JP6575768B2 - 人体経穴の周波数の静電容量式測定を行う検出ヘッド装置 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は２０１５年１月１２日に出願された米国仮出願６２／１０２，１１９号の優先権を主張し、その開示内容は全体を引用することにより本明細書に組み込まれる。

本発明は、人体経穴の静電容量の測定を、周波数を用いて行う検出ヘッド装置に関する。

各経絡、経穴の電気状態は人体の健康状況を反映する。電気回路学の理論に基づくと、測定することができる電気物理量は３種類あり、それぞれ電気抵抗、インダクタンス、静電容量である。全身を覆う皮膚の電気抵抗は１００Ｋ〜１００Ｍオームであることはすでに知られており、インダクタンスの測定は直流抵抗値を１０オーム以下に制御する必要があるため、インダクタンスを測定する方式で経絡の状態を知ることはできない。電気抵抗を測定する方式は実行可能であるが、年齢、外傷、天気の変化および汗の分泌により直流抵抗が変化するため、測定時に、測定点を生理食塩水で拭き、この誤差値を避ける必要がある。しかし、電子機器は塩分により腐食しやすく、メンテナンスが適当でない場合、測定用ヘッドの寿命に直接影響を及ぼす。

先行技術の欠点を克服し、クラウドデータベースへの接続を確立して、さらなる健康状態の分析および検査を行うため、本発明は人体経穴の静電容量の測定を、周波数を用いて行う検出ヘッド装置を提供する。

２つの端点を有し、端点の１つが静電容量値ＣＨを有する人体経穴に接触し、該端点の他の１つが接地である接触ヘッドと；インダクタＬ１およびキャパシタＣ２を有し、既知の内部発振周波数Ｆ１を発生させる内部発振器と；該内部発振器に接続され、内部発振周波数Ｆ１を計算するカウンタモジュールと；該カウンタモジュールに接続される外部割込みモジュールＩＳＲであって、該接触ヘッドが該人体経穴に接触するとき、人体経穴に触れたときの入力周波数Ｆ２の信号を受信すると、該内部発振周波数Ｆ１と組み合わされて、該人体経穴の静電容量値ＣＨを算出する外部割込みモジュールＩＳＲと、を含む。その計算公式は以下の通りである。
（式中、Ｆ１は該内部発振器の発振周波数、Ｌ１、Ｃ２は該内部発振器の振動素子の値、ＣＨは該人体経穴の静電容量値である）

（式中、Ｆ１は内部発振器の発振周波数、Ｌ１、Ｃ２は該内部発振器の振動素子の値、ＣＨは人体経穴の静電容量値である）。

図１Ａは、本発明の人体経穴の静電容量の測定を、周波数を用いて行う検出ヘッド装置における、人体に接触する接触ヘッドの構造図である。 図１Ｂは、本発明の人体経穴の静電容量の測定を、周波数を用いて行う検出ヘッド装置における、人体に接触する接触ヘッドの構造図である。 図２は、本発明の人体経穴の静電容量の測定を、周波数を用いて行う検出ヘッド装置の構造ブロック図である。 図３は、本発明の人体経穴の静電容量の測定を、周波数を用いて行う検出ヘッド装置の回路図である。

本発明は様々な形式で実施することができ、以下の文で言及する実例のみではない。以下の実施例は、本発明の様々な実施方式および特徴の代表に過ぎない。前記実施例は、特許請求の範囲に記載の本発明の範囲を制限しない。

図１Ａおよび図１Ｂはそれぞれ、本発明の人体経穴の静電容量の測定を、周波数を用いて行う検出ヘッド装置１００における接触ヘッドの異なる構造図を示しており、図１Ａは、円筒形構造の接触ヘッド１１０を示し、端点１は経穴に接触し、端点２は接地である。図１Ｂは、平面形構造の接触ヘッド１１０’を示し、端点１’は経穴に接触し、端点２’は接地である。

この他、該接触ヘッドの材料は金属または合金を含むがこれに限定されず、例えば金メッキでよい。

本発明は、１８ｋ金の接触ヘッドを使用して静電容量を測定する方式である。主にその充／放電特性により該物理量が得られ、人体を通る電流を直接測定しないため、影響因子である皮膚の抵抗値を最低まで低下させることができる。したがって、本発明は静電容量を測定する方式で、各経穴のパラメータを得る。静電容量値の測定は２種類の方法があり、１つ目は、定電圧を加えてその過渡特性を観察する。２つ目は、適当なフィードバック回路を加えて発振器を構成し、出力周波数を測定する。１つ目の方法の精度は比較的高いが、測定機器の体積はかなり膨大である。２つ目の方法は、誤差を５％以下に制御する前提で、効果的に体積を縮小することができるため、本発明は周波数発生回路の方式を採用して、経絡、経穴の静電容量値を測定する。

図２は、本発明の人体経穴の静電容量の測定を、周波数を用いて行う検出ヘッド装置１００の構造ブロック図を示す。これは、図１Ａ（すなわち図１Ｂの１１０’）に示すように、２つの端点（すなわち図１Ａの端点１および２と、図１Ｂの端点１’および２’）を有し、人体経穴に接触して、該人体経穴の静電容量値ＣＨを取り込む接触ヘッド１００と；既知の発振周波数（Ｆ１）を発生させる内部発振器１２０と；該内部発振器に接続され、発振周波数（Ｆ１）を算出するカウンタモジュール１３０と；該カウンタモジュールに接続され、該接触ヘッドが該人体経穴に接触するとき、人体経穴に触れたときの周波数信号を受信すると、内部発振周波数（Ｆ１）を組み合わせて、該人体経穴に触れたときの発振周波数（Ｆ２）を算出する、外部割込みモジュール（ＩＳＲ）１４０と、を含む。その公式は以下の通りである。

（式中、Ｆ１、は内部発振器の周波数、Ｌ１、Ｃ２は振動素子の値、ＣＨは人体経穴の静電容量値である）。

図３は、本発明の検出ヘッド装置の回路図を示しており、人体の測定点はＰ２である。Ｃ２およびＬ１からなる溝形の回路にＬＭ３１１比較回路を組み合わせて、発振回路を構成する。電気回路学の原理から、発振器の出力周波数Ｆ１は以下のように推論することができる。

Ｐ２を入力点と仮定すると、人体経穴の電荷を小さいキャパシタと見なすことができ、ＣＨを経穴の静電容量と仮定する。静電容量の並列接続の公式に基づくと、人体に接触した後の発振器の出力周波数Ｆ２は以下のように推論することができる。

Ｆ１、Ｆ２の関係式から、皮膚の電荷から形成される静電容量の数値は以下の通りであることがわかる。

式中、Ｆ１は人体に接触していないときの検出ヘッド装置の出力周波数であり、通常約７００ＫＨＺ±５％である。Ｆ２は人体に接触したときの検出ヘッド装置の出力周波数であり、その範囲は約７００ＫＨＺ〜４００ＫＨＺで、測定した人体の健康状況によって決まる。本発明は他に警告部材も含み（図示せず）、（Ｆ１−Ｆ２）＞５００ＨＺが得られ、検出ヘッド装置がすでに人体に接触したことを示す場合、該警告部材は警告信号、例えば音声信号または光信号を発生させる。本発明は、該カウンタモジュールに接続され、Ｆ２の範囲７００ＫＨＺ〜４００ＫＨＺを２００等分に分割し、測定した人体のＦ２が該２００等分のどこかに位置することに基づいて、分析を行う分析部材をさらに含む（図示せず）。

人体に接触しないとき、通常周波数は約７００ＫＨＺであり、人体に接触すると、前記周波数は約７００ＫＨＺ〜４００ＫＨＺの間の範囲で変化する。周囲に同じチャネルの通信機器がある場合、干渉防止の問題に注意する必要がある。

周波数信号をＲＳ３２２によりメインボードに伝達し、分析および定量化を行うことができる。

接触面積は、電気回路の充／放電の安定時間に影響を及ぼすため、機構を設計するとき、できる限り接触ヘッド（Ｐ２）における端点１の面積を大きくする必要がある。すなわち端点１はもう１つの端点２（接地端）の面積より大きく、これにより安定速度が速くなる。当然、その２つの端点１’、２’の面積は同じでもよい（図１Ｂに示す）。

この他、構造については、集積回路（例えば型番ＳＴＭ３２Ｆ１０３Ｃ８Ｔ６）の外部割込みモジュール（ＩＳＲ；Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ Ｒｏｕｔｉｎｅ）、カウンタモジュール、内部発振器（内部周波数発生モジュール）で構成することができる。周波数カウンタの構造は以下の通りである。電源を入れると、既知の周波数の内部発振器が作動し、カウンタが出力信号を受信して、カウンタがカウントアップし続ける。周波数信号が入力されると、外部割込みモジュールＩＳＲが作動する。

外部割込みモジュール（ＩＳＲ）の機能は、カウンタ内部の数値を読み出し、内部発振器の周波数を組み合わせて、入力周波数信号の数値を得ることである。離れる、接触する瞬間は、自動で最初と最後のデータを切り捨てる。誤差が生じるのを避けるため、本システムの周波数のサンプリングは毎秒１０回であり、合計サンプリング時間は３秒間である。

接触ヘッドが皮膚に触れるとき、皮膚の電気特性により検出ヘッド装置の周波数が変化する。制御装置が周波数の変化を検出すると、すぐに記録プログラムが作動し、測定を開始する。該記録プログラムの言語は以下の通りである。

ｊ＝ＩＮＰＵＴＣＬＫ； ／／単位時間内の起動数
ＩＮＰＵＴＣＬＫ＝０；
ｉｆ（ｊ＜（ＯＦ−８０））
｛
ｉｆ（ｊ＞４５５０）
｛
ｊ＝ｊ−（４０００＋（ＯＦ％５００））；
ｖａｌｕｅ＝ｊ／３０；
｝
ｅｌｓｅ
｛
ｖａｌｕｅ＝２０１；
｝
｝

入力信号の最高周波数が、内部発振器の１／２を超えてはならないことを注意しなければならず、そうでなければ周波数の計算精度が下がる。本システムで使用する測定ヘッドの最高出力周波数は７００ＫＨＺであり、内部発振器周波数の最高周波数は３６ＭＨＺであり、この原則に符合する。

この他、図２に示すように、本発明の人体経穴の静電容量式測定を行う検出ヘッド装置１００は、該外部割込みモジュール１４０に接続され、人体に触れたとき、トリガー信号を発生させて、該外部割込みモジュールの計算を作動させる人体接触センサ１５０をさらに含むことができる。

１００ 人体経穴の静電容量式測定を行う検出ヘッド装置
１１０ 接触ヘッド
１１０’ 接触ヘッド
１ 端点
１’ 端点
２ 端点
２’ 端点
１２０ 内部発振器
１３０ カウンタモジュール
１４０ 外部割込みモジュール
１５０ 人体接触センサ

Claims (9)

1. 人体経穴の静電容量の測定を、周波数を用いて行う検出ヘッド装置であって、
   ２つの端点を有し、該２つの端点の１つは人体経穴に接触して、該人体経穴の静電容量値ＣＨを取り込み、該２つの端点の他の１つが接地であり、インダクタＬ１およびキャパシタＣ２からなる溝形の回路にＬＭ３１１比較回路を組み合わせた発振回路を備える接触ヘッドと；
   インダクタＬ１およびキャパシタＣ２を有し、既知の内部発振周波数Ｆ１の振動を発生させる内部発振器と；
   該内部発振器に接続され、該内部発振周波数Ｆ１を算出するカウンタモジュールと；
   該カウンタモジュールに接続され、該接触ヘッドが該人体経穴に接触するとき、該人体経穴に触れたときの入力周波数Ｆ２の信号を受信すると、該内部発振周波数Ｆ１と組み合わせて、該人体経穴の静電容量値ＣＨを算出する外部割込みモジュール（ＩＳＲ）と、を含み、
   その計算公式が次の通りである
   （式中、Ｆ１は該内部発振器の発振周波数、Ｌ１、Ｃ２は該内部発振器の振動素子の値、ＣＨは該人体経穴の静電容量値である）、検出ヘッド装置。
2. 該外部割込みモジュールに接続され、人体に触れたとき、トリガー信号を発生させて、該外部割込みモジュールの計算を作動させる人体接触センサをさらに含む、請求項１に記載の検出ヘッド装置。
3. Ｆ１＝７００ＫＨｚ±５％、Ｆ２＝４００ＫＨｚ〜７００ＫＨｚである、請求項１に記載の検出ヘッド装置。
4. Ｆ１−Ｆ２＞５００Ｈｚを検出したとき、警告信号を発生させる警告部材をさらに含む、請求項１に記載の検出ヘッド装置。
5. 該カウンタモジュールに接続され、該Ｆ２の範囲４００ＫＨｚ〜７００ＫＨｚを２００等分に分割し、該Ｆ２の測定値が該２００等分の１つの値に位置することに基づいて、分析を行う分析部材をさらに含む、請求項３に記載の検出ヘッド装置。
6. 該内部発振器、該カウンタモジュールおよび該外部割込みモジュールが、集積回路に集積される、請求項１に記載の検出ヘッド装置。
7. 該検出ヘッド装置が測定した人体経穴の周波数信号が、該内部発振器の発振周波数の２分の１を超えない、請求項１に記載の検出ヘッド装置。
8. 該接触ヘッドの１つの端点の面積が、もう１つの端点の面積より大きいか等しい、請求項１に記載の検出ヘッド装置。
9. 該入力された経穴の周波数信号に対する、該外部割込みモジュールの周波数のサンプリングが１０回／秒であり、合計サンプリング時間が３秒である、請求項１に記載の検出ヘッド装置。