TWI601527B - 電容式量測人體穴位頻率之感測頭裝置 - Google Patents

Description

電容式量測人體穴位頻率之感測頭裝置

本發明係關於一種電容式量測人體穴位頻率之檢測頭裝置。

各經絡穴位之電氣狀態會反映人體健康狀況，根據電路學理論，可供量測之電氣物理量有3種，分別為電阻、電感及電容。已知覆蓋全身之皮膚電氣阻抗為100K~10M歐姆，因電感量測需將直流電阻值控制在10歐姆以下，故無法以量測電感的方式得知經絡狀態。量測電阻方式可行，但會因為年齡、外傷、天氣變化及汗水分泌造成直流阻抗改變，量測時需在待測點擦上生理食鹽水方可避開此誤差值，但電子設備易遭鹽份腐蝕，若保養不當將直接影響量測用接頭壽命。

為了克服先前技術之缺陷，並建立連接一雲端資料庫以作進一步之健康狀態分析及檢測，本發明提供一種電容式量測人體穴位頻率之檢測頭裝置，包含：一接觸頭，具有二端點，用以接觸一人體之穴位，以取得該穴位之一電容量值CH，其中該端點之一為接地；一內部振盪器，具 有一電感器L1及一電容器C2，用以產生一已知之內部振盪頻率F1；一計數器模組，連接至該內部振盪器，用以計算該內部振盪頻率；及一外部中斷模組(ISR)，連接至該計數器模組，當該接觸頭接觸該人體穴位時，該外部中斷模組於接收一碰觸人體之穴位頻率訊號時，配合該內部振盪頻率，用以計算出一該碰觸人體穴位之頻率F2，其計算公式為： 其中該F1為該內部振盪器之振盪頻率，該L1、C2為該內部振盪器之振盪元件，及該CH為該人體穴位之電容量值。

100‧‧‧電容式量測人體穴位之檢測頭裝置

110、110’‧‧‧接觸頭

1、1’、2、2’‧‧‧端點

120‧‧‧內部振盪器

130‧‧‧計數器模組

140‧‧‧外部中斷模組

150‧‧‧人體接觸感測器

圖1A及圖1B分別為本發明之一種電容式量測人體穴位頻率之檢測頭裝置中接觸人體之接觸頭結構圖。

圖2為本發明之一種電容式量測人體穴位頻率之檢測頭裝置之結構方塊圖。

圖3為本發明之一種電容式量測人體穴位頻率之檢測頭裝置之電路圖。

本發明可能以不同的形式來實施，並不僅限於下列文所提及的實例。下列實施例僅作為本發明不同樣態及特點中的代表。所述實施例 不限制在申請權利範圍中所描述的本創作的範圍。

圖1A及圖1B分別顯示本發明之一種電容式量測人體穴位之檢測頭裝置100之接觸頭不同結構圖，圖1A所示為一圓筒型結構之接觸頭110，端點1用以接觸穴位，端點2為接地。圖1B所示為一平面型結構之接觸頭110’，端點1’用以接觸穴位，端點2’為接地。

又，該接觸頭之材料包括但不限於金屬或合金，例如可為鍍金。

本發明使用18k金接觸頭量測電容方式，主要透過其充/放電特性得知該物理量，不直接量測經過人體的電流，故可將皮膚電阻值影響因素降到最低。故本發明以量測電容之方式獲得各穴道參數。而量測電容值有2種方法，第1種為加上固定電壓觀察其暫態特性。第2種為加上適當迴授電路組成振盪器量測輸出頻率，第1種方法的準確度較高，但量測儀器體積相當龐大。第2種方法在誤差控制在5%以下的前提可有效縮減體積，故本發明採用頻率產生電路的方式量測經絡穴道電容值。

圖2所示為本發明之一種電容式量測人體穴位頻率之檢測頭裝置100之結構方塊圖，包含：一接觸頭110，如圖1A(亦即圖1B之110’)所示，具有二端點(即圖1A中之端點1及2；和圖1B中之端點1’及2’)，用以接觸一人體之穴位，以取得該穴位之一電容量值CH；一內部振盪器120，用以產生一已知之振盪頻率；一計數器模組130，連接至該內部振盪器，用以計算一內部振盪頻率；一外部中斷模組(ISR)140，連接至該計數器模組，當該接觸頭接觸該人體穴位時，該外部中斷模組於接收 一碰觸人體之穴位頻率訊號時，配合該內部振盪頻率，用以計算出一該碰觸之人體穴位之頻率(F2)，其公式：

其中F1為內部振盪器之頻率，L1、C2為振盪元件，該CH為人體穴位之電容量值。

如圖3所示本發明之檢測頭裝置之電路圖，人體量測點為P2；由C2與L1組成槽型電路搭配LM311比較電路組成振盪電路，由電路學原理可推論振盪器輸出頻率F1為：

設P2為輸入點，人體穴位上的電荷可視為一小電容器，設CH為穴位上的電容量。根據電容並聯公式，可推論出接觸人體後振盪器輸出頻率F2為：

由F1、F2關係式可得知皮膚上的電荷形成的電容數值為：

其中，F1為尚未接觸人體時檢測頭裝置之輸出頻率，平時約在700KHZ±5%，F2為接觸人體時檢測頭裝置之輸出頻率，其範圍約700KHZ~400KHZ，視所量測人體之健康情況而定。本發明另包含一警示構件(未示於圖中)，以於得知(F1-F2)>500HZ，表示檢測頭裝置已經接觸到人體，則該警示構件會產生一警示信號，如為一聲音信號或為一光信號。本發明進而包含一分析構件(未示於圖中)，連接至該計數器模組，用以將F2之範圍700KHZ~400KHZ切成200等分，並依所量測人體之F2係座落於該200等分何處而作分析之用。

未接觸人體時，平時頻率約700KHZ，當接觸人體後，該頻率的改變範圍約為700K HZ~400K HZ之間，若週圍有相同頻道的通訊設備需注意抗干擾問題。

將頻率訊號透過RS232傳給主機板，即可進行分析與量化。

由於接觸面積會影響電路充/放電穩定時間，故設計機構時，需盡可能加大接觸頭(P2)端點1之面積，即端點1大於另一端點2(接地端)之面積，以加快穩定速度。當然，其兩端點1’，2’亦可面積相同(如圖1B所示)。

又架構可由積體電路(例如型號STM32F103C8T6)之外部中斷模組(ISR；Interrupt Security Routine)、計數器模組、內部振盪器(內部頻率產生模組)所組成。頻率計數器架構如下：電源開啟時，將已知頻率之內部振盪器啟動，並將輸出訊號接到計數器，讓計數器不斷上數，當 頻率訊號輸入時，即啟動外部中斷ISR。

外部中斷模組(ISR)之功能為讀出計數器內部之數值，配合內部振盪器之頻率，即可得知輸入頻率訊號之數值。為避開接觸瞬間所自動捨棄第一筆與最後一筆資料。避免造成誤差，本系統取樣頻率為每秒10次，總取樣時間為3秒鐘。

當接觸頭觸碰到皮膚時，會因皮膚上的電氣特性造成檢測頭裝置頻率改變，當控制器偵測到頻率變化時，即啟動紀錄程式，開始量測。該紀錄程式語言如下： }

需注意輸入訊號之最高頻率不可以超過內部振盪器之1/2，否則將造成頻率計算失準。本系統所使用之量測頭最高輸出頻率為700KHZ，而內部振盪器頻率之最高頻率可為36MHZ，符合此原則。

此外，如圖2所示，本發明之電容式量測人體穴位之檢測頭裝置100可進而包含一人體接觸感測器150，連接至該外部中斷模組140，以於碰觸人體時產生一觸發信號，以啟動該外部中斷模組之計數。

100‧‧‧電容式量測人體穴位之檢測頭裝置

110‧‧‧接觸頭

120‧‧‧內部振盪器

130‧‧‧計數器模組

140‧‧‧外部中斷模組

150‧‧‧人體接觸感測器

Claims (10)

1. 一種電容式量測人體穴位頻率之檢測頭裝置，包含：一接觸頭，具有二端點，用以接觸一人體之穴位，以取得該穴位之一電容量值CH，其中該端點之一為接地；一內部振盪器，具有一電感器L1及一電容器C2，用以產生一內部振盪頻率F1；一計數器模組，連接至該內部振盪器，用以計算該內部振盪頻率；及一外部中斷模組(ISR)，連接至該計數器模組，當該接觸頭接觸該人體穴位時，該外部中斷模組於接收一碰觸人體穴位之頻率訊號時，配合該內部振盪頻率，用以計算出該碰觸人體穴位之頻率F2，其計算公式為： 其中該式中之該F1為該內部振盪器之該內部振盪頻率，該L1及C2分別為該內部振盪器之振盪元件的電感量值及電容量值，及該CH為該人體穴位之電容量值。
2. 如申請專利範圍第1項之檢測頭裝置，進而包含一人體接觸感測器，連接至該外部中斷模組，以於碰觸人體時產生一觸發信號，以啟動該外部 中斷模組之計數。
3. 如申請專利範圍第1項之檢測頭裝置，其中F1=700KHz±5%，且F2=400KHz~700KHz。
4. 如申請專利範圍第1項之檢測頭裝置，進而包含一警示構件，以於檢測出F1-F2>500Hz時，產生一警示信號。
5. 如申請專利範圍第3項之檢測頭裝置，進而包含一分析構件，連接至該計數器模組，用以將該F2之範圍400KHz~700KHz分割成200等分，以視該F2之量測值座落於該200等分之一值而作分析。
6. 如申請專利範圍第1項之檢測頭裝置，其中該內部振盪器、該計數器模組及該外部中斷模組係積體製作於一積體電路中。
7. 如申請專利範圍第1項之檢測頭裝置，其中該外部中斷模組於配合該內部振盪器之該內部震盪頻率而讀出輸入頻率之數值時，其取樣頻率為每秒10次，總取樣時間為3秒。
8. 如申請專利範圍第7項之檢測頭裝置，其中該F2之最大值為700KHz，而該內部振盪器之最大頻率值為36MHz。
9. 如申請專利範圍第1項之檢測頭裝置，其中該檢測頭裝置所量測之該碰觸人體穴位之頻率訊號不超過該內部振盪器之該內部振盪頻率之二分之一。
10. 如申請專利範圍第1項之檢測頭裝置，其中該接觸頭之一端點之面積大於或等於另一端點之面積。