CN113397479B - 太赫兹场效应无创生物反馈诊断系统 - Google Patents

Abstract

一种太赫兹场效应无创生物反馈诊断系统包括触发传感器、太赫兹场波源场单元和中央处理和遥测单元(CP&T：Central Processing&Telemetry)，中央处理和遥测单元用于向患者和系统操作单元产生一系列不同类型的刺激信号。生物反馈诊断系统用以形成两个生物反馈回路：CP&T‑患者‑触发传感器，和CP&T‑操作单元‑触发传感器。而触发传感器远程获取患者对刺激信号的生物反馈信号，并将反馈信号处理成数字信号发送回中央处理和遥测单元。为了提高患者的反馈信号，在患者的附近放置太赫兹波源场单元，以此触发患者的生物细胞、组织、器官及脑波等反馈信号，以作为诊断的用途。

Description

太赫兹场效应无创生物反馈诊断系统

技术领域

本发明涉及一种生物反馈医疗诊断系统，且特别是涉及一种太赫兹场效应无创生物反馈诊断系统。

背景技术

本领域已知多种医疗诊断系统，以确定患者的一般病理生理状态并诊断各种疾病及其基于临界融合频率的视觉诊断设备，如美国专利号4195626中Schweizer在美国专利中描述了一种生物反馈装置。包括在特殊设计的生物反馈室中应用各种听觉、视觉、电或触觉刺激。此外，还提出了由微处理器控制的这些刺激的节律模式，并根据患者自身的反应进行调整。

在美国专利号4690142中，如Ross等人建议对患者皮肤上的特定部位进行神经电刺激。对皮肤的这种触觉刺激的产生是用来产生机体对特定条件作出反应的电特性。该发明的系统还用于训练机体通过集中精力增加或抑制触觉来改变对刺激的反应。

在美国专利号4031883中，如Fehmi等人描述了一种多通道生物反馈计算机。它包括一些单极性的电触点，应用于头皮和病人的身体，以及一台计算机，用于收集、过滤和放大电信号。然后将整体反馈信号反馈给患者，以使患者意识到被监控的功能用于其他目的。

在美国专利号4800893中，如Ross等人描述了一种动觉物理运动显示器，其中多个电极将各自的信号馈送给配备有视频显示器的EEG设备。动觉身体运动的产生允许用户产生想要的思维模式。

在美国专利号5365939中，Ochs描述了一种使用EEG反馈来治疗患者的方法，该方法涉及选择用于确定脑波频率的参考位置，并将其从两个方向引入，直到达到预定的停止点。然后根据患者改变脑波频率的能力进行灵活性评估。

在美国专利号5392788中，Hudspeth提出了一种用于从患者的脑波数据中解释概念和概念思想并帮助诊断脑波功能障碍的方法和装置。描述了一种系统，包括用于向患者发送刺激的传感器、用于记录脑波信号的EEG传感器以及用于控制信号呈现、EEG信号记录和分析的计算机。比较记录的脑电信号与概念知觉和情绪思维模型，或作为健康人已知脑电图信号的替代品来诊断脑功能障碍。

在美国专利号5983129中，Cowan等人提出了一种确定集中注意力强度的方法，包括获得额叶脑波EEG信号并从单独获得的参考EEG信号中减去该信号以产生注意指示信号。

最后，在美国专利号6097981中Freer描述了一种基于脑电图仪的生物反馈系统，该系统在获取和分析脑电图响应信号的同时，由计算机维持计算机动画并呈现给患者。然后将分析结果用于控制动画。该发明提供一种装置，通过远程红外发射器将来自患者头部或用户的脑电图信号发送到机器。

所有上述系统都有一些共同的局限性，这些局限性源于它们依赖于患者的意识状态。另一个局限性是病人自己被用来解释生物反馈信号，而不是像独立操作者这样的独立操作实体。最后，利用硬件获取脑电信号，并通过有线或红外方式传输到主数据采集与计算装置。

在本领域中，还已知使用磁场和电磁场来远程和无创地评估患者的某些状况或影响其疲劳状态和执行特定功能的能力。在美国专利号5458142中，Farmer等人描述了一种用于监测生物体产生的磁场的装置。它包括一个磁场传感器，其包含一个由多匝细线包围的铁磁芯。该传感器用于记录生物体的磁场，用于诊断目的，以及控制磁场发生器，以产生与生物体磁场互补的治疗磁场。

在美国专利号4951674中，Zanakis等人描述了生物磁分析系统，它包括许多光纤磁传感器，用于从包括大脑在内的人体各组织获取有关磁场的信息。

在美国专利号5108361中，Hein提出了一种影响有机体的装置，包括让患者暴露于频率增加或降低的若干短脉冲信号中，以刺激脑电波。

在美国专利号5769878中，Kamei提出了一种非侵入性增强人体免疫监视能力的装置，通过在0.5到13Hz的频率范围内，最好是在从EEG信号测量的α波段的频率范围内，向他的额头(同时屏蔽眼睛)提供脉冲光。

前述专利所描述的技术都具有一些无法克服的缺点：

1)生物反馈信号容易受到患者主观意识影响。

2)生物反馈信号容易受到环境及杂讯干扰。

3)生物反馈信号缺乏标准基准点作为参照依据。

4)生物反馈信号缺乏强化生物分子转动与振动信号的机制，让反馈信号加强信号强度，和提高检测灵敏度，并且从中获得更多有意义的信息。

5)生物反馈信号缺乏频率、相位与时序的分析比对，无法对于生物分子进行位置及频段鉴别来掌握精准度。

发明内容

因此，本发明的一个目的是通过提供一种生物反馈诊断系统，其提供患者一系列的刺激信号，且具有参照基准标准点，以收集有价值的生物反馈信号，从而克服上述现有技术的瓶颈和缺点。

本发明的另一个目的是提供一种能够处理来自患者和操作单元的两回路生物反馈的诊断系统，在操作单元提供的参照基准标准点信号，与患者生物反馈信号同时同路径经过触发传感器的处理、分析和比对，得到更为精准的信号。

本发明的另一个目的是提供一种诊断系统，在该系统中无创地收集来自患者的生物反馈。

为达上述的目的，本发明提供一种太赫兹场效应无创生物反馈诊断系统的实施例，其包括：中央处理和遥测单元；触发传感器，所述触发传感器为非侵入式的且能作噪声处理；以及太赫兹波源场单元，耦接所述中央处理和遥测单元，且用以运用太赫兹电磁波谱对患者的生物分子的转动和振动能量触发。其中所述中央处理和遥测单元用于产生预定系列的刺激信号，并同时传输所述刺激信号至操作单元和所述患者，并因此形成多个生物反馈回路，所述多个生物反馈回路包含：第一生物反馈回路以及第二生物反馈回路。所述第一生物反馈回路包括所述中央处理和遥测单元向所述患者发送所述刺激信号，所述触发传感器用于远程检测所述患者的生物分子的生物反馈信号，所述触发传感器进一步处理所述反馈信号以得到处理后的反馈信号并将处理后的反馈信号发送回所述中央处理和遥测单元。所述第二生物反馈回路包括所述中央处理和遥测单元向所述操作单元发送所述刺激信号，所述操作单元将所述刺激信号转换成参照基准标准点信号，所述触发传感器接收所述参照基准标准点信号并与所述处理后的反馈信号同时发送回所述中央处理和遥测单元以形成一个基准参照回路，所述基准参照回路提供基准值用于精准计算所述反馈信号的相位和强度。

本发明的太赫兹场效应无创生物反馈诊断系统的一实施例，其中提供了一种太赫兹波源场单元(0.1-10THz)设备来增强患者的反馈信号，太赫兹电磁波谱与生物分子(如DNA、RNA、蛋白质等)的转动和振动能量产生对应，以此触发患者生物细胞、组织、器官及脑波等反馈信号，以作为诊断的用途。又为了一些生物分子在常规条件下对太赫兹场响应不敏感的情况，可使用开口谐振环(Split-ring resonator，SRR)结构来增强太赫兹场局域电磁响应，以促进从患者到设备的生物反馈信号的灵敏度。

在太赫兹场效应无创生物反馈诊断系统的一些实施例中，所述中央处理和遥测单元包括：刺激信号产生模块及刺激信号传输装置。刺激信号产生模块，用于产生所述预定系列的刺激信号。刺激信号传输装置，耦接于所述刺激信号产生模块，且用于同时传输所述刺激信号至所述操作单元和所述患者。

在太赫兹场效应无创生物反馈诊断系统的一些实施例中，所述刺激信号是磁、电磁、音频和视觉刺激信号中的至少一种信号或其组合。

在太赫兹场效应无创生物反馈诊断系统的一些实施例中，所述触发传感器还包括检测器通道，所述检测器通道配备有对数周期天线，以增强对所述生物分子反馈信号的接收。

在太赫兹场效应无创生物反馈诊断系统的一些实施例中，所述对数周期天线是用于在450百万赫兹到6000百万赫兹(450MHz-6000MHz)范围接收短波的多匝锥形螺旋天线。

在太赫兹场效应无创生物反馈诊断系统的一些实施例中，所述检测器通道还包含混频器、整流器、鉴别器、外差器，所述对数周期天线耦接至所述混频器、所述混频器耦接至所述整流器、所述鉴别器及所述外差器，所述整流器耦接至所鉴别器，从而以增强对所述生物分子反馈信号的接收。

在太赫兹场效应无创生物反馈诊断系统的一些实施例中，所述触发传感器还包括感测元件、积分器、差分放大器、放大器和比较器，所述感测元件耦接至所述积分器及所述差分放大器，所述差分放大器耦接至所述放大器，所述放大器耦接至所述比较器，从而使所述触发传感器能对于生物反馈信号的频率、相位与时序等精细分析比对。

在太赫兹场效应无创生物反馈诊断系统的一些实施例中，所述中央处理和遥测单元用于启动所述太赫兹波源场单元(例如0.1-10THz)，从而运用太赫兹电磁波谱对所述患者的生物分子的转动和振动能量触发，太赫兹电磁波谱对应生物分子(如DNA、RNA、蛋白质、组织和器官等)能产生转动和振动，以此触发所述患者生物分子反馈信号产生对应变量。

在太赫兹场效应无创生物反馈诊断系统的一些实施例中，所述太赫兹波源场单元包括开口谐振环(Split-ring resonator，SRR)结构来增强太赫兹场局域电磁响应，从而增强太赫兹光谱对应各类生物分子的吸收灵敏度。

在太赫兹场效应无创生物反馈诊断系统的一些实施例中，所述太赫兹波源场单元的太赫兹频段在0.1-10THz之间。

在太赫兹场效应无创生物反馈诊断系统的一些实施例中，所述太赫兹波源场单元的太赫兹波产生方式，可以是由：半导体瞬间电流产生、加速电子产生、光整流产生、半导体光电导产生、非线性差频产生、热辐射产生、高能加速器产生、热辐射产生方法或傅里叶变换红外光谱产生。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是此说明与所附附图仅用来说明本发明，而非对本发明的权利范围作任何的限制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1A为太赫兹场效应无创生物反馈诊断系统的一实施例的应用情景示意图；

图1B为太赫兹场效应无创生物反馈诊断系统的另一实施例的应用情景示意图；

图2A为触发传感器的一实施例的方块图；

图2B为检测器通道的一实施例的方块图；

图3为表征疾病状态的符号的实施例的示意图；

图4为扫描波形信号的实施例的示意图；

图5为对脑底部进行脑血管生物分子扫描并利用图3所示的符号来表征疾病状态的实施例的示意图；

图6为扫描波形信号的另一实施例的示意图；以及

图7为对肝脏细胞分子扫描并利用图3所示的符号来表征疾病状态的实施例的示意图。

附图标记

10 中央处理和遥测单元

20 操作单元

30 患者

40 触发传感器

41 感测元件

42 积分器

43 电流源

44 差分放大器

45 放大器

46 比较器

47 电流去耦单元

48 检测器通道

48a 对数周期天线

48b 混频器

48c 整流器

48d 鉴别器

48e 外差器

50 太赫兹波源场单元

110 刺激信号产生模块

120 刺激信号传输装置

W1、W3 第一扫描波形

W2、W4 第二扫描波形

具体实施方式

下面参照附图对本发明进行详细说明，附图中用相同的参考字母和数字表示相同的元件。

图1A为太赫兹场效应无创生物反馈诊断系统的一实施例的应用情景示意图。如图1A所示，太赫兹场效应无创生物反馈诊断系统包括：中央处理和遥测单元(CP&T：CentralProcessing&Telemetry)10、触发传感器40以及太赫兹波源场单元50。所述触发传感器40为非侵入式的且能作噪声处理。太赫兹波源场单元50，电性耦接所述中央处理和遥测单元，且用以运用太赫兹电磁波谱对患者的生物分子的转动和振动能量触发。

中央处理和遥测单元10用于产生预定系列的刺激信号，并同时传输所述刺激信号至操作单元20和患者30，并因此形成多个生物反馈回路，所述多个生物反馈回路包含：第一生物反馈回路及第二生物反馈回路。

第一生物反馈回路，其包括所述中央处理和遥测单元10向所述患者30发送所述刺激信号，所述触发传感器40用于远程检测所述患者30的生物分子的生物反馈信号，所述触发传感器40进一步处理所述反馈信号以得到处理后的反馈信号并将处理后的反馈信号发送回所述中央处理和遥测单元10。

第二生物反馈回路，其包括所述中央处理和遥测单元10向所述操作单元20发送所述刺激信号，所述操作单元20将所述刺激信号转换成参照基准标准点信号，所述触发传感器40接收所述参照基准标准点信号并与所述处理后的反馈信号同时发送回所述中央处理和遥测单元10以形成一个基准参照回路，所述基准参照回路提供基准值用于精准计算所述反馈信号的相位和强度。

所述基准参照回路提供基准值用于精准计算所述反馈信号的相位和强度是指第一生物反馈回路减去第二生物反馈回路所得到的净信号，并且对此净信号进行信号和相位放大。详细地说，第二生物反馈回路与第一生物反馈回路的差别在于，第一生物反馈回路的信号中除了患者30的生物反馈信号外，还包含了刺激信号与环境与设备产生的噪声；而第二生物反馈回路的目的就是在同时间同环境收集刺激信号与环境与设备产生的噪声；第二生物反馈回路为一个基准信号(Blank)，在第一生物反馈回路减去第二生物反馈回路的基准信号后，有利于精准放大反馈信号的相位和强度，故可以很精确的获得生物反馈信号。

图1B为太赫兹场效应无创生物反馈诊断系统的另一实施例的应用情景示意图。如图1B所示，太赫兹场效应无创生物反馈诊断系统为基于图1A的架构，其中中央处理和遥测单元10可以包括：刺激信号产生模块110及刺激信号传输装置120。刺激信号产生模块110，用于产生所述预定系列的刺激信号。刺激信号传输装置120，耦接于所述刺激信号产生模块110，且用于同时传输所述刺激信号至所述操作单元20和所述患者30。刺激信号传输装置120是用以连接外围设备并且传输该刺激信号的装备。举例而言，中央处理和遥测单元10可以基于微处理器、微控制器、可程式化电路如特殊应用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他控制运算电路等来实现，也可以用运算设备、计算机系统等来实现。例如中央处理和遥测单元10控制电流、电压和频率产生刺激信号，并利用例如电磁波、视频、音频等形式或其组合来产生系列的刺激信号。

中央处理和遥测单元10利用刺激信号产生模块110输出预定的一系列刺激信号(也称为“信息代码”)，并通过刺激信号传输装置120将系列刺激信号发送给操作单元20和患者30(如图1B中的虚线所示的信号发送路径)。操作单元20是用于形成第二生物反馈回路来产生基准信号，操作单元20例如可利用能够收集刺激信号的电路来实现。刺激信号传输装置120例如可以利用外围设备来实现传输该刺激信号。根据信息代码的性质，太赫兹场效应无创生物反馈诊断系统可以使用许多适当的外围设备发送刺激信号。此类外围设备的示例包括但不限于：用于电磁波频率产生器、调制磁场传输的磁感应线圈、用于音频传输的耳机或扬声器、视频图像及各波段光场。必须指出的是，这样的信息代码同时传送给操作单元20和患者30，这是本发明诊断系统的一个独特特征。

触发传感器40收集来自操作单元20的参照基准标准点信号(blank)和患者30的生物反馈信号(如在图1A或图1B中，操作单元20和患者30至触发传感器40的虚线所示意)，将其处理优化转换为数字信号并将其发送回中央处理和遥测单元10(如在图1A或图1B中，触发传感器40至中央处理和遥测单元10的实线所示意)，如下将更详细地举例说明。

太赫兹波源场单元50可以被设计成直接与患者30一起运作，太赫兹电磁波谱与生物分子(如DNA、RNA、蛋白质等)的转动和振动能量产生对应，以此加强触发患者生物细胞、组织、器官及脑波等产生反馈信号，反馈信号经过触发传感器40的精准处理，以作为诊断的用途。太赫兹波源场单元50的太赫兹频段的优选在(0.1-10THz)之间，然而本发明并不受此示例限制。太赫兹波源场单元50可以是由：半导体瞬间电流产生、加速电子产生、光整流产生、半导体光电导产生、非线性差频产生、热辐射产生、高能加速器产生、热辐射产生方法及傅里叶变换红外光谱产生等器件中的至少一种都能产生太赫兹(THz)光谱。为了一些生物分子在常规条件下对太赫兹场响应不敏感的情况，在一些实施例中更可使用开口谐振环(Split-ring resonator，SRR)结构来增强太赫兹场局域电磁响应，从而增强太赫兹光谱对生物分子的灵敏度方案。

太赫兹波源场单元50和中央处理和遥测单元10是协作的，例如针对不同的器官检测时，太赫兹波源场单元50可用以产生不同频段信号，该信号是针对该器官发射波频，主要是造成器官蛋白质分子的振动与转动来产生该器官的特定生物反馈信号，进而分析信号进行诊断。

举例来说，中央处理和遥测单元10可以配置为通过例如控制信号，来控制太赫兹波源场单元50的开启或关闭，或者指示太赫兹波源场单元50产生不同频段信号，从而实现检测生物反馈信号或针对不同的器官检测等用途。

图2A为触发传感器的一实施例的方块图。触发传感器40包括感测元件(sensingelement)41、积分器(integrator)42、电流源(source of electrical current)43、差分放大器(differential amplifier)44、放大器(amplifier)45、比较器(comparator)46、电流去耦单元(galvanic decoupling unit)47和检测器通道(detector channel)48，以用于增加患者反馈信号对感测元件41的影响。

图2B为检测器通道的一实施例的方块图。在一实施例中，检测器信道48包括：如对数周期天线(log-periodic antenna)48a或其他合适的天线、混频器(mixer)48b、整流器(rectifier)48c、鉴别器(discriminator)48d和外差器(heterodyne)48e。

触发传感器40的主要功能是感测生物反馈信号并进行精准处理，对中央处理和遥测单元10提供的刺激信号(也称为“信息代码”)经过操作单元20和患者30两回路结合的生物反馈信号，触发传感器40进行接收而产生的响应，将其转换为数字信号并将其发送回中央处理和遥测单元10。感测元件41是基于接收例如患者生物反馈信号(0-150Hz)。电源49用以提供稳定直流电来为该元件供电。该电流是可调的，并且可单独在装置体外于过程中微调。

电流源43包括功率放大器和调节元件(例如低噪声系数的双极晶体管)，能够提供不受电源电压波动影响的恒定电流水平。以避免器件对外界干扰影响灵敏度。

触发传感器40为非侵入式的且能作噪声处理，噪声处理以第二生物反馈回路的回路信号为基准，从感测元件41获得信息信号，并通过由差分放大器44和放大器45组成的放大相位获取结果，信号被放大，例如总放大系数约为30dB。感测元件41同时受到干扰和诸如来自静态电磁场的随机干扰的影响。为了消除这种随机干扰，使用精密的差分放大器44作为第一阶段的放大。其中来自感测元件41的信号电压被馈送到差分放大器44的一个输入端，而感测元件41另一个输入端在通过积分器42馈送后被提供相同的电压。结果，在滤除噪声信号的同时，只允许有用的干扰信号通过放大器45中的下一个放大阶段。任何适当的已知放大器都可以用作放大器45。其中差分放大器44于第一生物反馈回路扣除第二生物反馈回路的基准信号(杂信号)后，去除杂讯并进行初级信号相位和信号放大，放大器45再继续放大信号到适合的系数，例如30dB。当然，本发明的实现并不受上述示例限制。

比较器46其设计用于将来自放大器45的模拟信号转换成一系列脉冲，例如在A-D转换器中，然后将其传输到电流去耦单元47上以进行进一步的变换。

电流去耦单元47的需要取决于依据本发明的装置本身(如太赫兹场效应无创生物反馈诊断系统的整体电子装置)的供电线路以及附近其他电气装置的随机波动电磁噪声场的存在。依据本发明的装置可被设计成将交流分量与直流电分开；又依据本发明的实施例，在前述的噪声处理中，已经以第一生物反馈回路减除第二生物反馈回路的方式来控制上述电磁噪声干扰因素。

检测器通道48例如被配置成高灵敏度信号接收单元，对于患者30的生物反馈信号达成高灵敏度接收，以保证感测元件41能获得适切强度的信号。已知生物反馈信号在人体生物蛋白、细胞、组织和器官的无线电波传输范围内。在一实施例中，接收元件由对数周期天线48a制成，该天线具有多匝螺旋锥形设计，以确保接收方向窄，但在传输频率范围很宽。

混频器48b例如优选地直接安装在对数周期天线48a上，包含一系列二极管，外差器48e向其提供电压。这种外差器通常是正弦电压发生器，广泛用于无线电接收机。它与天线连接的接收机的振荡电路的调谐同时可调谐。这使得可以在无线电接收器的设置的任何位置标记接收信号和外差信号频率之间差值的静止值。

整流器48c被设计成将低频相位干扰信号从有用信号中分离，并将该信号馈送到鉴别器48d中。鉴别器48d从所获取的信号中减去其原有的背景信号，得到纯粹的电压脉冲信号。然后，这种电压脉冲被反馈到积分器42，并进一步反馈到电流源43，电流源43改变电流的电流数值水平并改变感测元件41的功率电流。传感元件41的电流的这种波动最终影响其操作的频谱和由此产生的有用信号的频率范围。

本发明的诊断系统的功能的实施例如下。在测试序列开始时，中央处理和遥测单元10根据评估的诊断性质生成作为电磁、无线电、音频、光信号、皮肤电位、视觉、嗅觉或味觉的刺激信号(信息代码)。这些信号或刺激影响患者30的生物分子受体，使其转变为高度敏感和反应性的状态，从而增加患者30之间的生物反馈强度；同时所述操作单元20将所述刺激信号和环境噪声转换成参照基准标准点信号。太赫兹波源场单元50的动作对患者30产生其影响，运用太赫兹电磁波谱对生物分子的转动和振动能量触发，产生有价值的生物分子反馈信号，经由触发传感器40的感测和精准信号处理，将信号回传中央处理和遥测单元10进行临床分析从而完成整体诊断系统。

表1：操作示例

表1给出了由本发明的诊断系统的中央处理和遥测单元10生成的各种刺激信号的一个示例。每个刺激信号序列开始的时间时刻都是相互协调的，并与触发传感器40和太赫兹波源场单元50的启动相协调，从而使操作单元20和患者30接收到刺激信号，形成系统中生物反馈回路。此外，在如表1的实施例中，使用了磁感应线圈、显示器及耳机(或扬声器)来作为外围设备，并向患者30及操作单元20发送了电磁波、视频信号、音频信号作为刺激信号(信息代码)。

结果，中央处理和遥测单元累积了操作单元20和患者30的反馈信号，从而形成了一个数据库，所述数据库包含了每一系列个体刺激的反应。人体是一个复杂的共振系统，整体及各器官组织都有自身特定的生物分子共振频率，一般频率从0到150赫兹(0-150Hz)，例如四种基础脑波：德尔塔(DELTA)脑波0-4Hz；赛他(THETA)脑波4-7Hz；阿尔发(ALPHA)脑波8-13Hz；倍他(BETA)脑波13-40Hz。

举例说明，在发明人进行的研究表明，当电磁脉冲的干扰频率接近患者脑波的赛他(THETA：θ)节律时，患者对触发传感器的影响更具再现性。这一频率往往会随着患者的健康状况而增减。事实上，这种频率的偏差与某些身体系统、特定器官、甚至分离的细胞和染色体片段的特定病理状况之间的关系是确定的。

这种关系允许对各种病理状况进行特殊诊断。例如脊柱间盘突出症的诊断、各种癌症肿瘤的远处转移、骨折和一般创伤、血管血栓形成、急慢性肝炎、肝硬化以及各种其他病理状况的诊断。需要强调的是，这种诊断是可以利用大脑功能的生物反馈信号来进行的，独立于患者意念的影响。

本发明装置利用先前从正常志愿者那里收集的可用特征库收集触发传感器获得的生物分子组织器官的数位标准。这样的比较分析可以确定生物分子组织器官器官的病理程度和疾病发展的状态。

发明人开发的以下分类方法可以进一步表征疾病状态：

第0级——被评估生物分子组织器官的数位标准与档案中正常标准之间的理想相关性。例如人类卵细胞在分裂过程的开始；

第1级——出生前健康胚胎的组织(不存在任何身体功能或毒素)；

第2级——健康新生儿在出生初期的组织，在母体外，组织功能处于初始阶段；

第3级——功能活跃的组织，不存在毒素；

第4级——功能受损的组织，毒素蓄积才刚刚开始；

第5级——有器质性变化的组织，其中毒素积聚在组织细胞内，并积极限制其功能；

第6级——器官损伤和整体组织失衡的极端和不可逆状态。

例如，运用依据本发明的装置的触发传感器采集临床上述6个特征库等级的胚胎与生物分子组织器官，并建立生物分子组织器官的数位标准，为了易于辨认以：第1级(六角型米黄色)、第2级(六角型黄色)、第3级(正三角型橙色)、第4级(倒三角形红色)、第5级(菱形褐色)、第6级(正方形黑色)等，做为形状和颜色分辨管理。

举例来说，可以利用运算设备或计算机来实现软件，利用图像来显示被检测的生物分子组织器官，并在器官的图像上利用几何形状的符号来表征疾病状态，从而作辅助诊断的用途。例如，图3所示为表征疾病状态的符号的实施例的示意图，其中用以简化的形式只利用几何符号来表示第1至6级并未显示颜色。当然，本发明的实现方式并不受上述示例限制，亦可利用任何合适方式来表征疾病状态，或是疾病状态的级数可以依据需要作增加或减少。

本发明在实施例中应用“太赫兹场效应无创生物反馈诊断系统”所获得的部分研究结果举例说明。例如，利用太赫兹场效应无创生物反馈诊断系统针对整个脑底部进行脑血管生物分子扫描，在太赫兹波源场下进行脑底部血管位置的确认，然后关闭太赫兹波源场进行频率从0到150赫兹(0-150Hz)的扫描，利用太赫兹场效应无创生物反馈诊断系统可以得到第一扫描波形(如图4的扫描图示中以W1代表的波形)，然后在开启太赫兹波源场之后，再进行一次0到150赫兹(0-150Hz)的扫描，利用太赫兹场效应无创生物反馈诊断系统可以得到第二扫描波形(如图4的扫描图示中以W2代表的波形)，由此，可以根据建立脑血管生物分子组织器官的数位标准信号与第一扫描波形信号及第二扫描波形信号个别来进行比对，再根据脑血管生物分子组织器官的数位标准信号与第二、第一扫描波形信号差值比对，最终确认该脑血管生物反馈信号处于第1-6级的哪一等级中。上述比对例如通过运算设备、软件等来自动化比对，或显示于显示器上供研究人员作判断，也可以在太赫兹场效应无创生物反馈诊断系统上实现。请参考图5，其为对脑底部进行脑血管生物分子扫描并利用图3所示的符号来表征疾病状态的实施例的示意图。从图5的实施例中的脑采样点扫描图，可以看到生物反馈信号结果处于第5级和第6级中。

另一实施例中为肝脏细胞分子扫描。如上所述，利用太赫兹场效应无创生物反馈诊断系统进行如前一实施例中相似扫描方式，根据肝细胞生物分子组织器官的数位标准信号与第二扫描波形信号、第一扫描波形信号比对，其中例如图6的扫描图示中分别以W3、W4代表本实施例中的第一扫描波形及第二扫描波形。请参考图7，其为对肝脏细胞分子扫描并利用图3所示的符号来表征疾病状态的实施例的示意图。从图7的实施例中的肝采样点扫描图可知，确认该肝细胞生物反馈信号处于第2级、第3级和第4级中。在本发明的实施例中，利用太赫兹场效应无创生物反馈诊断系统所获得的生物反馈信号相当灵敏，能够在生物分子尚未进入病理损害或受损前(如第1-3级)就有明显信号反馈，根据这个生物反馈信号量化结果可以作为临床诊断的参考。

综上所述，本发明实施例所提供的一种生物反馈诊断系统，其提供患者一系列的刺激信号，且具有参照基准标准点，以收集有价值的生物反馈信号，从而克服上述现有技术的瓶颈和缺点。生物反馈诊断系统且能够处理来自患者和操作单元的两回路生物反馈的诊断系统，在操作单元提供的参照基准标准点信号，与患者生物反馈信号同时同路径经过触发传感器的处理、分析和比对，得到更为精准的信号。

以上所述仅为本发明的实施例，其并非用以局限本发明的专利范围。

Claims (8)

1.一种太赫兹场效应无创生物反馈诊断系统，其特征在于，包括：中央处理和遥测单元；触发传感器，所述触发传感器为非侵入式的且能作噪声处理；以及太赫兹波源场单元，耦接所述中央处理和遥测单元，且用以运用太赫兹电磁波谱对患者的生物分子的转动和振动能量进行触发，其中所述中央处理和遥测单元用于产生预定系列的刺激信号，并同时传输所述刺激信号至操作单元和所述患者，并因此形成多个生物反馈回路，所述多个生物反馈回路包含：

第一生物反馈回路，所述第一生物反馈回路包括所述中央处理和遥测单元向所述患者发送所述刺激信号，所述触发传感器用于远程检测所述患者的生物分子的生物反馈信号，所述触发传感器进一步处理所述生物反馈信号以得到处理后的生物反馈信号并将处理后的生物反馈信号发送回所述中央处理和遥测单元；以及第二生物反馈回路，所述第二生物反馈回路包括所述中央处理和遥测单元向所述操作单元发送所述刺激信号，所述操作单元将所述刺激信号转换成参照基准标准点信号，所述触发传感器接收所述参照基准标准点信号并与所述处理后的生物反馈信号同时发送回所述中央处理和遥测单元以形成一个基准参照回路，所述基准参照回路提供基准值用于精准计算所述生物反馈信号的相位和强度；

所述基准参照回路提供基准值用于精准计算所述生物反馈信号的相位和强度是指第一生物反馈回路减去第二生物反馈回路所得到的净信号，并且对此净信号进行相位和强度放大；具体地，第二生物反馈回路与第一生物反馈回路的差别在于，第一生物反馈回路的信号中除了患者的生物反馈信号外，还包含了刺激信号与环境以及刺激信号与设备产生的噪声；而第二生物反馈回路在同时间同环境收集刺激信号与环境以及刺激信号与设备产生的噪声；第二生物反馈回路为一个基准信号，在第一生物反馈回路减去第二生物反馈回路的基准信号后，有利于精准放大生物反馈信号的相位和强度；

所述中央处理和遥测单元用于启动所述太赫兹波源场单元，从而运用太赫兹电磁波谱对所述患者的生物分子的转动和振动能量进行触发，太赫兹电磁波谱与生物分子的转动和振动能量产生对应，以此触发所述患者的生物反馈信号产生对应变量；

所述太赫兹波源场单元包括开口谐振环结构来增强太赫兹场局域电磁响应，从而增强太赫兹电磁波谱对应各类生物分子的吸收灵敏度。

2.根据权利要求1所述的太赫兹场效应无创生物反馈诊断系统，其特征在于，所述中央处理和遥测单元包括：

刺激信号产生模块，用于产生所述预定系列的刺激信号，以及刺激信号传输装置，耦接于所述刺激信号产生模块，且用于同时传输所述刺激信号至所述操作单元和所述患者。

3.根据权利要求1所述的太赫兹场效应无创生物反馈诊断系统，其特征在于，所述刺激信号是电磁、音频和视觉刺激信号中的至少一种刺激信号。

4.根据权利要求1所述的太赫兹场效应无创生物反馈诊断系统，其特征在于，所述触发传感器还包括检测器通道，所述检测器通道配备有对数周期天线，以增强对所述生物反馈信号的接收。

5.根据权利要求4所述的太赫兹场效应无创生物反馈诊断系统，其特征在于，所述检测器通道还包含混频器、整流器、鉴别器、外差器，所述对数周期天线耦接至所述混频器，所述混频器耦接至所述整流器、所述鉴别器及所述外差器，所述整流器耦接至所述鉴别器，从而以增强对所述生物反馈信号的接收。

6.根据权利要求4所述的太赫兹场效应无创生物反馈诊断系统，其特征在于，所述触发传感器还包括感测元件、积分器、第一差分放大器、第二放大器和比较器，所述感测元件耦接至所述积分器及所述第一差分放大器，所述第一差分放大器耦接至所述第二放大器，所述第二放大器耦接至所述比较器，从而使所述触发传感器能对于生物反馈信号的频率、相位与时序精细分析比对。

7.根据权利要求1所述的太赫兹场效应无创生物反馈诊断系统，其特征在于，所述太赫兹波源场单元的太赫兹频段在0.1-10THz之间。

8.根据权利要求1所述的太赫兹场效应无创生物反馈诊断系统，其特征在于，所述太赫兹波源场单元的太赫兹电磁波谱产生方式，可以是由：半导体瞬间电流产生、加速电子产生、光整流产生、半导体光电导产生、非线性差频产生、热辐射产生或傅里叶变换红外光谱产生。