CN102188773A - 数字音乐治疗仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种数字音乐治疗仪，包括音乐播放模块和脉冲治疗模块；其中音乐播放模块包括2路输出端，1路直接输出播放，1路与脉冲治疗模块连接；脉冲治疗模块包括用于提取音乐信号并进行放大处理的音乐放大模块；用于将放大后的音乐信号变换为脉冲波形的脉冲产生模块；和用于将脉冲波形提升到作用于人体穴位的人体治疗电信号的电压提升模块。能一边播放音乐，一边产生与音乐节拍同步的人体治疗电信号，加强音乐与电疗的结合性；还具有血压测量模块、情绪分析模块和音乐选择模块，从用户的情绪入手，对症下药，选择更适合用户的音乐，达到更好的治疗效果。

Description

数字音乐治疗仪

技术领域

本发明属于娱乐与医疗保健领域，具体地讲是一种数字音乐治疗仪。

背景技术

现代人的生活节奏加快，精神压力大，如果不注意调节，就会出现各种各样的心理疾病，影响生活和工作。当前社会对于心理疾病主要以心理咨询或病发后到医疗机构治疗为主，但是这并不能达到随时缓解心理压力、预防心理疾病的目的。因此迫切的需要一种工具，能够随时随地对人的情绪状况进行检测，并针对检测结果采取一定措施，调节情绪、缓解心理压力，达到预防和治疗心理疾病的目的。

音乐的作用在传统的艺术欣赏和审美领域之外的应用和发展。音乐在医学和心理治疗领域的广泛应用和令人振奋的临床治疗效果证明了人类的一个古老的信念：音乐是具有驱病健身的作用，对于人类的生存本身具有重要的意义。

音乐电疗法是在我国中医经络学说基础上，结合现代音乐疗法，并吸取电疗的特点发展起来的一种新型康复治疗方法，具有刺激经穴和音乐治疗的双重作用。同时，它又兼有音乐的欣赏性和娱乐性，充分发挥音乐的生理、心理功能，尤其是由音乐信号经过换能处理，具有音乐风格和特点的同步音乐脉冲电流，刺激经络穴位，对某些疾病起到类似甚至优于传统针灸的治疗效果。它利用声、电两种物理因素的同步作用对人体情绪进行安抚并进行治疗。治疗过程中，病人在头戴耳机聆听美妙音乐的同时，电极板将该音乐调制出的电流刺激人体穴位。患者聆听音乐的同时，还接受音乐电流治疗，电流与音乐同步。该方法临床常用于神经痛、神经衰弱、头痛、失眠、早期高血压、扭挫伤等疾患的治疗。

治疗音乐的选择主要是依据音乐性质进行选择。因为一首乐曲和歌曲，由于其音乐性质不同，给人的感受也不尽一样。例如，一支抒情、优美的曲调，常会给人带来安静、平稳的精神状态。一支活泼、愉快的曲调，则会使人处于兴奋、热情的精神状态之中。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种数字音乐治疗仪，能一边播放音乐，一边产生与音乐节拍同步的人体治疗电信号，加强音乐与电疗的结合性。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种数字音乐治疗仪，其特征在于：它包括音乐播放模块和脉冲治疗模块；其中音乐播放模块包括2路输出端，1路直接输出播放，1路与脉冲治疗模块连接；脉冲治疗模块包括：

用于提取音乐的幅度和频率信号并进行放大处理的音乐放大模块；

用于将放大后的音乐信号变换为脉冲波形的脉冲产生模块；和

用于将脉冲波形提升到作用于人体穴位的人体治疗电信号的电压提升模块。

按上述方案，所述的音乐放大模块由音频功率放大器组成的固定增益为150-250倍的电路组成，前级设有用于等效控制放大倍数的滑动变阻器。

按上述方案，所述的脉冲产生模块包括小功率三极管和至少一级微分电路；微分电路由电容和中功率三极管构成，脉冲波形经电容耦合输入到下级的中功率三极管；中功率三极管由小功率三极管驱动。

按上述方案，所述的电压提升模块为变比为10∶1的音频变压器，音频变压器的初级线圈作为所述的中功率三极管的集电极负载，次级线圈输出所述的人体治疗电信号，人体治疗电信号通过治疗电极作用于人体。

按上述方案，它还包括：

用于提取用户血压信号的情绪感知模块；

用于对血压信号的大小进行分析并进行情绪判断的情绪分析模块；和

根据情绪分析模块的分析结果选择合适的节拍和幅度的音乐选择模块。

按上述方案，所述的情绪感知模块包括：

用于提取用户脉搏信号的袖带；

将提取的脉搏信号转换为压力信号的压力传感器；

检测压力传感器输出的压力信号并转换为血压信号，对血压信号进行滤波、放大、采样处理的单片机；和

安装在袖带上，由单片机输出PWM信号控制以调整袖带内气压的自动充、放气模块。

按上述方案，所述的情绪分析模块、音乐选择模块和音乐播放模块由基于S3C2440处理器的ARM9电路板构成，采用嵌入式Linux操作系统，其中音乐播放模块由ARM9电路板的基于IIS音频总线接口和UDA1341音频编码解码芯片组成。

本发明的工作原理为：将音乐信号进行处理得出与音乐节拍相同步的人体治疗电信号作用于人体穴位，使得用户一边听音乐，一边接受与该音乐节拍同步的人体治疗电信号，从而达到娱乐与治疗一体的效果。

本发明的有益效果为：

1、能一边播放音乐，一边产生与音乐节拍同步的人体治疗电信号，加强音乐与电疗的结合性。

2、通过增加情绪感知模块、情绪分析模块和音乐选择模块，从用户的情绪入手，对症下药，选择更适合用户的音乐，达到更好的治疗效果。

3、主要部件由基于S3C2440处理器的ARM9电路板组成，很好的利用了S3C2440处理器的内部硬件资源，减少了硬件的复杂性；采用嵌入式Linux操作系统，具有较强的移植性。

附图说明

图1为本发明实施实例的结构框图。

图2为本发明实施实例的血压测量模块结构图。

图3为本发明实施实例的压力传感器的引脚连接图。

图4为本发明实施实例的ARM9电路板功能示意图。

图5为音乐选择模块的功能实施示意图

图6为本发明实施实例的ARM9电路板的引脚连接示意图。

图7为本发明实施实例的脉冲治疗模块结构示意图。

图8为本发明实施实例的脉冲治疗模块信号传输示意图。

具体实施方式

图1为本发明实施实例的结构框图，包括血压测量模块、情绪分析模块、音乐选择模块、音乐播放模块和脉冲治疗模块，具有网络音乐文件下载、音乐自动选择、音乐自动播放、音乐脉冲治疗和LCD显示功能，能一边播放音乐，一边产生与音乐节拍对应的治疗脉冲。其中血压测量模块测量人体的血压等信号，送到情绪分析模块。情绪分析模块根据血压测量模块所测得的血压值，感知人体当前的情绪状态。情绪分析模块、音乐选择模块、音乐播放模块由S3C2440微处理器为核心的ARM9电路板完成。音乐播放模块包括2路输出端，1路直接输出播放，1路与脉冲治疗模块连接。脉冲治疗模块包括用于提取音乐信号的幅度和频率并进行放大处理的音乐放大子模块、用于将放大后的音乐信号变换为脉冲波形的脉冲产生子模块和用于将脉冲波形提升到作用于人体穴位的人体治疗电信号的电压提升子模块。

图2为血压测量模块结构图。本实施例中自动充、放气模块采用市场上通用的直流5V气泵，压力传感器采用BP01型。如图2所示，自动充、放气模块安装在袖带上，人的手腕带着袖带，将脉搏信号传递给BP01压力传感器。BP01压力传感器输出两路信号。在充、放气过程中，单片机检测压力传感器输出的压力，当压力达到200mmHg时进行放气。BP01压力传感器将感应到的脉搏压力信号传输给SH79F164单片机。SH79F164单片机完成血压测量后，将测得的血压值传输给以S3C2440微处理器为核心的ARM9电路板，完成情绪分析、音乐选择和音乐播放。本发明利用SH79F164单片机芯片内部的滤波、放大和A/D转换模块单元，完成微弱脉搏信号的放大、滤波、采集处理，外围器件极少，减小了硬件设计，增加了可靠性。

图3为血压测量模块BP01压力传感器和SH79F164单片机的引脚连接图。SH79F164单片机的OP1_O引脚接BP01压力传感器的IN+引脚端，SH79F164单片机的OP1_引脚接BP01压力传感器的IN_引脚端，以给BP01压力传感器提供基准电源；BP01压力传感器OUT+和OUT_引脚端直接与SH79F164单片机的PGAIN+和PGAIN_引脚端相连，将感应到的压力值进行放大。SH79F164单片机PWM1引脚端接自动充、放气模块的电机，以控制充、放气的速度；SH79F164单片机PWM0引脚端接自动充、放气模块的气压阀，以控制自动充、放气模块的充、放气时间。

图4是由S3C2440微处理器为核心的ARM9电路板功能示意图。在本发明中，情绪分析模块、音乐选择模块、音乐播放模块由S3C2440微处理器为核心的ARM9电路板完成。ARM9电路板可采用市场上标准的电路板，不必自己设计开发。从SH79F164单片机输出的血压信号传输到ARM9电路板后，经过情绪分析模块判断分析血压信号的大小，得知人体的情绪状态，然后由音乐选择模块选择与人体情绪对应的节拍和幅度的音乐，输出给音乐播放模块进行音乐播放。播放的音乐经2路输出，一路直接传输到耳朵，一路传输到脉冲治疗模块，以提取音乐节拍信息产生相应的治疗脉冲。音乐播放模块由ARM9电路板的基于IIS音频总线接口和UDA1341音频编码解码芯片组成，该模块可以对常用的音乐格式文件，如mp3、wav、wmv等进行播放，具有较强的音乐格式兼容性。同时，由于利用S3C2440芯片内部硬件资源，减少了硬件的复杂性。

图5为音乐选择模块的功能实施示意图。在本发明中，ARM9电路板上的不同文件夹内存放有各种不同情绪的音乐文件。由S3C2440微处理器为核心的ARM9电路板上的软件根据血压测量模块所测得的人体血压值，通过情绪分析模块确定人的当前情绪状态。然后在ARM9电路板上的音乐选择模块选择对应的音乐文件夹，并自动播放本文件夹下面的音乐。具体的对应关系如下表所示：

表中各数值单位为mmHg。其中舒缓的轻音乐、轻松的音乐和明快的音乐为主观选择，通常的做法是在音乐网站上根据音乐标签或分类来选择下载。

基于S3C2440处理器的ARM9电路板的Internet网络接口与Internet网络连接，可以方便的从网上下载、编辑与各种情绪状态对应的音乐文件。在本发明中，情绪分析模块和音乐选择模块均由C语言编写，具有较强的可移植性。

图6是ARM9电路板的引脚连接示意图。SH79F164单片机通过异步串口与ARM9电路板通信，SH79F164单片机的TXD引脚端与ARM9电路板上的RSTXD0引脚相连，SH79F164单片机的RXD引脚端与ARM9电路板上的RSRXD0引脚相连；ARM9电路板的LINEOUT_L引脚和LINEOUT_R引脚，直接跟左右两个耳机相连，同时与脉冲治疗模块相连；ARM9电路板的TXD+、RXD+、TXD_、RXD_直接与RJ45网线插头相连。

图7是脉冲治疗模块结构示意图。由ARM9电路板输出的音乐信号，经过音乐放大模块放大处理后，由脉冲产生模块将音乐信号变换为脉冲波形，再经过电压提升模块，将脉冲波形提升到人体治疗电信号的幅度，对人体的穴位进行治疗。音乐放大模块由LM386组成的固定增益为200倍的电路组成，前级设有滑动变阻器，用于等效的控制放大倍数。脉冲产生模块由三极管CS9014和微分电路组成，用于将音乐信号变换为脉冲波形。脉冲波形经电容耦合输入到下级的中功率三极管MJ13003，MJ13003由小功率管CS9014驱动。电压提升模块为变比为10∶1的音频变压器，变压器的初级线圈作为MJ13003的集电极负载，次级线圈输出与人体治疗电信号的幅度相对应的音乐脉冲信号作为治疗信号，该治疗信号与原生的音乐信号同步。

图8为脉冲治疗模块信号传输示意图，播放的音乐波形被音频功率放大器LM386放大后形成与原生的音乐信号等比例放大的信号，再通过脉冲产生模块变成一个个与音乐信号对应的脉冲信号，而这些脉冲信号直接作用于人体穴位尚不能达到效果，于是需要再由音频变压器提升电压，得到治疗脉冲信号。

作为本发明的一种实施方式，治疗电信号输出装置直接采用市面上的治疗电极即可。考虑到治疗探针作用于人体穴位需要使用者具备一定的专业医疗知识。本发明还可以采用治疗探针作为治疗电信号输出装置。

Claims (7)

1.一种数字音乐治疗仪，其特征在于：它包括音乐播放模块和脉冲治疗模块；其中音乐播放模块包括2路输出端，1路直接输出播放，1路与脉冲治疗模块连接；脉冲治疗模块包括：

用于提取音乐的幅度和频率信号并进行放大处理的音乐放大模块；

用于将放大后的音乐信号变换为脉冲波形的脉冲产生模块；和

用于将脉冲波形提升到作用于人体穴位的人体治疗电信号的电压提升模块。

2.根据权利要求1所述的数字音乐治疗仪，其特征在于：所述的音乐放大模块由音频功率放大器组成的固定增益为150-250倍的电路组成，前级设有用于等效控制放大倍数的滑动变阻器。

3.根据权利要求1所述的数字音乐治疗仪，其特征在于：所述的脉冲产生模块包括小功率三极管和至少一级微分电路；微分电路由电容和中功率三极管构成，脉冲波形经电容耦合输入到下级的中功率三极管；中功率三极管由小功率三极管驱动。

4.根据权利要求3所述的数字音乐治疗仪，其特征在于：所述的电压提升模块为变比为10：1的音频变压器，音频变压器的初级线圈作为所述的中功率三极管的集电极负载，次级线圈输出所述的人体治疗电信号，人体治疗电信号通过治疗电极作用于人体穴位。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的数字音乐治疗仪，其特征在于：它还包括：

用于提取用户血压信号的血压测量模块；

用于对血压信号的大小进行分析并进行情绪判断的情绪分析模块；和

根据情绪分析模块的分析结果选择合适节的拍和幅度的音乐选择模块。

6.根据权利要求5所述的数字音乐治疗仪，其特征在于：所述的情绪感知模块包括：

用于提取用户脉搏信号的袖带；

将提取的脉搏信号转换为压力信号的压力传感器；

检测压力传感器输出的压力信号并转换为血压信号，对血压信号进行滤波、放大、采样处理的单片机；和

安装在袖带上，由单片机输出PWM信号控制以调整袖带内气压的自动充、放气模块。

7.根据权利要求5所述的数字音乐治疗仪，其特征在于：所述的情绪分析模块、音乐选择模块和音乐播放模块由基于S3C2440处理器的ARM9电路板构成，采用嵌入式Linux操作系统，其中音乐播放模块由ARM9电路板的基于IIS音频总线接口和UDA1341音频编码解码芯片组成。

Images