。

6.如权利要求1所述的调理人体机能的仿生物电仪器，其特征在于，所述电调理信号为恒流输出。

7.如权利要求1所述的调理人体机能的仿生物电仪器，其特征在于，所述电调理信号为仿脑波信号。

8.如权利要求1所述的调理人体机能的仿生物电仪器，其特征在于，所述输出通道电路单独控制。

9.如权利要求8所述的调理人体机能的仿生物电仪器，其特征在于，所述调理方案相互组合。

10.如权利要求1所述的调理人体机能的仿生物电仪器，其特征在于，还包括显示模块，用于显示单片机中保存的所述调理方案的状态信息以及当前工作通道的状态信息。

11.一种调理人体机能的方法，其特征在于，包括：输入模块向工控板输入用户指令；

工控板根据用户指令从保存的多个包含电调理信号目标参数的调理方案中选择一个第一调理方案并发送；

单片机控制电路接收并保存所述工控板发送的所述第一调理方案；

根据所述第一调理方案中的所述电调理信号目标参数分别产生升压电路和输出电路的控制信号；

升压电路和输出电路分别根据所述单片机控制电路输出的对应的控制信号进行处理，由所述输出电路输出符合所述第一调理方案的电调理信号；

获取所述电调理信号进行处理并将处理后的电调理信号反馈到所述单片机控制电路；

所述单片机控制电路采集所述电流检测电路反馈的处理后的电调理信号得到等效输出电流；

在等效输出电流小于预设电流值时关闭所述升压电路和输出电路。

12.如权利要求11所述的调理人体机能的方法，其特征在于，所述用户指令包括通道号、运行时间、电调理信号目标参数。

13.如权利要求11所述的调理人体机能的方法，其特征在于，所述电调理信号目标参数包括脉冲强度、宽度和频率。

14.如权利要求13所述的调理人体机能的方法，其特征在于，所述宽度随频率的变化而变化。

15.如权利要求11所述的调理人体机能的方法，其特征在于，所述电调理信号目标参数为仿人体生物电波的参数。

16.如权利要求11所述的调理人体机能的方法，其特征在于，所述电调理信号为恒流输出。

17.如权利要求11所述的调理人体机能的方法，其特征在于，所述电调理信号为仿脑波信号。

18.如权利要求11所述的调理人体机能的方法，其特征在于，所述输出通道电路单独控制。

19.如权利要求11所述的调理人体机能的方法，其特征在于，所述调理方案相互组合。

20.如权利要求11所述的调理人体机能的方法，其特征在于，所述输入模块向工控板输入用户指令的步骤之前，还包括：通过网络更新调理方案并保存至本地硬盘。

说明书

一种调理人体机能的仿生物电仪器及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及电子仪器，尤其涉及一种调理人体机能的仿生物电仪器及方法。

背景技术

[0002] 人体的两大指挥系统为脑垂体和下丘脑，其中，脑垂体下方的一小串神经细胞调节着人体的生物钟，而下丘脑发出的生物电指挥系统，通过神经指挥体内的动作，下丘脑同时还具有调节脑垂体的功能。神经传导依赖于人体内微弱的生体电流，随着年龄的增长，生体电流越来越小，从而使得细胞活力降低、新陈代谢紊乱以及细胞之间通话的讯号退化，进而导致了皮肤老化。

[0003] 在自然界环境受到破坏和大气污染越来越严重的当今时代，自然界电压逐渐消失，对人体电流造成很坏的影响，同时，营养不良、体内某些元素不足或超标、长期接触某些有害物质、外伤、手术后遗症、长期服药、电磁辐射、运动不足或过量、睡眠不足或过长，精神紧张、生气等因素也影响了生体电流的正常流通。一旦生体电流遭到破坏，就会造成信息传递障碍，导致人体体质下降，使人体处于亚健康状态。如果不及时改善亚健康状态，就有可能出现真正的疾病。

[0004] 为了恢复人体内受损的生物电流，目前通常是仿体内的生物电流，利用仪器从外部将仿生物电流施加到人体，以此来激活神经细胞，恢复其传导功能。目前采用的调理人体机能的仪器的工作原理如图1所示，单片机中储存有调理方案，单片机控制电路向升压电路和输出电路发出控制命令，该控制命令经过升压电路和输出电路处理后，产生所需的脉冲强度、宽度以及脉冲频率，并通过输出电路输出到人体，通过刺激人体特定部位，来激活神经细胞，恢复人体内生物电的平衡。

[0005] 但是，受单片机固定程序的限制，现有的调理人体机能的仪器输出的脉冲宽度都是恒定的，脉冲频率也只是恒定在几个固定的数值。

发明内容

[0006] 为了解决现有调理人体机能的仪器输出仿生物电波的脉冲宽度以及脉冲频率恒定的缺陷，本发明提供了一种调理人体机能的仿生物电的仪器，包括：单片机控制电路、升压电路、输出电路，还包括：

[0007] 输入模块，用于向工控板输入用户指令；

[0008] 工控板，包括：

[0009] 第一保存模块，用于保存多个包括电调理信号目标参数的调理方案；和[0010] 选择模块，根据用户指令从所述多个调理方案中选择一个第一调理方案并发送；

[0011] 所述单片机控制电路包括：

[0012] 第二保存模块，用于接收并保存所述第一调理方案；和

[0013] 处理模块，用于根据所述第一调理方案中的所述电调理信号目标参数分别产生升压电路和输出电路的控制信号；

[0014] 所述升压电路和输出电路分别用于根据所述单片机控制电路输出的对应的控制信号进行处理，由所述输出电路的各输出通道电路输出符合所述第一调理方案的电调理信号。

[0015] 所述调理人体机能的仪器还包括：

[0016] 电流检测电路，用于获取所述电调理信号进行处理并将处理后的电调理信号反馈到所述单片机控制电路；

[0017] 所述单片机控制电路还包括：

[0018] 第二处理模块，用于采集所述电流检测电路反馈的处理后的电调理信号得到等效输出电流；

[0019] 控制模块，用于在等效输出电流小于预设电流值时关闭所述升压电路和输出电路。

[0020] 所述用户指令包括通道号、运行时间、电调理信号目标参数。

[0021] 所述电调理信号目标参数包括脉冲强度、宽度和频率。

[0022] 所述宽度随频率的变化而变化。

[0023] 所述电调理信号目标参数为仿人体生物电波的参数。

[0024] 所述电调理信号为恒流输出。

[0025] 所述电调理信号为仿脑波信号。

[0026] 所述输出通道电路单独控制。

[0027] 所述调理方案相互组合。

[0028] 所述的调理人体机能的仪器还包括显示模块，用于显示单片机中保存的所述调理方案的状态信息。

[0029] 本发明还提供了一种调理人体机能的方法，包括：

[0030] 输入模块向工控板输入用户指令；

[0031] 工控板根据用户指令从保存的多个包含电调理信号目标参数的调理方案中选择一个第一调理方案并发送；

[0032] 单片机控制电路接收并保存所述工控板发送的所述第一调理方案；

[0033] 根据所述第一调理方案中的所述电调理信号目标参数分别产生升压电路和输出电路的控制信号；

[0034] 升压电路和输出电路分别根据所述单片机控制电路输出的对应的控制信号进行处理，由所述输出电路输出符合所述第一调理方案的电调理信号。

[0035] 所述升压电路和输出电路分别根据所述单片机控制电路输出的对应的控制信号进行处理，由所述输出电路输出符合所述第一调理方案的电调理信号的步骤之后还包括：

[0036] 获取所述电调理信号进行处理并将处理后的电调理信号反馈到所述单片机控制电路；

[0037] 所述单片机控制电路采集所述电流检测电路反馈的处理后的电调理信号得到等效输出电流；

[0038] 在等效输出电流小于预设电流值时关闭所述升压电路和输出电路。

[0039] 所述用户指令包括通道号、运行时间、电调理信号目标参数。

[0040] 所述电调理信号目标参数包括脉冲强度、宽度和频率。

[0041] 所述宽度随频率的变化而变化。

[0042] 所述电调理信号目标参数为仿人体生物电波的参数。

[0043] 所述电调理信号为恒流输出。

[0044] 所述电调理信号为仿脑波信号。

[0045] 所述输出通道电路单独控制。

[0046] 所述调理方案相互组合。

[0047] 所述输入模块向工控板输入用户指令的步骤之前，还包括：

[0048] 通过网络更新调理方案并保存至本地硬盘。

[0049] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

[0050] (1)本发明采用先进的工控技术，利用较大的硬盘存储空间，将预先设置好的不同脉冲宽度和脉冲频率以及脉冲强度进行组合的方案存储在硬盘中，根据不同方案的组合，来有效的激活细胞，从而改善人体亚健康状态并能够有效的抗衰老；

[0051] (2)脉宽自动随频率的变化而变化，避免之前由于频率变化而脉宽固定不变引起的用户的不适；

[0052] (3)每台仪器的每组输出通道可单独调控，互不干扰；

[0053] (4)利用其人机交互的界面，实时的查询当前采用的方案以及输入其它不同的方案，提高了适用范围；

[0054] (5)增设检测电路，使用时更为安全，避免之前由于导线或贴片等接触不良而使患者有强烈的刺痛感；

[0055] (6)本发明还可通过网络实现远程医疗功能，从而更有效的为用户提供服务。

附图说明

[0056] 图1为现有调理人体机能仿生物电的仪器的工作原理示意图；

[0057] 图2为本发明的工作原理图；

[0058] 图3为本发明的功能电路部分的控制电路图；

[0059] 图4为本发明的功能电路部分的升压电路图；

[0060] 图5为本发明的功能电路部分的输出电路图；

[0061] 图6为本发明的电流检测电路的电路图；

[0062] 图7为本发明的方法流程图。

具体实施方式

[0063] 本发明在总结了现有调理人体机能的仪器优点的基础上，结合现有成熟的工业控制技术及远程控制技术，提出了一种用于调理人体亚健康及抗衰老的仿生物电仪器。本发明利用工控板的大容量硬盘存储更多的调理方案，并利用输入装置鼠标和键盘随时改变输入的方案。

[0064] 本发明可产生35种仿人体细胞的生物电波，用仿生物电波信号代替脑电波信号来刺激大脑周围神经，使人体中的脑垂体和下丘脑发出的因人成长而逐渐衰弱的重要信号恢复平衡，并通过调节人体细胞膜电位来调控细胞膜的通透率及细胞的功能，起到调节人体亚健康和抗衰老的功效。

[0065] 下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

[0066] 如图2所示，图2为本发明的工作原理图，图2中包括：I和II部分，其中I部分为主控制部分，该部分包括：

[0067] 工作于标准X86平台的工控板、键盘、鼠标、显示器等。II部分为功能电路部分，包括：单片机控制电路、升压电路和输出电路，其中单片机中包括CPU和缓存。升压电路包括8路输出通道V0～V7，升压电路的输出通道V0～V7的输出端与输出电路的8路输出通道V0～V7的输入端连接，输出电路的每路通道的输出端分别通过导线将复合脑波贴片与人体皮肤的特定部位连接。

[0068] 工控板通过异步串行接口与缓存连接。工控板的主板中预先设置有调理方案，每个调理方案中包括输出的电调理信号的目标参数：强度、脉冲宽度和脉冲频率。(强度，脉冲宽度，脉冲频率)构成一个调理方案。操作人员通过输入模块，例如键盘和鼠标输入调理方案以及对应的通道号和运行时间，则该调理方案以及对应的通道号和运行时间的指令由工控板通过异步串行接口发送至缓存并保存，单片机内的CPU从缓存中获得该调理方案的参数以及对应的通道号和运行时间，并根据该调理方案中的参数产生相应的强度信号和频率控制信号，然后根据通道号将强度信号和频率控制信号分别输出至升压电路和输出电路的相应通道，经过升压电路和输出电路处理后，从输出电路的输出端口输出仿脑电波的电调理信号到达人体皮肤。

[0069] 由于单片机内的CPU是根据每个通道的通道号产生相应的强度信号和频率控制信号，因此，可以单独控制每个通道，每个通道上的强度信号和频率控制信号可以是相同的，也可以是不同的，某一个通道上的强度信号和频率控制信号可以自始至终都是同一个信号，也可以是多个信号交替变化，即多个调理方案的组合。改变某一个通道上的强度信号和频率控制信号，不会影响到其他通道的正常工作状态。

[0070] 单片机通过异步串行接口实时向控制终端发送当前运行状态的信息，并通过显示器显示出来，以方便操作人员及时掌握当前调理方案进行的状况。

[0071] 下面参考图3～图5，来详细说明图2中的各个组成部分的工作原理。

[0072] 8个输出通道中每个通道的强度控制和脉冲控制的原理都是相同的，因此，以通道V0为例来说明工作原理。

[0073] 需要说明的是，图3～图5中的电路都是拆分开来表示的，在连接时，对应输入端和输出端相应的标记进行连接即可。

[0074] 如图3所示，图3为本发明的功能电路部分的控制电路图，单片机的型号为ATMEGA128。利用键盘、鼠标输入用户指令后，工控板将用户指令发送到缓存并将用户指令保存在缓存中，指令中包括通道号、输出强度、脉冲宽度、脉冲频率以及运行时间等信息。单片机内的CPU从缓存中获得用户指令，并根据用户指令产生输出强度、脉冲宽度、脉冲频率并发送到升压电路和输出电路的相应通道。同时单片机内的CPU通过型号为MAX232的串口实现RS-232串行总线与工控板通讯，单片机内的CPU将缓存中保存的对应通道的状态信息发送给主板，主控制部分通过显示器实时将对应的运行信息直观的显示出来。

[0075] 单片机内的CPU从缓存中获得电调理信号的目标参数后，根据参数中的强度信息向型号为ad53×8的数/模(Digital/Analog，D/A)转换芯片U2中写入相应的电压值，如图4所示，假设写入强度100％的5V电压。同时，经过型号为MAX6192_EUK40-T的晶振芯片处理成宽度为6ms电压信号。该电压信号经过放大电路最大升压为12V，并送到图5中的模拟开关CD4066的输入端U10。图5中只给出了通道0的电路图，其他通道的电路图与通道0的电路图一样，因此，图中没有示出。

[0076] 图5中的每一路输出都有正反相两套脉冲控制放大电路，且各个通道的控制方式相同，下面详细说明脉冲控制放大电路的工作过程。模拟开关U10-I1、放大器U11-I6、三极管Q1和变压器TR1构成正脉冲控制电路；模拟开关U10-I2、放大器U11-I10、三极管Q2和变压器TR2构成负脉冲控制电路。通道0的强度信号输出到模拟开关U10-I1和U10-I2的输入端。单片机内的CPU根据缓存内存储的通道0的控制信息产生对应宽度和频率的正/负TTL电平的脉冲控制信号序列。正脉冲控制信号发送到模拟开关U10-I1的使能端控制强度信号的通断，于是在三级管Q1的基极就产生了对应强度、宽度和频率的控制信号，经变压器放大后输出到端口的信号就为强度400V、宽度6ms的双向对称尖脉冲波信号。负脉冲产生的原理相同，CPU产生的负脉冲控制信号控制U10-I2的通断，三极管Q2的基极上产生了对应强度、宽度和频率的控制信号，经变压器放大后输出到端口的信号就为强度400V、宽度6ms的信号。

[0077] 在国家规定的医疗器械的参数标准的范围内，可以根据用户情况自由组合信号的强度、宽度和频率参数。从而可以输出强度范围0～±400V、宽度范围0～6ms以及脉冲组合时间为0～30min的恒流输出的电调理信号。

[0078] 当然，通道的个数也可以是两个或其他，根据需要进行设置即可。

[0079] 另外脉宽随着频率的升高会相应变窄，以使人体能自然的适应频率的改变。

[0080] 通过复合脑波贴片输出的仿脑电波能够刺激下丘脑使之发出特定信号，指挥脑垂体，调节人体神经化学物质，平衡内分泌，还可通经活络，平衡淋巴系统，从而改善亚健康状况。同时，脑垂体发出的调节人体神经的信号能够指挥人体肌肉运动，平滑脂肪层，调整轮廓，起到抗衰老美容的作用。脑电波的波型包括：可以放松、储存能量的α波；可以振奋精神、燃脂的β波；可以使肌肉有劲、收缩的γ波；可以促进睡眠、休息、激活脑干细胞的δ波；可以使人做美梦、净化基因、快乐的PGO(pon-genicular occipital，桥膝枕)波等等。

[0081] 为了减轻在高频连续输出时由于导线接触不良而时断时续输出的电流对皮肤产生的刺痛感，本发明进一步增加了一个电流检测电路，通过检测与人体皮肤连接的输出端之间的电流来判断是否切断输出，如图6所示，电流检测电路与输出电路的输出端的通道连接。由于每个通道的电流检测原理相同，因此在图6中只列出了通道0的电路图，下面也只对通道0的电流检测原理进行说明。U1为电流传感器，通道0输出的电信号流经该传感器，传感器输出的差分信号经过运算放大器U2-I1放大、U2-I7和U2-I13构成的加法器后变成5V的模拟信号(在0～5V的电压范围内，0～2.5V代表负流向电流，2.5～5V代表正向电流)，该信号被发送到图3中CPU的交/直流(Alternating Direct，AD)采集端口MADC<0>。CPU周期性的采集电流值并做平均运算得到等效输出电流，并通过等效输出电流的大小判断是否断路。当等效输出电流小于预设电流值时(此情况多发生在贴片接触皮肤不牢固)，关闭升压电路和输出电路，及时切断输出。这样，便避免因贴片与皮肤粘贴不牢固、时断时连而使患者因强烈的电击感觉而受到惊吓。当等效电流在预设的电流范围以内，说明贴片与皮肤的连接正常，保持通道现有的状况继续输出电调理信号。

[0082] 为了进一步提高本发明的效果，在主控部分还可以增加网络通讯功能，利用现有的网络技术，从互联网上下载更多的调理方案来更好的为用户服务。

[0083] 在工控板中预先设置好脉冲组合的调理方案的前提下，上文中的调理人体机能的仪器输出电调理信号的方法如图7所示，图7中包括：

[0084] 输入模块向工控板输入用户指令；

[0085] 用户指令包括通道号、运行时间、电调理信号目标参数，电调理信号目标参数包括脉冲强度、宽度和频率。

[0086] 工控板根据用户指令从保存的多个包含电调理信号目标参数的调理方案中选择一个第一调理方案并发送；

[0087] 单片机控制电路接收并保存所述工控板发送的所述第一调理方案；

[0088] 根据所述第一调理方案中的所述电调理信号目标参数分别产生升压电路和输出电路的控制信号；

[0089] 单片机内的CPU根据脉冲强度产生强度控制信号并发送到升压电路，例如，5v的电压信号经过升压电路进行升压后变成12v，然后输送到输出电路。同时，单片机内的CPU根据脉冲宽度和频率参数产生脉冲控制信号并发送到输出电路。输出电路包括8个输出通道V0～V7，每个通道的工作原理相同，因此，只以通道0为例进行说明。

[0090] 升压电路和输出电路分别根据所述单片机控制电路输出的对应的控制信号进行处理，由所述输出电路输出符合所述第一调理方案的电调理信号。

[0091] 升压电路和输出电路对信号的处理过程可参考图4、图5，上文中已经描述，在此不再赘述。

[0092] 为了减轻在高频连续输出时由于导线接触不良而时断时续输出的电流对皮肤产生的刺痛感，电流检测电路将通道0输出的电调理信号处理成5V的模拟信号，该信号被发送到图3中CPU的AD采集端口MADC<0>。CPU周期性的采集电流值并做平均运算得到等效输出电流，并通过等效输出电流的大小判断是否断路。当输出通道0与皮肤连接的输出端之间的等效电流小于预设的常数时(此情况多发生在贴片接触皮肤不牢固)，及时切断输出。同时，向工控板发送切断通道0的信息，并通过人机界面提示操作人员。

[0093] 为了获得更多的调理方案，更好的为用户提供服务，在步骤输入模块向工控板输入用户指令之前，还包括：

[0094] 通过网络更新调理方案并保存至本地硬盘。

[0095] 本发明为有效利用网络功能，还集成了远程医疗功能，仪器操作人员可通过此功能及时与总部的技术支持人员联系解决问题，以更好、更有效的为用户提供服务。

[0096] 本发明一改现已上市销售仪器中的保守做法—在仪器上固定几个调理方案无法增添，利用工控技术及IT技术，使仪器在兼顾已有成熟的调理方案同时亦可更新下载新的调理方案，扩大对人体机能调理的范围。

[0097] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。