CN101668559A - 用于应用所存储的频率信息的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于以调制磁场和/或者调制光形式对身体应用所存储的频率信息的装置，其中，该装置包括至少一个发射和接收装置、显示器(2)、存储器、控制电子装置、D/A转换器以及用于施加调制磁场的线圈(6)和/或者用于施加调制光的激光器(7)。本发明此外涉及一种方法，用于接收心脏的电位以及脉冲值的信号和借助依据本发明的装置应用所存储的频率信息。

Description

用于应用所存储的频率信息的装置
技术领域
本发明涉及一种用于以调制磁场和/或者调制光形式对身体应用所存储的频率信息的装置。
背景技术
公知对身体应用调制磁场和/或者调制光可能会对其功能产生不同的影响。例如，生物信息可以作为电磁频谱被记录并利用相应的装置被传输到身体上。可以根据物质频谱区分对身体的影响。例如，存在在身体压力状态时使其镇静的物质频谱或者在疲劳时使其活跃的其他物质频谱。
对身体应用频率信息可以要么在不对使用者的瞬间状态事先分析的情况下进行，要么为更加准确选择适当的频率，可以借助心率变异性心脏相关性(HRV
Figure G2007800495360D00011
筛选(Screening)进行。HRV筛选在心率变异性心脏相关性分析的意义上，是自主神经性心脏调节的通过手指传感器接收的非侵入性记载。这允许提示自主神经系统的通常功能状态。它使能够说明交感神经和副交感神经的活动性、自主平衡或自主平衡在交感神经或者副交感神经显性(Dominanz)方向上的移动的强度，其中，这些说明又与人类有机体的新陈代谢调节相关并表明分解代谢或组成代谢的新陈代谢状况，并还可以实施能够说明生理和心理压力的压力检查。
迄今为止，公知将有机物质的频率信息存储在计算机上并通过与其连接的电磁线圈或可调制的光源传输到身体上。其缺点是，装置庞大并因此只能固定地被运行。现有频率信息的数量取决于装置的存储器的大小并且使用者迄今不能随时随地使用相应的频率信息或对其状态实施分析。此外，为借助HRV筛选确定状态、为选择正确的频率信息和为应用这些不同的部分不便使用的装置需要一些专业知识，这大大降低了使用方便性。
发明内容
本发明的目的因此在于，提供一种轻便的可到处应用的装置，该装置能够对身体应用任意多个不同的频率信息并且该装置此外必要时为此能够借助HRV筛查分析使用者的瞬间状态。
该目的通过以下方式得以实现，即该装置包括至少一个发射和接收装置、显示器、存储器、控制电子装置、D/A转换器以及用于施加调制磁场的线圈和/或者用于施加调制光的激光器。本发明的一个特征在于，该装置是装备有线圈和/或者激光器以及相应的D/A转换器的移动电话。
本发明的另一个特征在于，线圈产生具有中值(Mittelwert)为9Hz波动频率的磁场，其中，此外磁场可以与装置的纵轴对称交叉(quer)的方式定向。由线圈产生的磁场的磁场强度在测量距离为0m时可以为0.1-70μ特斯拉(Tesla)。激光器可以是半导体激光器二极管，其产生具有中值为650nm的波动红色波长的光。激光器的功率在约15mW/cm2时小于1mW、优选约0.5mW。
本发明的另一个特征在于，所要应用的频率信息可以通过发射接收装置从服务器调用，可存放在装置的存储器内并可通过D/A转换器传输到线圈和/或者激光器上。所要应用的频率信息在此例如以数字文件格式的形式存在。依据本发明的装置的一个主要优点因此在于，服务器上可以存在任意多个不同的频率信息并可以借助发射接收装置随时随地调用并可以借助线圈或激光器应用于身体。
此外本发明的特征在于，该装置包括至少两个、最好三个用于测量心脏电位的传感器以及至少一个用于测量脉冲值的优选光电晶体管形式的传感器。在一种实施形式中，由例如Ag/AgCI涂层的塑料体组成的电极形式的三个金属传感器和一个光电传感器分别设置在移动电话的角点区域内，其中，针对每个传感器分别放置使用者的一个手指。
装置的控制电子装置处理由传感器接收的信号并且计算心率变异性心脏相关性分析并最后在装置的显示器上输出结果。
作为本发明的另一个特征，控制电子装置可以将计算的结果与处于装置的存储器内的数据库进行比较并可以在装置的显示器处显示针对可应用的频率信息以及附加的其他信息的相应选择，其中，所显示的可应用的频率信息可以借助发射接收装置从服务器下载。
在另一种可能的实施形式中，传感器、存储器、控制电子装置、D/A转换器以及线圈和/或者激光器布置在共同的模块内，该模块可与移动电话连接或者可装入移动电话内。模块此外可以包括本身的电源，例如蓄电池。为在模块与移动电话之间通信，该模块可以具有接口、例如蓝牙和/或者USB接口。
本发明附加地包括一种方法，用于借助上述装置接收心脏电位以及脉冲值的信号和以调制磁场和/或者调制光的形式对身体应用所存储的频率信息，其中所述方法包括以下步骤：
通过装置上的三个或者四个传感器记录信号，其中，最好一个传感器为光电晶体管和其他传感器被设计用于接收电信号。借助该装置完成心率变异性心脏相关性分析。将所计算的结果与该装置内的数据库进行比较，其中，数据库为不同的结果存储有相应的信息，例如饮食建议或者可能可应用的频率信息的建议。在该装置的显示器处输出所计算的结果以及相应的数据库项。通过使用者从服务器选择性地以由用户控制的方式调用相应显示的频率信息并借助发射接收装置传输到该装置。将所传输的频率信息借助D/A转换器转换成模拟频率。借助该装置的线圈和/或者激光器对身体应用模拟频率以及选择性地重新记录并完成心率变异性心脏相关性分析，用于检查使用者的状态变化。
附图说明
下面借助几张附图以及所属的说明对本发明进行详细说明。其中：
图1示出移动电话形式的本发明装置的示意正视图；
图2示出图1的本发明装置的后视图；
图3示出本发明装置的可能实施形式的方框图；
图4示出用于控制执行器的开关方案的方框图。
具体实施形式
图1中示意示出的具有显示器2和键盘3的移动电话1在其角处分别具有用于放置使用者的手指的传感器。在此，设置三个用于记录EKG的金属传感器4和一个用于识别脉冲波的光电传感器5。使用者可以利用双手在信号检测期间在角点处分别用一个手指保持移动电话。
图2示出图1的移动电话的后视图。以虚线方式示出处于外壳内的从外面看不到的线圈6，其用于施加调制磁场。此外在该实施形式中激光器7处于移动电话的背面上，所述激光器7用于对身体施加调制光。不言而喻，激光器7也可以设置在其他适当的部位上。在通过所述四个传感器4、5和对心率变异性的随后计算确定使用者的状态并提出相应的频率信息并从服务器下载后，移动电话1可以利用其背面放到皮肤上并且将频率信息作为调制磁场或调制光应用于身体。
借助图3所示的方框图现在更详细地介绍该装置的工作原理。
所示实施形式的基本功能以及应用过程如下：
·在HRV分析和脉冲波相关性的基础上分析使用者的状态
·针对频率信息的建议以及用于改变从该装置的数据库所调用的使用者状态的其他建议
·通过发射和接收装置下载适用的频率信息
·通过磁场和所调制的激光对使用者应用频率信息
·通过再次的HRV分析和脉冲波相关性来检查状态变化
使用者状态的分析
记录1信道EKG，所述1信道EKG通过手指电极10被接收。具有足够同相抑制(Gleichtaktunterdrueckung)的高阻抗差频放大器22将具有约1-2mV振幅的源信号放大到约500mV并可能通过电化学元素形成分离在皮肤与电极面之间所产生的DC部分。后置的滤波器11滤除50Hz交流声。这样调整的信号通过乘法器16和采样&保持17前往ADC18。该ADC以2ms＝500Hz的抽样率对EKG信号进行采样。AD转换的控制通过中央RISC处理器15进行，该处理器也承担从ADC18到缓冲器RAM14的数据传送。在那里所存储的数据根据移动电话1的请求通过蓝牙接口20被传输。与这种EKG检测同时地，通过在纯模拟技术基础上的特定R锯齿形脉冲探测12利用后置的触发器13和处理器15内的随后的倒数值形成计算直接的RR值并同样存放在RAM14内。这些值也根据移动电话1的要求被传输。传感器的测量精度为+/-6％。
因为对于应用总归需要处理器15，所以信号预处理和滤波在软件中实现。由此除了节省比较昂贵的外部模拟硬件外，优点还有可适应性，例如在50Hz/60Hz上电网交流声滤波以及简单的可维护性。因此以后的改进也可以通过固件更新由应用者进行。因为通过至移动无线电装置的接口(蓝牙)不能足够迅速地转发测量数据，所以需要将测量数据流缓冲在附属于处理器的外部RAM14中。作为RAM也可以使用缓慢的闪存，其典型地需要较少的能量。
在应用运行中，应该由该装置将频率信息通过不同的执行器(Aktor)(光学的和/或者磁性的)发送给使用者。在此，再次可以使用已经用于中间存储测量数据的RAM，因为在数据信号作为数据流通过前置的DAC19可以被传输到执行器6、7之前，所述信号数据必须从接口向移动电话转送并被缓冲。也可以实现使用者的调节器运行，其中为同时测量EKG以及脉冲数据和应用频率信息可以建立“实时生物反馈调节回路(Echtzeit-Bio-Feedback-Regelschleife)”。
作为电极材料建议Ag/AgCI涂层的塑料体。这种材料具有电化学电压的最佳值，由此可以迅速减少所产生的DC值。对此的替代方案是贵金属涂层的(例如AU涂层的)电极。
通过由IR-LED 9和光电晶体管8组成的IP光势垒，检测指尖处的脉冲波。所接收的信号被滤波并通过乘法器16的第二信道和采样&保持(S&H)17同样到达ADC18。通过在EKG与PW之间交替的AD转换，(在采样率的框架内)产生两个量的时间相关性。
为最小化电流消耗，IR-LED 9只有在识别出R锯齿波形时才被接通并在识别出脉冲波时重新被断开。
从存在的频率部分中，可以通过特定频率范围的高精度积分，既确定交感神经和副交感神经活动的强度，也确定心脏收缩节律相关性比例。
自主神经系统的两个分枝、即交感神经和副交感神经彼此独立工作和一般情况下是对抗性的。交感神经激活身体，使所述身体处于功率准备状态并在过激活的情况下产生压力(Stress)。副交感神经与此相反起到衰减作用并使有机体放松，促进再生并通过压力防止过激活。
交感神经和副交感神经激活的相对强度在每个人身上会有所不同。两个分系统正常情况下应处于平衡状态。但在许多情况下，存在一个或者另一个系统的显性。特别是可以通过交感神经与副交感神经激活之比说明自主平衡状态。
向交感神经显性方向上的平衡移动产生分解代谢作用，并且通过各种新陈代谢措施引起用于提高效率的能量提供，如阻止能量积蓄和分解现有能量积蓄，例如像蛋白质分解、血糖含有量上升、自由脂肪酸上升。此外，它通过血液的(降低血浆容量、提高血浓度)和心血管的(血压升高、心脏的收缩性增强、心脏内刺激传导持续时间缩短)措施加速能量输送并阻止无关紧要的或者没有帮助的身体过程，例如像消化过程、再生过程、生长过程和合成新陈代谢、炎症反应、疼痛敏感性和免疫再激活。向副交感神经显性方向上的平衡移动在相反的方向上起作用。它产生组成代谢作用并促进合成新陈代谢、放松、再生、压力减少并防止心脏和其他身体器官的压力造成的疾病。
将从所记录的信号中计算的确定的结果与存放在装置存储器内的数据库进行比较并可以根据测量结果向使用者输出下列信息：
·是分解代谢还是组成代谢以及相应的饮食建议的新陈代谢调节的情况
·自主神经系统的自主平衡
·利用针对适用于应用的频率信息的下载建议进行压力检查
·应用频率信息后反馈指导(Feedback Coaching)的结果
·标准应用的其他下载建议
·频率信息的应用：
要应用的频率信息通过从服务器下载、例如经由移动无线电运营商的链路被加载到移动电话的RAM内。从那里通过处理器15读取，通过16比特DAC19在与静态强磁场的组合下施加给电磁线圈6。该线圈6的芯按照AMS方法将进行结构修改。该线圈产生约70μT的场强并作用于使用者。利用相同的频率信息信号，调制具有功率小于1mW的小功率半导体激光器二极管7的亮度。该激光也直接作用于使用者。处理器15、RAM14、ADC18、16比特DAC19以及蓝牙接口20之间的信号通过SPI总线21传输。频率信息此外可以通过红外线源23来施加。
图4示出在控制对使用者应用频率信息的执行器时最大灵活性的电路方案。每个执行器6、7、23具有其本身的数字模拟转换19及其本身的前置放大级。
由处理器完成下来任务、在极端情况下均“同时”完成下列任务：
·询问至电话接口的接口
·控制EKG信号开窗(Fensterung)
·对EKG和脉冲信号抽样
·预处理和滤波EKG和脉冲信号
·在RAM内中间存储EKG和脉冲信号
·提供EKG/脉冲数据流用于通过接口(蓝牙/USB)传输
·通过至执行器的信道再现由RAM缓冲的频率信息
为此需要耗费的中断处理的转化。在同时运行如此多的子过程时，达到最佳计时是特殊的开发耗费。
选择蓝牙作为在模块与移动电话之间的通信接口无疑是具有优点的，特别是由此可以灵巧地回避使不同的总线系统适应变化的“载体硬件”。因此移动电话单元与模块之间的布线可以减少到能量供应。这种布线例如可以仅利用两个防腐蚀的接触实现。可选择地，模块的供电例如也可以借助本身的蓄电池单独进行。由此追求1电路板设计，以便将批量生产的成本保持得尽可能低。在该印制电路板上，安装包括传感器和执行器在内的模块的所有部件。该模块因此可以成本低廉地嵌入、旋入或者卡入移动电话的经修改的后壁内。为安装因此取消任何布线。
在服务器处以数字存储的方式存在例如3000不同的频谱。优选这些频率信息频谱作为数字音频文件、例如作为波声(Wavesound)文件存在。
物质频谱借助调整到输入线圈内被接收4分钟左右，其中滤波器和具有106放大的放大器连接在所述输入线圈上。从物质中放射的具有频率处于20Hz-100kHz范围内的电磁波通过奈奎斯特频率被数字化，在RAM内缓冲并在乘法过程中被传输到CD上。降噪滤波的信号以106返回到初始的模拟水平。将该信号加载到服务器上并可以从那里下载到本发明的装置上。
在波声文件的播放过程中，20Hz-18kHz的范围被优选考虑并以感应的方式通过线圈(磁场)利用中值约9Hz的波动频率借助相干光(激光器)被施加。高次谐波一直达到兆赫范围内，附加地产生和传输地磁场的全部频率。磁场的定向与装置的纵向中轴对称交叉。固定频率的精度在+/-0.2％。磁场强度根据调整优选在测量距离0m时为0.17-3.8μ特斯拉。对于所有频率在30秒-3分钟后以约+/-1％的精度进行自动断开。
激光器采用波动的红色波长(中值650nm)工作。功率在具有与在磁场情况下相同的持续时间的持续运行下约15mW/cm2时约为0.5mW。不进行定时(Taktung)。

Claims (17)

1.用于以调制磁场和/或者调制光的形式对身体应用所存储的频率信息的装置，其特征在于，该装置包括至少一个发射和接收装置、显示器(2)、存储器、控制电子装置、D/A转换器以及用于施加调制磁场的线圈(6)和/或者用于施加调制光的激光器(7)。
2.按权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置是装备有线圈(6)和/或者激光器(7)以及相应D/A转换器的移动电话(1)。
3.按权利要求1或2所述的装置，其特征在于，线圈(6)产生具有中值为9Hz的波动频率的磁场。
4.按权利要求1-3之一所述的装置，其特征在于，磁场以与装置的纵轴对称交叉的方式定向。
5.按权利要求1-4之一所述的装置，其特征在于，由线圈(6)产生的磁场在测量距离为0m时具有0.1-70μT的磁场强度。
6.按权利要求1-5之一所述的装置，其特征在于，激光器(7)为半导体激光器二极管，其产生具有中值为650nm的波动红色波长的光。
7.按权利要求1-6之一所述的装置，其特征在于，激光器(7)在约15mW/cm2时具有小于1mW、优选约0.5mW的功率。
8.按权利要求1-7之一所述的装置，其特征在于，所要应用的频率信息可以通过发射接收装置从服务器调用，可存放在装置的存储器内并可通过D/A转换器传输到线圈(6)和/或者激光器(6)。
9.按权利要求1-8之一所述的装置，其特征在于，所要应用的频率信息以数字文件格式的形式存在。
10.按权利要求1-9之一所述的装置，其特征在于，该装置附加地包括至少两个、最好三个用于测量心脏电位的传感器(4)以及至少一个用于测量脉冲值的优选光电晶体管形式的传感器(5)。
11.按权利要求10所述的装置，其特征在于，由例如Ag/AgCI涂层的塑料体组成的电极形式的三个金属传感器(4)和一个光电传感器(5)分别设置在移动电话(1)的角点区域内，用于针对每个传感器分别放置一个手指。
12.按权利要求10或11所述的装置，其特征在于，装置的控制电子装置处理由传感器接收的信号用于计算心率变异性心脏相关性分析并在装置的显示器(2)上输出结果。
13.按权利要求12所述的装置，其特征在于，将由控制电子装置计算的结果与处于装置的存储器内的数据库进行比较并可以在装置的显示器(2)处显示针对可应用的频率信息以及附加的其他信息的相应选择，其中，对可应用的频率信息的所显示的选择可以借助发射接收装置从服务器下载。
14.按权利要求10-13之一所述的装置，其特征在于，传感器(4、5)、存储器、控制电子装置、D/A转换器以及线圈(6)和/或者激光器(7)设置在共同的模块内，该模块可与移动电话连接或者可装入该移动电话内。
15.按权利要求14所述的装置，其特征在于，模块此外包括本身的电源，例如蓄电池。
16.按权利要求14或15之一所述的装置，其特征在于，模块与移动电话可以借助接口、例如蓝牙和/或者USB接口连接。
17.用于借助按权利要求10-16之一所述的装置接收心脏电位以及脉冲值的信号和以调制磁场和/或者调制光的形式对身体应用所存储的频率信息的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
-)通过装置处的三个或者四个传感器(4、5)记录信号，其中，最好一个传感器(5)为光电晶体管和其他传感器(4)被设计用于接收电信号，
-)借助该装置完成心率变异性心脏相关性分析，
-)将所计算的结果与该装置内的数据库进行比较，其中，数据库为不同的结果存储了相应的信息，例如饮食建议或者可能可应用的频率信息的建议，
-)在该装置的显示器(2)处输出所计算的结果以及相应的数据库项，
-)通过使用者从服务器选择性地调用相应显示的频率信息并借助发射接收装置传输到该装置，
-)将所传输的频率信息借助D/A转换器转换成模拟频率，
-)借助该装置的线圈(6)和/或者激光器(7)对身体应用模拟频率，
-)选择性地重新记录并完成心率变异性心脏相关性分析用于检查使用者的状态变化。
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