KR20210005616A - 분산 광생물학 치료 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
광선치료 시스템은 채널 드라이버, 제1 마이크로컨트롤러, 그리고 LED 스트링을 포함하는 패드를 포함한다. 이 패드는 제1 마이크로컨트롤러와 패드 사이의 통신이 중단되더라도 LED가 제어되도록 LED 스트링을 자율적으로 제어하는 제2 마이크로컨트롤러를 포함한다.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
이 신청서는 2018 년 4 월 6 일에 제출 된 "분산 광 생체 조절 요법 시스템 및 방법"이라는 제목의 미국 잠정 출원 번호 62/653,846의 우선권을 주장한다. 이 응용 프로그램은 다음 응용 프로그램과 관련이 있다: 2015 년 2 월 12 일에 출원 된 "광선 치료를위한 사인파 구동 시스템 및 방법"이라는 제목의 국제 출원 번호 PCT/US2015/015547; 2016 년 10 월 21 일에 출원 된 "중복 상호 연결이있는 3D 구부릴 수있는 인쇄 회로 기판"이라는 제목의 국제 출원 번호 PCT/US2016/058064; 및 미국 출원 번호 16/377,192, 2019 년 4 월 6 일에 출원 된 "분산 광 생체 조절 요법 장치 및 방법, 바이오 피드백 및 통신 프로토콜"이라는 제목의 제목이다.
전술 한 출원 및 특허 각각은 그 전체가 본원에 참조로 포함된다.
본 발명은 광 생물 조절, 광선 요법 및 광 생체 조절 요법(PBT)을 포함하는 의료 및 건강 응용을위한 생명 공학에 관한 것이다.
바이오포토닉스(Biophotonics)는 광자, 즉 빛 의 전자 제어와 살아있는 세포 및 조직과의 상호 작용과 관련된 생물 의학 분야 이다. 바이오포토닉스에는 수술, 이미징, 생체 인식, 질병 감지 및 광 생체 조절 (PBM)이 포함된다. 또한 광선 요법이라고도 하는 광 생체 조절 요법(PBT)은 부상, 질병, 통증 및 면역계 고통과 싸우는 것을 포함하여 의학적으로 치료 목적을 위해 광 생물 조절을 호출하기 위해 일반적으로 적외선, 가시 광선 및 자외선과 같은 빛 광자의 제어 된 적용이다. 보다 구체적으로, PBT 는 치료중인 세포와 조직을 특정 파장의 광자 흐름에 연속적으로 또는 반복적 인 불연속 펄스로 처리하여 살아있는 세포와 조직의 에너지 전달 및 흡수 거동을 제어하는 것을 포함한다.
도1 의 요소를 도시 PBT의 LED를 제어하는 구동기(1) 및(3)의 광자 소스로 LED 구동 포함한 연속 또는 펄스 광 동작 가능한 시스템에서 나오는 환자 조직에 대한 5 LED 패드 2. 인간의 뇌는 조직 5로 표시되지만 모든 장기, 조직 또는 생리 학적 시스템은 PBT를 사용하여 치료할 수 있다.
치료 전후 또는 치료 중 의사 또는 임상의(7)는 LED 드라이버(1)에 대한 관찰에 따라 LED 드라이버(1)의 설정을 제어하여 치료를 조정할 수 있다.
많은 잠재적 인 메커니즘이 있지만 도 2에 도시 된 바와 같이, 적색 및 적외선을 사용 하는 PBT 처리 동안 광 생물학적 조절을 담당하는 지배적인 광 생물학적 과정(22)이 새, 포유류, 말 및 인간을 포함한 식물과 동물을 모두 포함하는 모든 진핵 세포(20)에 존재하는 세포 기관인 미토콘드리아(21) 내에서 발생 한다는 것이 일반적으로 동의된다. 현재의 이해를 위해, 광 생물학적 과정(22)은 사이토 크롬 -c 산화 효소(CCO) 분자(24) 에 충돌하는 광자(23)를 포함하며, 이는 아데노신 모노 포스페이트(AMP)를 고 에너지 아데노신 디 포스페이트로 변환하여 세포 에너지 함량을 증가시키는 배터리 충전기 역할을한다. ADP 분자를 더 높은 에너지의 아데노신 삼인산(ATP) 분자로 전환한다. 저장된 에너지를 증가시키는 과정에서 AMP-로-ADP-로-ATP 서열(25) 충전 시토크롬-c 산화 효소 분자 (24) 작용 등이있는 충전기 ATP의 분자 에너지를 저장 휴대 전지로 동작(26), 처리 된 동물의"광합성"으로 간주 될 수 있다. 시토크롬-c 산화 효소 분자 (24)는 시퀀스(25)를 충전 또는 소화 광합성의 조합을 통해 ATP의 연료 음식의 소화에 의한 글루코스로부터 에너지를 변환 할 수있다. 세포 대사를 강화하기 위해 ATP(26) 분자는 ATP-에-ADP-에-AMP 방전 과정(28)을 통해 에너지 29를 방출 할 수 있다. 그런 다음 에너지(29)는 촉매, 효소, DNA 중합 효소 및 기타 생체 분자의 형성을 포함한 단백질 합성을 구동하는 데 사용된다.
광 생물학적 과정(22)의 또 다른 측면은 사이토 크롬 -c 산화 효소 분자(24)가 뉴런 통신 및 혈관 신생, 새로운 동맥 및 모세 혈관의 성장에 중요한 신호 전달 분자 인 산화 질소(NO) 분자(27)에 대한 제거제라는 것이다. PBT 동안 처리 된 세포에서 사이토 크롬-c 산화 효소 분자 (24)의 조명은 손상되거나 감염된 조직근처에서 NO 분자 (27)을 방출하여 치료된 조직으로의 혈류와 산소 전달을 증가시키고 치유, 조직 복구 및 면역 반응을 가속화한다.
PBT 를 수행 하고 사이토 크롬 -c 산화 효소 분자(24)가 광자(23) 로부터 에너지를 흡수하도록 자극하기 위해, 광원과 빛을 흡수하는 조직 사이의 개재 조직은 빛을 차단하거나 흡수 할 수 없다. 도 3에서에 도시 된 바와 같이, 인체 조직의 전자기 복사(EMR) 분자 흡수 스펙트럼은 전자기 복사 파장 λ(nm로 측정)에 대한 흡수 계수의 그래프(40)에 도시되어있다. 도 3 은 산소화 헤모글로빈(곡선 44a), 탈산 소화 헤모글로빈(곡선 44b), 사이토 크롬-c(곡선 41a, 41b), 물(곡선 42) 및 지방과 지질(곡선 43)의 함수로서의 상대 흡수 계수이다. 빛의 파장. 도과 같이 탈 산소 헤모글로빈(곡선 44b) 과 산소화 된 헤모글로빈, 즉 혈액(곡선 44a)은 특히 650 nm 보다 짧은 파장의 경우 가시 스펙트럼의 빨간색 부분 에서 빛을 강하게 흡수 한다.
스펙트럼의 적외선 부분의 더 긴 파장, 즉 950 nm 이상에서 EMR은 곡선 42로 표시된 물(H2O)에 흡수된다. 650 nm에서 950 nm 사이의 파장에서 인간 조직은 투명한 광학 창(45)에 의해 예시 된 바와 같이 본질적으로 투명한다.지방 및 지질(곡선 43)에 의한 흡수 외에도 투명한 광학 창(45) 내에 파장 λ의 광자(23)을 포함하는 EMR은 사이토 크롬-c 산화 효소(곡선 41a, 41b)에 의해 직접 흡수된다. 구체적으로, 사이토 크롬-c 산화 효소 분자(24)는 물 또는 혈액에 의해 방해받지 않는 곡선(41b)으로 표시된 스펙트럼의 적외선 부분을 흡수한다. 가시 스펙트럼의 빨간색 부분에 빛이 비추는 사이토 크롬 -c 산화 효소(곡선 41a)의 2 차 흡수 꼬리는 탈 산소 헤모글로빈(곡선 44b)의 흡수 특성에 의해 부분적으로 차단되어 심부 조직에 대한 광 생물학적 반응을 제한하지만 상피 조직과 세포에서는 여전히 활성화된다. 도 3에 따라서 피부 및 내부 장기 및 조직에 대한 PBT는 피부에 빨간색과 내부 조직 및 장기에 대한 적외선의 다른 치료 및 광 파장이 필요함을 보여줍니다.
현재 광 전달 시스템
PBT 동안 조직으로의 최대 에너지 결합을 달성하기 위해서는 광자로 조직을 일관되고 균일하게 비추는 일관된 전달 시스템을 고안하는 것이 중요한다. 초기 시도가 필터링 램프를 사용하는 동안, 램프는 환자에게 매우 뜨겁고 불편하며 잠재적으로 환자와 의사를 태울 수 있고, 장시간 치료시 균일 한 조명을 유지하기가 매우 어렵다. 램프는 또한 수명이 짧으며, 희귀 가스를 사용하여 제작하면 정기적으로 교체하는 데 비용이 많이들 수 있다. 필터로인해 램프는 필요한 광자 플럭스를 달성하기 위해 매우 뜨겁게 작동해야 합당한 치료 기간에 효율적인 치료를 얻을 수 있다. 태양과 같이 여과되지 않은 램프는 실제로 너무 넓은 스펙트럼을 전달하고 유익한 화학 반응과 원치 않는 화학 반응을 동시에 자극 하여 광자의 효능을 제한한다 . 일부는 유해한 광선, 특히 전자기 스펙트럼의 자외선 부분을 포함한다. 자외선에 장기간 노출되면 자외선이 DNA를 손상시키기 때문에 암에 걸릴 위험이 증가하는 것으로 알려져 있다. 적외선 스펙트럼에서 원적외선 전자기 복사와 열에 장시간 노출되면 피부가 건조 해지고 엘라스틴과 콜라겐이 파괴되어 조기 노화가 발생할 수 있다.
대안으로, 레이저는 PBT 를 수행하기 위해 계속 사용되어 왔으며 , 일반적으로 저수준 레이저 치료의 약자인 LLLT라는 용어로 지칭된다 . 램프와 달리 레이저는 열을 통하지 않고 조직을 절제라고도하는 집중된 광 출력에 노출시켜 환자를 태울 위험이 있다. 이러한 문제를 방지하려면 레이저 광의 출력이 제한되고 위험한 광 레벨을 생성하는 과도하게 높은 전류가 우발적으로 발생하지 않도록 특별한주의를 기울여야한다. 두 번째, 보다 실용적인 문제는 레이저의 작은 "스폿 크기"인 조명 영역에서 발생한다. 레이저는 작은 초점 영역을 비추기 때문에 큰 장기, 근육 또는 조직을 치료하기가 어렵고 과잉 상태가 발생하기 훨씬 쉽다.
레이저 광선의 또 다른 문제는 레이저 광선이 퍼지는 것을 방지하는 "일관성"으로 인해 치료 중에 넓은 영역을 덮기가 더 어렵다는 것이다. 연구에 따르면 코 히어 런트 라이트를 사용하는 PBT의 고유 한 추가 이점은 없다. 우선, 박테리아, 식물 및 동물의 생명체는 알려진 광원에서 자연적으로 발생하지 않기 때문에 일관된 빛이 아닌 산란된 빛을 자연적으로 흡수하고 진화했다. 둘째, 상피 조직의 처음 두 층은 이미 광학적 일관성을 파괴하므로 입사 레이저 빔의 일관성있는 특성은 사람이나 동물 조직에 흡수되면서 빠르게 손실된다. 레이저 제조업체는 후방 산란으로 인해 발생하는 '스페 클' 이라고하는 레이저 광의 광 간섭 패턴이 치료 효능을 향상 시킨다는 전제를 장려 했지만 이러한 마케팅 동기 주장을 뒷받침 할 과학적 증거는 제공되지 않았다.
더욱이 레이저의 광학 스펙트럼은 고효율 PBT 를 달성하는 데 필요한 모든 유익한 화학적 및 분자 전이를 완전히 자극하기에는 너무 좁다. 레이저, ± 전형적 범위의 한정된 스펙트럼 (1) 레이저의 중심 파장의 값은 약 나노 미터,적절히 필요한 모든 유익한 화학 반응을 자극 할 수 PBT를. 좁은 대역폭의 광원으로 주파수 범위를 커버하는 것은 어렵다. 예를 들어, 다시 참조 도 3은, 화학 반응 발색단의(광 흡수 분자) 에 포함 CCO 흡수 스펙트럼하게 음 (곡선 41b) 가 있는 흡수 꼬리(곡선 41a)을 야기하는 반응보다 분명히 다릅니다. 두 영역의 흡수 스펙트럼이 유익하다고 가정하면 파장 스펙트럼이 2 nm에 불과한 광원으로이 넓은 범위를 커버하는 것은 어렵다. 따라서 햇빛이 지나치게 넓은 파장의 스펙트럼을 가지고 있는 것처럼, 많은 EMR 파장을 가진 많은 경쟁 화학 반응을 광 생물학적으로 자극 하는 것처럼 , 일부는 유해한 경우도 있다 . 레이저 광선의 파장 스펙트럼은 너무 좁고 광치료 치료에서 완전한 효능에 도달하기에 충분한 화학 반응을 자극하지 않다. 이 주제는 Williams et al.의 "Phototherapy System and Process Including Dynamic LED Driver with Programmable Waveform" 이라는 관련 애플리케이션에서 자세히 설명한다. (US 출원 번호 14/073,371), 지금은 미국 특허 제 년 1 월 23, 2018 발행 9,877,361, 되고, 본원에 참조로 통합된다.
투명 광학 창(45)에서 파장의 전체 범위, 즉 약 650 nm에서 950 nm까지의 전체 폭을 여기하여 PBT 를 전달하려면 범위에 걸쳐 도4 개의 다른 파장 광원을 사용하더라도 각 광원에는 거의 80 nm 너비의 대역폭을 필요한다. 거의 80 nm 너비의 대역폭. 이것은 레이저 광원의 대역폭보다 훨씬 더 넓다. 이 범위는 레이저가 실제적으로 다루기에는 너무 넓다. 오늘날 LED는 심 적외선에서 전자기 스펙트럼의 자외선 부분을 통해 광범위한 광 스펙트럼을 방출하기 위해 상업적으로 이용 가능한다. ±30 nm ~ ±40 nm의 대역폭을 사용하면 빨간색, 긴 빨간색, 짧은 근적외선(NIR) 및 스펙트럼의 중간 NIR 부분에있는 중심 주파수로 원하는 스펙트럼을 훨씬 쉽게 커버 할 수 있다. 예를 들면 670 nm, 750 nm , 810 nm 및 880 nm.
광 생물 조절 요법 (PBT) 은 광 광학 요법과 뚜렷하게 구별된다. 도시 된 바와 같이 도4A는 PBT 2 조직 5 LED 패드로부터 방출 된 광자(3) 와 티슈 5의 직접적인 자극을 포함 할 수있다. 조직 5는 눈과 관련이 없을 수 있으며 신장, 간, 땀샘, 림프절 등과 같은 내분비 및 면역계 또는 근육, 힘줄, 인대 및 심지어 뼈와 같은 근골격계와 관련된 기관을 포함 할 수 있다. PBT는 또한 말초 신경, 척수, 뇌(5) 및 뇌간을 포함한 뉴런을 직접 치료하고 복구한다. PBT 경 두개 치료는 두개골을 관통하고 뇌진탕 회복 및 경미한 외상성 뇌 손상(mTBI)으로 인한 손상 복구에 중요하고 빠른 치료 효과를 나타냅니다. 즉, PBT 에너지는 시신경과 관련이 없는 세포의 발색단에 의해 흡수된다 . 대조적으로 광-광학 요법은 인지적 또는 정서적 반응을 불러 일으키거나 신체의 일주기 리듬을 주변과 동기화하는 데 도움을주기 위해 색이있는 빛이나 이미지로 망막을 자극하는 것을 기반으로한다 . 이러한 경우, 광원(12)으로부터의 이미지(12)는 눈(11)의 시신경을 자극하여 전기 신호, 즉 신경 자극을 뇌(5) 로 보냅니다 . 몇 가지 기초적인 테스트는 PBT와 광-광학 요법의 다양하고 큰 차이점을 강조한다. 하나의 경우, 광 광학 요법은 눈에만 효과가있는 반면 PBT는 내부 장기와 뇌 세포를 포함한 모든 세포에 영향을 미칩니다. 광 요법에서는, 빛은 빛을 인식하는 세포(광 변환)로 전달되어 뇌로 전달되는 전기 신호를 생성하는 반면, PBT는 처리 된 세포와 조직 내에서 화학적 변형, 이온, 전자 및 열 전달을 자극하며 뇌로의 신호 전달이 필요하지 않다. 그 효과는 뇌의 도움없이 국소적이고 전신적이다. 예를 들어 시각 장애인은 PBT에는 반응하지만 광 광학 요법에는 반응하지 않다. 사진 광 요법 및 PBT 간의 또 다른 차이점은 도 4B에 도시되어있다. 시력의 경우, 즉, 사진 광 자극 또는 시각, 일단 눈(11)에 의해 수신되면 광원(14)으로부터 방출되는 적색광(15a)과 청색광(15b)의 조합은 전기 신호(9)를 뇌(5) 로 보내며, 뇌(5)는 충돌하는 빛의 색상을 자주색으로 인식한다.실제로 보라색/보라색 빛은 청색 또는 적색 빛보다 훨씬 짧은 파장을 가지며, 따라서 적색광(15a) 또는 청색광(15b) 보다 높은 에너지를 갖는 광자를 포함한다 . PBT의 경우, 세포(16) 과 그 안에 포함 된 미토콘드리아(17) 은 광원(14)에 적색광(15a) 와 청색광(15b)(진정한)를 방출하는 것처럼 광 화학적으로 반응하고 보라색 빛이있는 것처럼 반응하지 않다. 보라색 또는 자외선 광원에서 방출되는 진정한 단파장 보라색 빛만이 보라색 빛에 대한 광 생체 변조 반응을 생성 할 수 있다. 다시 말해서, 미토콘드리아와 세포는 눈과 뇌가하는 것처럼 서로 다른 색의 빛이 혼합되어 "속지" 않는 것이다. 결론적으로 광-광학 자극은 광 생체 조절 과 는 매우 다르기 때문에 광-광학 치료 분야의 기술 과 발전은 PBT에 적용 가능하거나 관련이 있다고 간주 할 수 없다.
어원 보조 노트로, 명명법의 모호함으로 인해 연구자들은 가톨릭 용어 인 '광선 요법'또는 PT를 사용하는 원래 참조를 더 현대적인 용어 인 '광 생체 조절 요법'또는 PBT로 변경했다. 광선 요법이라는 용어는 일반적으로(i) 시각 자극을 포함하는 광-광학 요법,(ii) 광 생체 조절 요법 또는 세포 조절을 포함하는 PBT, 및(iii) 광 역학 요법 또는 PDT는 화학 반응을 촉진하기 위해 주사 된 화학 물질 또는 도포 된 연고를 빛으로 활성화한다. 빛에 의해 자극되는 화학 반응 인 '광화학'이라는 용어도 마찬가지로 앞서 언급 한 모든 처리를 모호하게 지칭한다. 따라서 오늘날 광화학 및 광선 요법은 광범위한 의미를 가지고 있지만 PBT, PDT 및 광 광학 요법은 특정 중복되지 않는 해석을 가지고 있다.
혼란의 또 다른 원인으로 LLLT라는 용어는 원래 저출력 수준 에서 작동하는 레이저(대중 언론에서 '저온'레이저라고도 함) 와 조직 절제와 수술을 위해 고출력으로 작동하는 레이저를 구별 하기위한 ' 저수준 레이저 치료 ' 를 의미하는 것이 었다. LED 기반 요법의 출현으로 일부 저자는 레이저 및 LED 기반 요법의 명명법을 동일한 약어 LLLT 를 사용 하는 '저수준 광선 요법'으로 통합했다 . 이 불행한 행동은 출판 된 예술에 많은 혼란을 일으켰고 두 개의 매우 다른 광 전달 시스템의 구별을 무차별 적으로 모호하게 만들었다. '낮은 수준'레이저는 낮은 수준에서 작동 하기 때문에 눈과 화상에 안전 한다. 차가운 레이저가 의도적으로 또는 우연히 더 높은 수준으로 전력을 공급하여 더 이상 '차가운' 이 돼않도록하면 밀리 초 내에 심각한 화상이나 실명을 유발할 수 있다. 반대로 LED는 항상 낮은 수준 에서 작동하며 높은 광 출력 밀도에서 작동 할 수 없다. 전력 수준이 없으면 LED가 실명을 유발할 수 있다. LED가 장시간 동안 너무 많은 전류를 흐르게하여 과열 될 수 있지만, 마지막으로 할 수있는 것처럼 즉각적인 화상이나 조직 절제를 유발할 수는 없다. 따라서 저조도라는 용어는 LED와 관련하여 의미가 없다. 따라서 이 응용 프로그램 전체에서 약어 LLLT는 저수준 레이저 치료를 의미하는 레이저 PBT만을 지칭하며 LED PBT를 지칭하는데 사용되지 않다.
현재 광 생체 조절 요법 시스템
예시에 의해 도시 된 현재의 최첨단 photobiomodulation 치료 시스템, 시스템(50) 에 도5 는 두 세트의 LED 패드에 전기적으로 연결된 제어기(51)를 포함한다. 구체적으로, 제어기(51)의 출력은 케이블(53a)에 의해 전기적으로 상호 연결된 LED 패드(52b)를 포함 하는 제 1 LED 패드 세트에 연결된다. LED 패드(52a) 및(52c)는 선택적으로 LED 패드(52b)에 접속되어 전기적 점퍼 만들(54a 및 54b) 통해 600 개의 LED를 포함하고, 600 cm2를 초과하는 처리 영역 덮는 단일 LED 패드로서 제 1 LED 패드 세트 생성한다. 유사한 방식으로, 제어기(51)의 출력 B는 케이블(53b)에 의해 전기적으로 상호 연결된 LED 패드(52e)를 포함 하는 제 LED 패드 세트에 연결된다. LED 패드(52d 및 52f)는 전기 점퍼(54c 및 54d)에 의해 LED 패드(52d)에 선택적으로 연결되어 600 개 이상의 LED를 포함하고 600cm2를 초과하는 치료 영역을 덮는 단일 LED 패드로 작동하는 제 2 LED 패드 세트를 생성한다.
도시 된 시스템에서, 제어기(51)는 패드 내의 LED를 제어하기위한 신호를 생성 할뿐만 아니라 LED를 구동하기위한 전력 소스를 제공한다. 제어기(51) 로부터 LED 패드로 전달되는 전력은 상당하며, 일반적으로 각각 3 개의 패드로 구성된 2 세트에 대해 12W 이다. 시스템의 예시적인 전기 회로도가도 1에 도시되어있다. 도6A 제어기(61)는 스위치 모드 파워 서플라이(65)는 220 V AC에 120 V 변환 전원으로 사용 SMPS 포함하고, 상기 적어도 두 개의 조절 DC 전압 공급, 즉 5 제어 로직 V, 더 높은 전압 공급으로(64) 주전원 +VLED 는 LED 패드의 LED 스트링에 전원을 공급하는 데 사용된다. +VLED 일반적인 전압 범위는 직렬로 연결된 LED 수에 따라 24V ~ 40V 이다. 알고리즘 제어를 용이하게하기 위해, 마이크로 컨트롤러 (μC) (67)는 터치 스크린 LCD 패널(66)에 입력 된 사용자 명령에 응답하여 전용 소프트웨어를 실행한다. 결과는 출력 A에 연결된 LED 패드의 적색 및 근적외선(NIR) LED를 독립적으로 제어하는 데 사용되는 로직 버퍼(68a 및 68b)의 출력 A에서 일부 교대 패턴으로 출력되는 일련의 펄스이다. 고유 한 전용 로직 버퍼를 사용하는 출력 B에 대해 유사한 배열이 포함되어 있지만 μC(67)은 A및 B출력을 동시에 관리하고 제어할 수 있다.
출력 A상의 신호는 고전류 전원 라인 접지 GND(69a), 5V 공급 라인 69b및 +VLED 공급 라인(69c)를 포함하는 차폐 케이블 63을 통해 하나 이상의 LED 패드 62로 라우팅된다. 뿐만 아니라 NIR LED(71a ~ 71m)에서 전도를 제어하기위한 LED 제어 신호 라인(70a) 및 적색 LED(72a ~ 72m)에서 전도를 제어하기위한 LED 제어 신호 라인(70b)을 포함한다. 제어 신호 라인(70a 및 70b)은 차례로 바이폴라 접합 트랜지스터(73a 및 73b)의 베이스 단자를 각각 구동하고, 트랜지스터는 스위치로서 동작하여 LED의 대응하는 스트링을 온 및 오프 펄스 화한다. 바이폴라 트랜지스터에 대한 입력이 낮 으면, 즉 접지로 바이어스되고 베이스 전류 및 콜렉터 전류 흐름이없고 LED 스트링이 어둡게 유지된다. 바이폴라 트랜지스터에 대한 입력이 높으면, 즉 5V로 바이어스되면 기본 전류가 흐르고 해당 방식으로 콜렉터 전류가 흐르고 해당 LED 스트링의 LED가 켜집니다. LED 전류 흐름은 LED 턴온 전압과 전류 제한 저항(74a 또는 74b)에 의해 설정된다.저항을 사용하여 LED 밝기를 설정하는 것은 바람직하지 않다. 제조 확률 적 변동성 또는 작동 중 온도 변화로 인한 LED 전압의 변화는 LED 밝기의 변화를 초래하기 때문이다. 그 결과 LED 패드에서 LED 패드로, 그리고 한 제조 배치에서 다음 배치로 LED 패드 전체에 걸쳐 LED 밝기가 균일하지 않게 된다.
LED 밝기 균일 성을 유지하는 개선은도 도 6B에 도시 된 바와 같이 저항기(74a 및 74b)를 고정 된 값의 정전류 소스 또는 싱크(75a 및 75b) 로 대체함으로써 얻을 수있다.
차폐 케이블(63)을 통한 PBT 제어기(61) 와 LED 패드(6) 사이의 물리적 연결은 또한 7-레이어 오픈 소스 이니셔티브 또는 7-레이어 OSI 모델의 용어로 2 개의 상호 작용 통신 스택으로 설명 될 수있다. 도 7에서, PBT 제어기(61)는 LightOS v1로 지칭되는 PBT 제어기의 운영 체제 인 애플리케이션 레이어-7을 포함하는 스택(80) 으로 표현 될 수있다. 작동시 애플리케이션 계층은 데이터를 논리 버퍼를 포함하는 계층 1 물리적 또는 PHY 레이어로 전송한다 . 스택(80)은 패시브 LED 패드(62)의 통신 스택(81)에서 PHY 계층 -1, 즉 LED 스트링 드라이버에 전기 신호(82)를 단방향으로 전송한다.전기 신호는 단순한 디지털 펄스를 포함하기 때문에 케이블(63)의 기생 임피던스는 통신 신호 무결성 및 LED 패드 작동에 영향을 미칠 수 있다. 도8에 도시 된 바와 같이, 전송 된 구형파 전기 신호 82는 감소 된 크기 및 지속 시간(84a), 느린 상승 시간(84b), 전압 스파이크(84c), 진동(84d), 및 신호 접지 바운스(84e)에 영향을 미치는 접지 루프(89)를 포함하는 수신 파형(83)으로 크게 왜곡 될 수있다. 이러한 왜곡의 원인이되는 케이블 기생에는 전력선 직렬 저항(87a ~ 87c) 과 인덕턴스(86a ~ 86c) 및 도체 간 커패시턴스(85a ~ 85e) 가 포함된다. 다른 효과에는 접지 루프 전도(89) 및 안테나 효과(88) 이 포함될 수 있다.
PBT 컨트롤러(61) 와 LED 패드 사이에 간단한 전기 신호 연결을 사용하는 또 다른 단점은 PBT 시스템이 케이블(63)에 연결된 주변 장치가 실제로 적합한 LED 패드인지 또는 유효하지 않은 부하인지 확인할 수 없다는 것 이다. 예를 들어 , 부적당한 LED의 구성은 PBT 제어기에 일치하지 않는 , 도 9에 도시 된 바와 같이. 도 9, LED 전류가 부적절 하거나 과도한 결과를 초래 한다. 구체적으로 아이콘(91)에 도시 한 바와 같이, 너무 많은 시리즈 LED가 느리거나 LED 조명으로 높은 전압 강하를 초래한다. 반대로, 아이콘(92)에 표시된 직렬 연결 LED가 너무 적으면 과도한 전류, 과열 및 환자 화상 위험이 발생할 수 있다.
LED 이외의 부하에 전력을 공급 PBT 제어기(61)은 수 는 무효 주변기기제어기, 또는 둘 다. 이것은 PBT 컨트롤러의 출력에있는 한 핀 이 20V 이상의 고전압을 공급하여 대부분의 반도체의 5V 정격을 초과하고 IC에 영구적인 손상을 일으키기 때문에 특히 문제가 된다. 아이콘(94) 로 표시된 유도성 부하는 컨트롤러를 손상시킬 수있는 과전압 전압 스파이크를 유발할 수 있다. 디스크 드라이브 또는 팬과 같은 모터를 포함하는 부하는 과도한 돌입 전류를 손상시킬 수 있다. 아이콘(93)에 표시된대로 단락 된 케이블 또는 단락 된 전기 부하는 화재를 일으킬 수 있다.아이콘(96)으로 표시된 것처럼 PBT 컨트롤러(61)에 배터리를 연결하면 과도한 전류 및 화재 위험이 발생할 수 있다. 화학 전지를 과충전하거나 과전압에 노출시키는 경우에도 강렬한 화재 나 폭발을 일으킬 가능성이 있다. 알 수없는 전기 부하는, 아이콘(95)으로 보여지는, 지정되지 않은 위험을 나타냅니다. 특히 문제 PBT 제어기(61) 사이의 연결이다 ,발전기, 자동차 배터리 또는 UPS와 같은 결과로 인해 시스템이 완전히 파괴되고 극심한 화재 위험이 발생할 수 있다. 9 아이콘은 전기 부하 등급을 나타 내기위한 것이지만 특정 회로로 간주해서는 않된다.
일치하지 않는 LED 패드가 동일한 출력에 연결되면 다른 문제가 발생한다. 예를 들어도 10에서 공통 케이블(63)에 의해 전원이 공급되는 두 개의 서로 다른 LED 패드(62및 79)는 접지(69a), 5V 공급(69b), 고전압 +VLED 공급(69c), 가시광 LEDV 제어 신호(70a) 및 근적외선 LEDNIR 제어 신호(70b)에 대한 연결을 공유한다. 도시 된 바와 같이, LED 패드(62)는 전류 싱크(75a 및 75b) 및 가시광 파장 λ V를 갖는 대응하는 LED(71a ~ 71m) 및 근적외선 파장 λNIR을 갖는 LED(72a ~ 72m)를 구동하는 스위치(73a 및 73b)를 포함한다. 대안 적으로, LED 패드(79)는 동일한 전류 싱크(75a 및 75b)와 스위치(73a 및 73b)를 포함하지만 다른 파장 LED를 구동한다. 구체적으로 가시광 파장 λV2를 갖는 LED(76a 내지 76m) 및 근적외선 파장 λNIR2를 갖는 LED(77a 내지 77m). LED 스트링은 다른 LED 스트링과 동일한 파장의 빛을 가지지 않다. 예를 들어, λv 는 적색광을 포함 할 수있는 반면 λV2 는 청색광을 포함 할 수있다. 유사하게, λNIR 은 810 nm 방사선을 포함 할 수있는 반면 λNIR2 는 880 nm를 포함 할 수있다. 작동시, LEDv 신호(70a) 에 의해 구동되는 적색 및 청색 LED 의 병렬 연결은 적색광 에 대한 처리가 실수로 청색광을 구동 할 수 있음을 의미한다. 유사하게 LEDNIR 신호(70a) 에 의해 구동되는 810 nm 및 880 nm LED의 병렬 연결은 하나의 파장 NIR LED에 대한 처리가 부주의하게 다른 파장을 구동 할 수 있음을 의미한다.
또 다른 문제는 두 개 이상의 LED 패드 동시에 두 LED의 출력에 연결되어있을 때 발생하는, 도시 된 바와 같이 도 11A. 도시 된 바와 같이 PBT 제어기(51)는 2 개의 출력, 출력 A 및 출력 B를 갖는다. 이러한 출력은 별도의 LED 패드 세트를 구동하기위한 것이다. 도시 된 바와 같이, 출력 A는 케이블(53a)을 통해 LED 패드(52d)에 연결된다. 출력 B는 케이블(53b)을 통해 LED 패드(52e)에 연결되고 또한 점퍼(54d)를 통해 LED 패드(52f)에 연결된다. 그러나 우연히 점퍼(54c)는 LED 패드(52e)를 LED(52d)에 연결하여 출력 A를 출력 B 에 단락시킨다. 단락 출력 A 및 B의 전기적 영향은 함께 실행되는 치료 프로그램에 따라 달라진다. 도 11B는 버퍼(100)의 두 출력 A및 B는 적색/가시 광선 출력을 구동하는 경우 특히 버퍼(101a 및 101c) 가 동시에 활성화된다는것을 도시한다. 도시 된 바와 같이, 출력은 전기 전도체(102a)를 통해 LED 패드(105a) 로, 커넥터(104a)를 통해 LED 패드(105b) 로, 그리고 궁극적으로 커넥터(103a)를 통해 단락된다. 작동시 두 출력의 주파수 및 펄스 패턴은 비동기식이므로 높은 출력 바이어스와 낮은 출력 바이어스의 조합이 발생할 수 있다. 풀업 트랜지스터가 너무 강한 경우 , 상기 출력 버퍼는 서로 파괴 할 수있다 ; 그렇지 않으면 , 신호가 번갈아 가면 LED가 높은 듀티 팩터로 계속 켜져있어 과열을 일으키고 환자의 화상 위험을 초래할 수 있다.
도 11C 에서, 출력 A-의 버퍼(101a)는 LED 패드(105a 및 105b)의 적색 LED에 전력을 공급하는 반면, 출력 B-의 버퍼(101d)는 LED 패드(105a 및 105b)의 NIR LED에 전력을 공급한다.
적색 및 NIR LED의 독립적 인 작동이 전기적 문제를 나타내지는 않지만, 적색 LED와 NIR LED 모두가 동시에 전도되면 LED 패드가 과열되어 잠재적으로 패드가 손상되고 환자가 화상을 입을 수 있다.
이과 전력 상태는 도11D 에 도시 된 파형으로 설명된다. 파형(110)으로 나타낸 전도성 가시 LED의 전력 Pv는 평균 전력Pave(113)를 갖고, 파형(111)으로 나타낸 NIR LED의 전력 Pnir는 평균 전력 Pave(114)를 갖는다. 함께 총 전력 파형(112)은 크기 2Pave의 평균 전력(115)을 갖는다.
오늘날의 LED 패드에서는 온도 보호 기능이 없기 때문에 어떤 이유로 든 과열이 문제가 된다. 도12에 도시 된 바와 같이, LED 패드(109) 가 온도 감지를 가지고 있더라도, 케이블(63)의 단방향 데이터 흐름(82)을 사용하여 LED 패드(109) 가 PBT 제어기(61)에 과열 상태를 알리거나 작동을 중단 할 방법이 없다.
전술 한 바와 같이, 리터의 모방 의 오늘의 PBT 시스템은 이상에 영향을 미치는 수많은 있다 PBT 시스템 유틸리티, 기능성, 안전성, 확장 성을. 이러한 제한 에는 다음 문제가 포함된다.
요약하면 , 현재 PBT 시스템의 설계는 완전히 구식이며, 광 생체 조절 요법을 제공하기 위해 효과적이고 유연하며 다목적이며 안전한 솔루션을 촉진하기 위해 완전히 새로운 시스템 설계, 새로운 제어 방법 및 새로운 통신 프로토콜이 필요한다.
본 발명의 광 생체 조절 요법(PBT) 프로세스에서, 하나 이상의 파장을 갖는 전자기 복사(EMR) 또는 파장의 스펙트럼 대역의 정의 된 패턴(예를 들어, 구형파 펄스의 시퀀스, 사인파 또는 이들의 조합), 두 개 이상의 분산 된 구성 요소 또는 구성 구성 요소간에 또는 구성 구성 요소간에 명령 또는 파일을 전송하기 위해 버스 또는 트랜시버를 사용하여 통신하는 "노드"로 구성된 분산 시스템을 사용하여 살아있는 유기체(예: 인간 또는 동물)에 도입된다.자외선이 때때로 포함될 수 있지만 방사선은 일반적으로 EMR 스펙트럼의 적외선 또는 가시 영역 내에 있다.
단일 파장의 EMR이 사용될 수 있거나, 패턴은 2 개, 3 개 또는 그 이상의 파장을 갖는 EMR을 포함 할 수있다. 단일 파장의 방사선으로 구성되는 대신 EMR은 종종 중앙 파장을 중심으로하는 파장 범위(예: λ ± △λ) 로 표시되는 방사선의 스펙트럼 대역을 포함 할 수 있다. 펄스 또는 파형은 갭에 의해 분리 될 수 있으며, 그 동안 방사선이 생성되지 않거나, 한 펄스 또는 파형의 후행 에지가 후속 펄스의 선행 에지와 일시적으로 일치 할 수 있거나, 펄스가 겹치도록 두 개 이상의 파장의 방사선이 복사 될 수 있다.(또는 파장의 스펙트럼 대역) 이 동시에 생성 될 수 있다.
한 실시 예에서, 분산 PBT 시스템의 구성 요소는 PBT 컨트롤러 및 PBT 컨트롤러에서 지능형 LED 패드로 데이터, 파일, 명령 또는 실행 코드를 전송하는 단방향 직렬 데이터 버스를 사용하여 통신하는 하나 이상의 지능형 LED 패드를 포함한다 . 제 2실시 예에서, 분산 형 PBT 시스템의 구성 요소는 PBT 컨트롤러 및 양방향 데이터 버스 또는 트랜시버를 사용하여 통신하는 하나 이상의 지능형 LED 패드를 포함하며, 이에 의해 PBT 컨트롤러는 데이터, 파일, 명령 또는 실행 코드를 지능형 LED로 전송할 수 있다. 패드와 반대로 지능형 LED 패드는 LED 패드 구성 데이터, 프로그램 상태, 결함 상태, 피부 온도 또는 기타 센서 데이터를 포함하여 패드의 작동 상태 또는 환자 상태와 관련된 데이터를 PBT 컨트롤러로 반환 할 수 있다. 다른 센서는 2 차원 온도지도, 2 차원 또는 3 차원 초음파 이미지를 포함하거나 pH, 습도, 혈중 산소, 혈당 또는 피부 임피던스 등과 같은 치료 조건을 변경하는데 선택적으로 사용할 수 있는 생체 데이터를 포함 할 수 있다. 즉, 폐쇄 된 바이오 피드백 루프에서 작동한다.
한 실시 예에서, EMR은 공통 전원 공급 장치에 연결된 직렬 "스트링"으로 배열 된 발광 다이오드(LED)에 의해 생성된다. 각 LED 스트링은 정의 된 상수 또는 시변 전류에 응답하여 단일 파장 또는 파장 대역의 복사를 생성하도록 설계된 LED로 구성 될 수 있다. LED는 인체의 피부 표면에 꼭 맞도록 설계된 유연한 패드에 내장되어 표적 조직이나 장기가 균일 한 패턴의 방사선에 노출 될 수 있다. 전원은 LED 패드를 PBT 컨트롤러에 연결하는 케이블에서 각 지능형 패드로 전달되거나 별도의 전원에서 LED로 제공 될 수 있다. 대안적인 실시 예에서, 반도체 레이저 다이오드는 균일 한 방사선 패턴을 생성하기 위해 어레이에 구성된 LED 대신에 사용될 수 있거나 또는 대안적 으로 집중된 방사선 의 스폿 또는 작은 영역 을 생성하기 위해 핸드 헬드 막대에 장착 될 수 있다.
본 명세서에 개시된 분산 형 PBT 시스템에서, 각각의 LED 스트링은 LED 드라이버에 의해 제어되고, 이는 차례로 지능형 LED 패드 내에 포함 된 마이크로 컨트롤러에 의해 제어된다. LED 패드의 마이크로 컨트롤러는 USB, RS232, HDMI, I2C, SMB, 이더넷 또는 독점 형식 및 통신 프로토콜과 같은 유선 연결을 포함 할 수있는 통신 버스를 통해 PBT 컨트롤러를 포함하는 다른 마이크로 컨트롤러 또는 컴퓨터 와 통신한다. 또는 Bluetooth, WiFi, WiMax, 2G, 3G, 4G/LTE 또는 5G 프로토콜을 사용하는 셀룰러 라디오 또는 기타 독점 통신 방법을 포함한 무선 미디어 및 프로토콜로 구성 된다.
PBT 컨트롤러에 연결된 디스플레이, 키보드 또는 기타 입력 장치를 사용하여 의사 또는 임상의는 치료중인 상태 또는 질병에 적합한 특정 알고리즘(프로세스 시퀀스)을 선택할 수 있다. 그런 다음 명령은 유선 또는 무선 데이터 버스 를 통해 PBT 컨트롤러 에서 하나 이상의 지능형 LED 패드로 전달되어 패드의 마이크로 컨트롤러에 언제 PBT 치료를 시작 또는 중단하고 어떤 치료를 수행할지 지정하도록 지시한다.
데이터 스트리밍과 관련된 한 실시 예에서, PBT 제어기는 LED가 전류를 전도하도록 지시되는 타이밍 및 전도 될 전류의 크기를 포함하는 LED 구동 파형을 지정하는 데이터 패킷 스트림을 전송한다. 컨트롤러가 전송하는 스트리밍 명령은 각각 LED 스트링에 의해 생성 된 EMR의 펄스 또는 파형의 특정 프로세스 시퀀스를 정의하는 알고리즘의 "패턴 라이브러리"에서 선택된다. 데이터 버스를 통해 데이터 패킷을 수신하면 지능형 LED 패드는 명령을 메모리에 저장 한 다음 스트리밍 데이터 파일의 "재생"을 시작한다. 즉, 수신 된 명령에 따라 LED를 구동한다 . 스트리밍 재생 중에 PBT 컨트롤러에서 지능형 LED 패드로의 버스 통신이 중단되어 시스템 안전 검사를 수용하거나 지능형 LED 패드가 상태를 보고하거나 센서 데이터를 PBT 컨트롤러에 업로드 할 수 있다.
종래의 PBT 시스템과 달리, 분산 PBT의 시스템에 기재된 PBT 컨트롤러는 지속적으로 지능형 LED 패드에 명령을 전송하지 않다. PBT 컨트롤러가 조용하고 버스를 듣거나 지능형 LED 패드에서 데이터를 수신하는 동안 각 지능형 LED 패드는 동일한 데이터 버스 또는 통신에 연결된 PBT 컨트롤러 및 다른 LED 패드와 자율적으로 독립적으로 작동해야한다. 회로망. 즉, PBT 컨트롤러는 다음 데이터 파일을 전달할 수있을 때까지 중단없는 LED 재생 작업을 지원하기 위해 패드의 메모리 버퍼 에 저장할 충분한 데이터를 지능형 LED 패드로 보내야한다 .
다른 실시 예에서, PBT 제어기는 PBT 치료 또는 세션의 전체 실행 시퀀스를 정의하는 지능형 LED 패드에 완전한 재생 파일을 전달한다. 이 방법에서 파일은 재생을 시작 하기 전에, 즉 처리를 실행하기 전에 전달된다 . 파일이 지능형 LED 패드의 메모리에로드 되자마자 패드 내 로컬 마이크로 컨트롤러는 파일의 지침에 따라 재생을 실행할 수 있다. 전사 재생 파일은(i) 모든 LED 구동 파형 명령어의 전체를 포함하는 실행 가능한 코드 파일,(ii) 상기 LED 플레이어 소프트웨어를 포함하는 실행 가능한 코드에 의해 해석 된 치료 기간 및 설정을 정의 수동 재생 파일 또는(iii) LED 조명 패턴을 제어하고 PBT 처리 또는 세션을 실행하기 위해 LED 패드의 마이크로 컨트롤러에 의해 규정 된 방식으로 후속 적으로 결합되는 파형 프리미티브를 포함하는 데이터 파일을 포함 할 수있다.
후자의 두 가지 예에서 재생 파일을 해석하는 데 필요한 실행 코드, 즉 LED 플레이어는 재생을 시작하기 전에 지능형 LED에 로드되어야한다. 이 LED 플레이어는 사용자가 PBT 컨트롤러에 치료를 시작 하도록 지시 할 때 지능형 LED 패드에 로드하거나 이전 날짜(예: 제조 중에 LED 패드를 프로그래밍 할 때)에 지능형 패드에로드 할 수 있다 . PBT 컨트롤러가 켜지고 지능형 LED 패드가 컨트롤러의 LAN(Local Area Network)에 연결되어 있는지 확인한다. LED가 플레이어 파일이 이전에 지능형 LED 패드에 로드되고 확장 된 기간에 대한 비 휘발성 메모리에 저장되는경우, 분산 PBT 시스템은로드 된 소프트웨어가 아직 최신 상태인지 또는 더 이상 사용되지 않는지 확인하는 조항을 포함해야한다. 시스템이 LED 플레이어가 최신임을 감지하면 LED 재생을 즉시 시작할 수 있다. 또는 PBT 컨트롤러가 LED 플레이어가 더 이상 사용되지 않거나 만료되었거나 최신 상태가 아님을 감지하면 PBT 컨트롤러는 즉시 또는 먼저 사용자 승인을 얻어 새로운 LED 플레이어 실행 코드를 다운로드 할 수 있다. 경우에 따라 오래된 LED 플레이어 실행 코드를 사용하여 치료를 수행하면 부적절한 재생 또는 시스템 오작동이 발생할 수 있다. 이러한 경우, 지능형 패드의 LED 플레이어는 소프트웨어 다운로드 및 업데이트가 실행될 때까지 PBT 컨트롤러에 의해 강제로 작동이 중단 될 수 있다.
LED 패드가 정의 된 기간 동안 독립적이고 자율적으로 작동하는 기능은 LED 패드를 수동 LED 패드와 비교하여 "지능형 " 으로 구별한다 . 대조적으로 패시브 LED 패드는 PBT 컨트롤러에서 전송 된 실시간 신호에만 응답하는 것으로 제한되며, 통신이 중단되면 LED 패드의 작동이 즉시 중단되어 LED 펄스 트레인 또는 파형에 영향을 미칩니다. 즉, PBT 컨트롤러와 하나 이상의 지능형 LED 패드 간의 버스 통신은 패킷 교환 LAN(Local Area Network)으로 간주 될 수 있다.
공개 된 분산 형 PBT 시스템의 또 다른 핵심 기능은 자율 안전 시스템이다. PBT 컨트롤러와는 독립적 인 각 지능형 LED 패드에서 작동하는 보호 및 안전 기능. 특히 네트워크에 연결된 전문 의료 기기에서 안전 시스템은 네트워크 연결이 끊어진 경우에도 계속해서 작동해야한다 . 본 발명의 핵심 특징으로서, 각 지능형 LED 패드는 작동 중에 정기적으로 안전 관련 서브 루틴을 실행하여 소프트웨어가 정상적으로 작동하고 위험한 조건이 존재하지 않도록한다. 이러한 지능형 LED 패드 내장 보호 기능에는 소프트웨어 관련 "깜박임 타이머"서브 루틴, 감시 타이머, 과전압 보호, LED 전류 밸런싱 및 과열 보호가 포함된다. 자율 안전 기능은 비 휘발성 메모리에 저장되고 각 지능형 LED 패드 내에있는 내장형 마이크로 컨트롤러에 의해 실행되는 지능형 LED 패드의 로컬 운영 체제(이하 LightPadOS라고 함)를 포함하는 펌웨어를 포함한다.
치료를 시작하라는 지시를 받으면 특정 패드의 LightPadOS가 소프트웨어 타이머를 시작하고 동시에 마이크로 컨트롤러에서 하드웨어 카운터를 재설정하고 시작한다. 그런 다음 LightPadOS는 실행 가능한 코드를 실행하여 진행중인 프로그램 카운터와 동기식으로 스트리밍 데이터 파일 또는 LED 플레이어(특정 재생 파일 재생) 로 실행 되는 PBT 처리를 수행한다 . 프로그램 카운터는 공유 시스템 클록 또는 하나 또는 여러 지능형 LED 패드에 고유 한 정밀 시간 기준에 의해 정의 된 정의 된 주파수에서 진행된다.이러한 시간 기준은 RC 완화 발진기, RLC 공진 탱크 발진기, 수정 발진기 또는 마이크로 기계 기계 기반 발진기를 사용하여 설정할 수 있다. 이러한 방식으로 나노초 정밀도의 펄스를 사용하여 구형파 펄스, 사인파 및 주파수와 지속 시간이 변하는 기타 파형을 합성 할 수 있다. 합성 된 파형은 정의된 알고리즘에 따라 선택한 패턴의 다양한 파형 LED 스트링을 구동하는 데 사용된다 .
프로그램 실행 중에 소프트웨어 깜박임 타이머와 하드웨어 기반 워치 독 타이머는 프로그램 카운터 타임베이스와 동기화하여 계속 카운트한다. 깜박임 타이머가 예를 들어 30 초와 같이 미리 정의 된 특정 시간(여기서는 깜박임 간격이라고 함)에 도달 하면 소프트웨어 타이머는 치료 프로그램 카운터를 중단하고 '인터럽트 서비스 루틴는 ISR를 시작하는 패드의 로컬 제어 LightPadOS로 전송되는 인터럽트 신호를 생성한다. 그런 다음 ISR은 지능형 LED 패드에있는 하나 이상의 센서의 온도를 읽고, 트랜시버를 통해 PBT 컨트롤러로 온도 데이터를 전송하고, 동시에 최고 측정 된 온도를 정의 된 범위와 비교하는 것을 포함 할 수있는 하우스 키핑 기능을 수행한다. 온도가 경고 수준을 초과하면 경고 플래그가 생성되어 시스템이 조치를 취하라는 요청으로 PBT 컨트롤러에 전달된다(예: LED 듀티 팩터(사이클 당 시간)을 줄여 패드의 온도를 낮추거나 치료를 중단한다.
그러나 측정 된 최고 온도가 미리 결정된 안전 임계 값을 초과하면 지능형 LED 패드가 즉시 치료 프로그램 실행을 중단하고 동시에 송수신기를 통해 PBT 컨트롤러로 메시지를 보냅니다. PBT가 프로그램을 다시 시작하지 않는 한 과열 된 지능형 LED 패드는 무기한 꺼진 상태로 유지된다. 이러한 방식으로 PBT 컨트롤러를 사용할 수 없거나 오작동하는 동안 과열 상태가 발생 하거나 네트워크 또는 통신 버스가 사용 중이거나 사용할 수없는 경우 기본 조건은 치료를 중지하는 것이다.
ISR 동안 지능형 LED 패드는 다른 안전 테스트를 수행 할 수 있다. 예를 들어 전원 공급 장치 장애로인한 과도한 입력 전압, 내부 패드 단락으로 인한 과도한 전류 확인 또는 지능형 LED에 닿는 땀이나 물로 인한 과도한 수분 감지, 환자와 LED 패드 사이에 위생 장벽이 누락되거나 부적절하게 적용될 수 있다. 어떤 경우든 오작동하는 지능형 LED 패드는 먼저 작동을 중단 한 다음 PBT 컨트롤러에 메시지를 보내 분산 시스템에 오류를 알립니다. 이 경우 다른 LED 패드는 계속 독립적으로 작동하거나(하나의 패드가 작동을 중단하더라도) 또는 모든 지능형 LED 패드가 동시에 종료 될 수 있다(PBT 컨트롤러 또는 패드 간 직접 통신을 통해). ISR이 완료되면 프로그램 카운터를 다시 시작하고 소프트웨어 깜박임 타이머를 다시 시작하고 감시 타이머를 다시 시작하여 PBT 처리를 수행하는 제어로 돌아갑니다.
LED 재생 실행 코드 또는 ISR 서브 루틴에서 소프트웨어 실행 실패가 발생하는 경우 프로그램 카운터는 작동을 재개하지 않으며 깜박임 타이머가 재설정 및 재시작되지 않다. 워치 독 타이머가 재설정되지 않고 재설정되지 않고(예: 31 초) 전체 카운트에 도달하면 소프트웨어 실행이 실패했음을 의미한다. 워치 독 타이머 시간 초과는 문제가있는 LED 패드에서 프로그램 실행을 일시 중단하고 PBT 컨트롤러 및 선택적으로 다른 LED 패드에 오류 메시지를 보내는 인터럽트 플래그를 즉시 생성한다. 따라서 네트워크 연결이없는 경우에도 환자의 안전을 보장하기 위해 소프트웨어 오류는 항상 오작동하는 LED 패드에 대해 비 작동 상태로 기본 설정된다.
자율 안전 기능 외에도, 다른 실시 예에서 개시된 분산 PBT 시스템은 PBT 컨트롤러에 의해 관리되는 네트워크 구성 요소의 중앙 집중식 보호를 포함 한다. 특히, PBT 컨트롤러와 함께 작동하는 PBT 운영 체제(본 명세서에서 LightOS라고 함)는 네트워크 또는 통신 버스에 연결된 구성 요소가 승인 된 구성 요소인지 사기인지를 감지하는 기능을 포함하는 여러 보호 조항을 포함한다. 사용자가 규정 된 인증 프로세스를 통과 할 수없는 PBT 컨트롤러의 네트워크에 라이트 패드 또는 기타 구성 요소를 연결하려고하면 그러면 구성 요소가 네트워크에 대한 액세스가 거부 될 수있다.PBT 컨트롤러의 LightOS 운영 체제는 문제가있는 장치가 제거 될 때까지 전체 분산 시스템을 종료하거나, 사기성 장치의 IP 주소로 데이터 패킷을 보내지 않거나, 명령을 암호화하여 사용자가 인식 할 수 없도록 하는 등 다양한 방법으로 승인되지 않은 구성 요소 무단 액세스를 금지 할 수 있다.
공개된 분산 PBT 시스템에서 다 계층 보안 통신을 구현하기 위해, PBT 컨트롤러 시스템(LightOS) 및 운영 체제 의 지능형 LED 패드(LightPadOS)는 병렬 통신 스택을 포함하는(A)에 뚜렷한하지 일관성 프로토콜을 사용하여 공유 비밀을 장치 운영자, 해커 또는 권한이없는 개발자. 이러한 분산 PBT 시스템은 보호 통신로서 실행하는 기능을 가진 네트워크 보안을 임의의 수를 포함하여, 통신 층의 데이터 링크 레이어2 네트워크 레이어-3, 전송 레이어 4, 세션 레이어5, 프레젠테이션 레이어6 또는 애플리케이션, 레리어7를 작동한다.
예를 들어, PBT 컨트롤러와 지능형 LED 패드 모두에 설치되고 암호화 방식으로 숨겨진 숫자 코드, 즉 공유 비밀은 키 자체를 누설하지 않고도 네트워크에 연결된 지능형 LED 패드의 진위를 확인하는 데 사용할 수 있다. 데이터 링크 레이어 -2에서 실행되는 LED 패드 유효성 검사의 한 방법에서 PBT 컨트롤러는 네트워크 또는 통신 버스를 통해 지능형 LED 패드에 난수를 전달한다.이에 대응하여 LED 패드의 마이크로 컨트롤러는 공유 암호 (숫자 코드) 의 사본을 해독하고 수신된 난수와 병합 한 다음 연결된 숫자에 대해 암호화 해시 작업을 수행한다. 그런 다음 지능형 LED 패드는 동일한 트랜시버 링크를 통해 암호화 해시 값을 공개적으로 반환한다.
동시에 PBT 컨트롤러는 공유 암호(숫자 코드)의 자체 복사본을 해독하고 LED 패드로 보낸 생성된 난수와 병합한 다음 연결된 숫자에 대해 암호화 해시 작업을 수행하는 동일한 작업을 수행한다. 다음으로 PBT 컨트롤러는 수신 된 해시 값과 로컬로 생성 된 해시 값을 비교한다. 두 숫자가 일치하면 패드가 정품이다. 즉, 네트워크에 연결할 수있는 '승인 된'것 이다. 전술한 인증 알고리즘은 USB, 이더넷, WiFi 또는 셀룰러 무선 연결을 포함하는 임의의 데이터 버스 또는 패킷 교환 네트워크를 통한 임의의 PHY 레이어-1 및 / 또는 데이터 링크 레이어2 연결에서 실행될 수 있다. WiFi 연결의 경우 WiFi 보호 액세스 프로토콜 WPA2를 사용하여 데이터 링크를 설정할 수도 있다.
'관리'목적 및 보안 추적을 위해, 인증 성분의 인가 시간 및 날짜 ( 그리고 가능한 GPS 위치 )는비 휘발성 메모리에 저장하고 선택적으로 업로드 하는 서버에 저장된다. 분산 PBT 시스템에서 연결된 모든 구성 요소의 보안 통신 및 AAA (인증, 권한 부여, 관리) 검증을 사용하는 이점은 인증되지 않은 잠재적으로 안전하지 않은 사기 장치의 의도적 연결로부터 안전과 보호를 보장하는데 중요한다. 이러한 방식으로 분산 PBT 시스템에 의해 사기 장치를 구동할 수 없다. AAA 검증은 또한 리튬 이온 배터리 팩, 승인되지 않은 전원 공급 장치, 스피커, 디스크 드라이브, 모터 드라이버, 고출력 클래스 III 및 클래스 IV 레이저 등 PBT 시스템의 일부로 작동하지 않는 장치의 우발적인 연결로부터 보호하고, 잠재적 위험은 PBT 시스템과 관련이 없다.
패킷 교환 네트워크 (예: 이더넷 또는 WiFi)를 사용하는 광고 분산 PBT 시스템 의 보안은 네트워크 레이어 3의 동적 주소 지정 및 데이터 전송 레이어 4의 동적 포트 할당을 사용하여 향상 될 수도 있다. 연결되지 않은 PBT 컨트롤러 작동시 PBT 컨트롤러는 인터넷이나 다른 LAN에 동적 IP 주소와 동적 포트 주소를 생성 한 다음 지능형 LED 패드가 자체 동적 IP 주소와 자체 동적 IP 주소로 응답하는 다른 네트워크 연결 장치에 주소를 브로드 캐스트한다. 동적 포트 주소. 분산 PBT 시스템이 라우터 또는 인터넷과 접촉하는 경우 DHCP(Dynamic Host Configuration Processor)를 사용하여 동적 IP 주소를 할당한다. 마찬가지로 원격 프로 시저 호출(RPC)는 동적 포트 번호 할당을 수행하는데 사용된다. 장치가 네트워크에 연결될 때마다 동적 IP 주소 및 동적 포트가 변경되기 때문에 사이버 공격 표면이 줄어 듭니다. TLS '전송 계층 보안', IPSec 보안 프로토콜 또는 기타 프로토콜을 사용하여 추가 레이어4 보안을 추가 할 수 있다 .
PBT 분산 시스템의 구성 요소가 확정되면 통해 레이-2 인증 및 레이-3
과 레이-4 네트워크 포트 주소 할당, 분산 PBT 시스템은 처리를 실행할 준비가된다. PBT 컨트롤러가 사용자 '시작' 명령을 수신하면 PBT 컨트롤러와 네트워크에 연결된 지능형 LED 패드간에 암호화 키 또는 디지털 인증서를 교환하여 PBT 처리가 시작 되어 레이-5 세션 을 설정한다. 세션이 열리면 PBT 컨트롤러와 지능형 LED 패드 는 처리가 완료되거나 종료 될 때까지 파일과 명령을 교환하는 동안 보안 링크를 유지 한다. 프레젠테이션 레이어-6 또는 애플리케이션 레이어-7 에서 암호화를 사용하여 추가 네트워크 보안을 수행 할 수 있다 .
공개 된 바와 같이, 네트워크에 연결된 분산 PBT 시스템은 여러 지능형 LED 패드를 사용하여 안정적이고 확실하게 광 생체 변조 치료를 수행 할 수있는 단일 통합 가상 머신(VM)으로 작동 한다.
다른 실시예에서, 개시된 분산 PBT 시스템은 디지털 파형 합성, PWM 펄스 생성, 및 구형파, 삼각파, 톱니파 및 사인파 파형을 생성 할 수 있는 동적 다중화 다중 채널 LED 드라이버를 포함하는 3- 단계 파형 생성을 포함 한다. 파형은 단일주기 함수 또는 여러 주파수 구성 요소의 코드로 구성 될 수 있다.
다른 실시 예에서, 개시된 파형 발생기는 규정 된 키 및 주파수 스케일, 예를 들어 잡음 필터링을 포함하는 2개, 3개 또는 4개의 상이한 주파수를 포함하는 코드에 기초하여 코드를 생성 할 수있다. LED 구동 파형은 오디오 샘플에서 또는 다양한 해상도 및 주파수 의 확장 가능한 오디오 원시 파형 코드를 결합하여 생성 할 수도 있다 . 파형은 파형 합성기 매개 변수, PWM 파형 및 PWM 코드(메이저, 마이너, 감소, 증가 코드, 옥타브 및 반전 포함)를 기반으로 라이브러리에 저장 될 수 있다. 소프트웨어 제어 LED 드라이버에는 I/O 매핑(멀티플렉싱), 동적 전류 제어 및 다양한 동적 프로그래밍 가능 전류 참조가 포함된다.
다른 실시 예에서, 분산 형 PBT 시스템은 중앙 집중식 다중 채널 PBT 제어 스테이션에서 제어되는 여러 세트의 지능형 LED 패드를 포함한다. 로컬 시작 및 일시 중지 제어를 용이하게하기 위해 WiFi PBT 원격 옵션이 포함되어 있다. 또 다른 실시 예에서, PBT 컨트롤러는 지능형 LED 패드를 제어하는 모바일 장치 또는 스마트 폰에서 실행되는 애플리케이션을 포함한다. 모바일 애플리케이션에는 직관적 인 UI/UX 제어 및 바이오 피드백 디스플레이가 포함된다. 앱은 치료 데이터베이스로 인터넷이나 PBT 서버에 연결할 수도 있다. 다른 실시 예에서, PBT 시스템은 네트워크를 통해 프로그래밍된 완전 자율 LED 패드 세트를 포함한다.
분산 형 PBT 시스템은 잇몸 염증 및 치주 질환을 퇴치하기 위해 마우스 피스에 장착 된 LED를 제어하거나 코나 귀에 삽입 된 이어 버드에 장착 된 개별 LED를 구동하여 부비동의 세균 감염을 죽이는 데에도 사용할 수 있다. 개별 LED 버드의 변형은 경혈에 놓인 "점"으로 사용될 수 있다.
앞서 언급한 분산 형 PBT 시스템은 LED를 구동하는 데 국한되지 않다 . 레이저의 일관된 빛을 포함하여 살아있는 조직에 에너지를 주입하거나 시간에 따라 변하는 자기장(자기 요법), 마이크로 전류(전기 요법), 초음파 에너지, 초 저주파, 원적외선 전자기 복사 또는 이들의 조합을 방출하기 위해 환자 옆에 위치한 모든 에너지 방출기를 구동하는 데 사용할 수 있다.
이러한 일 실시 예에서, LED 또는 레이저 핸드 헬드 완드는 대 면적 헤드 유닛 및 피벗 핸들, 일체형 온도 센서, 배터리 충전기, 승압(부스트) 전압 조절기 및 근접 검출기로서 일체형 안전 시스템을 포함한다. 또 다른 실시 예에서, 자기 치료 장치는 시변 자기장을 생성하는 데 사용되는 다층 인쇄 회로 기판 구현 코일을 포함한다. 자기 치료 장치는 패드 또는 막대로 구현 될 수 있다. 염증과 관절통을 줄이는 데 사용되는 자기 요법은 독립적으로 또는 PBT와 함께 사용할 수 있다.
또 다른 휴대용 지팡이 버전에는 초 저주파 주파수에서 근육과 조직에 압력을 가하는 진동기 역할을하는 변조 된 음성 코일이 포함된다.즉, 10 Hz 이하, 마사지 요법과 유사하지만 침투력이 더 깊다.근육 이완을 줄이고 유연성과 운동 범위를 개선하는 데 사용되는 초 저주파 요법은 독립적으로 또는 PBT와 함께 사용할 수 있다.
다른 실시 예에서, n 초음파 치료 장치는 20 kHz 내지 4 MHz의 초음파 대역에서 변조된 하나 이상의 압전 변환기를 갖는 구부릴 수있는 PCB를 포함한다. 압전 변환기가있는 패드는 오디오 스펙트럼의 펄스에 의해 변조된 LED를 포함 할 수도 있다. 초음파 -LED 결합 장치의 한 적용에서, 초음파는 순환을 개선하고 그 후에 죽은 세포를 제거하기 위해 사용되는 PBT로 흉터 조직을 분해하는 데 사용된다.
도 1 은 치료사의 통제 하에 작동 하는 PBT 시스템을 예시 한다 .
도 2 는 미토콘드리아의 광 생체 조절을 예시한다 .
도 3 은 다양한 생체 물질의 광 흡수 스펙트럼을 보여준다.
도 4a는 광 광학 요법과 광 생체 조절 요법의 차이점을 대조한다.
도 4b는 혼합 파장에 의한 세포 내 세포 기관 미토콘드리아의 광 화학적 자극을 나타낸다.
도 5 는 활성 LED 패드가있는 분산 PBT 시스템을 나타냅니다.
도 6a는의 개략도이다 PBT에 전류 제한 저항을 사용하여 수동 LED 패드 시스템 .
도 6b는 의 개략적 인 PBT의 전류 제어를 이용한 수동 LED 패드 시스템 .
도 7 은 물리적(PHY) 계 층-1 통신만을 사용하는 활성 LED 패드를 갖는 PBT 시스템의 네트워크 설명이다.
도 8은 통신 케이블의 등가 회로와 전기 신호에 미치는 영향이다 .
도 9 아이콘이다 IC에서 자격이 부적합한 전기 부속품 또는 LED 패드에 photobiomodulation 치료 시스템의 상호 연결의 표현이다.
도 10은 공통 전기 신호 세트를 사용하여 상이한 LED 패드를 구동하는 광 생체 조절 요법 시스템을 도시한다.
도 11a는 2 개의 LED PBT 시스템 출력을 하나의 공통 LED 패드에 대한 부적절한 "단락 된 출력"연결을 예시한다 .
도 11b는 하나 이상의 경쟁 제어 신호와 함께 적색 LED 스트링 을 구동 하는 단락 된 출력 연결을 도시 한다.
도 11c는 중첩 또는 동시 제어 신호를 사용하여 동일한 LED 패드에서 NIR 및 적색 LED를 동시에 구동하는 단락 된 출력 연결을 도시한다.
도 11d는 겹치거나 동시 제어 신호를 갖는 동일한 LED 패드에서 NIR 및 적색 LED를 동시에 구동하는 단락 된 출력 연결에 대한 전력 출력 파형을 도시한다.
도 12 는 온도 감지, 보호 또는 피드백이없는 PBT 시스템이다.
도 13 은 활성 LED 패드가 있는 분산 PBT 시스템 을 나타냅니다.
도 14는 개략적 인 도 와 PBT 분산 시스템의 지능형(활성) LED 패드.
도 15 는 3-레이어 OSI 스택을 사용하는 지능형(활성) LED 패드 가있는 PBT 시스템 의 네트워크 예시 이다.
도 16 은 LED 패드 인증 시퀀스의 흐름도이다.
도 17 은 식별 데이터 레지스터를 갖는 활성 LED 패드의 블록도를 예시한다.
도 18 은 LED 구성 레지스터를 갖는 활성 LED 패드의 블록 다이어그램을 예시한다.
도 19 는 3-개의 파장 LED를 포함 하는 개의 예시적인 LED 어레이 및 구동 전자 장치 의 개략도이다.
도 20a는 "m"개의 LED로 구성된 일련의 LED를 구동하는 로우 사이드 스위치 전류 제어 요소 또는 "전류 싱크"의 개략도이다.
도 20b는 의 개략도이다 전류 싱크 타입 전환 로우 사이드 LED 드라이버 포함하는 N-채널 MOSFET 및 전류 감지 게이트 바이어스 회로, 기준 전류 Iref의 입력과 .
도 20c는 도 1은 전류 미러 센서, 기준 전류 입력 Iref를 갖는 트랜스 컨덕턴스 증폭기 바이어스 회로 및 디지털 입력을 갖는 전송 게이트를 포함하는 예시적인 전류-싱크 유형 저측 스위치 LED 드라이버 구현의 개략도이다..
도 21a는 DAC 저항 전류 트림을 갖는 예시적인 다중 채널 전류 기준 생성기의 개략도.
도 21b는 모범의 개략도이다 Y 전류 트림 폭 DAC MOSFET 게이트와 다 채널 전류 레퍼런스 발생기.
도 21c는 도 1은 DAC 및 전류 교정 및 타겟 기준 입력 전류를 포함하는 산술 논리 유닛 계산된 입력을 갖는 예시적인 다중 채널 기준 전류 생성기의 개략도이다..
도 22a는 도 1은 "m" LED를 포함하는 일련의 LED를 구동하는 하이 사이드 스위치 전류 제어 요소 또는 "전류 소스"의 개략도이다.
도 22b는 전류 소스 타입의 개략도이다 스위칭 P 채널 MOSFET와 기준 전류와 입력 전류 감지 게이트 바이어스 회로를 포함하는 하이 사이드 LED 드라이버 (-Iref).
도 22c는 도 1은 전류 미러 센서, 기준 전류 입력(-Iref)을 갖는 트랜스 컨덕턴스 증폭기 바이어스 회로 및 디지털 입력을 갖는 전송 게이트를 포함하는 예시적인 전류 소스 유형 스위칭 하이 사이드 LED 드라이버 구현의 개략도이다..
도 23a는 하이 사이드 전류 제어 소자의 개략도 또는 "전류원 "MOSFET 디지털 활성화 로우 사이드 N 채널과 "m" LED를 포함하는 일련의 LED 스트링을 구동한다.
도 23b는 P-채널 MOSFET와 기준 입력 전류와 전류 감지 게이트 바이어스 회로(-Iref) 포함하는 전류원 형 하이 사이드 LED 드라이버의 개략도이다 낮은 직렬로 LED 스트링을 구동)을 측 N-채널 MOSFET 디지털 활성화.
도 23c는 모범의 개략도이다 Y의 전류 미러 센서, 기준 입력 전류와 컨덕턴스 증폭기 바이어스 회로(-Iref) 포함 전류원 형 하이 사이드 LED 드라이버 구현 낮은으로 LED를 직렬 접속 된 스트링을 구동)을 측 N-채널 MOSFET 디지털 활성화 멘트를 .
도 24는 설명하기위한 흐름도이다 마스터 - 슬레이브, 스트리밍 데이터 계 LED 드라이브.
도 25 스트리밍 실시간 도시 데이터 전송 USB를 통해 패킷 전달을 이용하여 LED 패드.
도 26a는 도시 한 적시거나위한 "JIT"순차적 인 데이터 전송 방법 스트림 기반 LED 구동.
도 26b는 전사 예시 - 전방 - 및 - 대 시프트 법 스트림 계 LED 드라이브.
도 26c 가 전송 대하여 JIT 비교-전방-및 LED 드라이브 시프트 방법.
도 27 은 암호화되지 않은 파일을 사용하는 LED 패드 자율 패드 재생의 흐름도이다 .
도 28 은 활성 LED 패드에서 실행 가능한 코드 파일 저장을 예시한다 .
도 29a는 도 각각 3 개의 순차적 치료 알고리즘을 구성하는 3 개의 PBT "세션"을 포함하는 예시적인 치료 프로토콜을 도시한다..
도29b는 모형 도면 의 Y 는 각각 추천 해 온과 오프 기간의 LED 제어 시퀀스를 도시 한, 치료.
도 30 은 PBT에 대한 Arndt-Schultz 2-상 용량 반응 모델을 예시한다.
도 31 은 4-계층 직렬 버스 기반 LightOS 통신 프로토콜 스택을 예시한다.
도 32 는 PBT 처리 파일의 암호화 된 패킷 준비를 예시한다.
도 33 은 PBT 세션 파일 의 암호화 된 패킷 준비를 예시한다 .
도 34 는 인 커밍 암호화 된 패킷 의 활성 LED 패드 복호화 및 저장을 예시한다 .
도 35 는 전송 후 파일 복호화를 사용한 LED 패드 자율 패드 재생의 흐름도이다.
도 36 은 활성 LED 패드 에서 의 암호문 파일 저장을 도시한다 .
도 37 은 재생 중 온더 플라이 복호화를 사용하는 LED 패드 자율 패드 재생의 흐름도이다.
도 38 은 재생 전 벌크 파일 복호화 및 재생 중 온더 플라이 복호화의 파일 비교이다.
도39 는 LED 플레이어 로부터 LED 패드 로 의 파일 다운로드 를 예시한다.
도 40는 의 동작을 설명하는 흐름도이다 "파형 합성기" 모듈.
도 41는 의 동작을 설명하는 흐름도이다 "PWM 플레이어" 모듈.
도 42는 의 동작을 설명하는 흐름도이다 "LED 드라이버" 모듈.
도 43은 사용 된 파형 생성을 도시하는 블록도이다 파형 합성기 PWM 플레이어, LED 드라이버 모듈.
도 44 는 단위 기능 생성기 또는 프리미티브 프로세서를 통한 합성을 포함 하는 파형 합성기 동작의 세부 사항을 보여주는 블록도 이다.
도 45 는 상수, 톱니, 삼각형, 사인 및 사인 코드 파형을 포함하는 단위 함수 생성 파형의 예를 예시한다.
도 46 은 파형 합성에 사용되는 합성기 합산 노드 및 자동 범위 동작의 기능적 설명이다.
도 47 은 가변 주파수 사인파 및 그 혼합 코드의 예를 도시한다.
도 48a는 10-옥타브 이상의 코드를 독립적 인 가중치 및 자동 범위 기능과 혼합 할 수있는 카운터 기반 정현파 합성 시스템을 보여줍니다..
도 48b는 이의 기반 정현파 합성계를 이용하는 두 정현파 코드 합성을 예시한다.
도 48c는 이의 기반 정현파 합성계를 이용하는 세 정현파 코드 합성을 예시한다.
도 49 는 24-점 각도 분해능을 갖는 단일 사인 프리미티브를 사용하는 카운터 기반 정현파 코드 합성기의 블록도이다.
도 50 는 단일 고정 해상도 프리미티브를 사용한 2-사인파 코드 합성의 예이다.
도 51a는 단일 고정 해상도 사인 프리미티브를 사용하는 3-사인파 코드 합성의 예이다.
도 51b는 모형 도면 의 Y 는 단일 고정 해상도 사인 프리미티브 강조 양자화 잡음을 이용하여 사인파와 혼합 화음.
도 52a는 다중 스케일 해상도 사인 프리미티브를 사용하는 3-사인파 코드 합성의 예이다.
도 52b는 도는 양자화 잡음을 완전히 제거하기 위해 다중 스케일 해상도 사인 프리미티브를 사용하는 예시적인 사인파 및 블렌드 코드를 나타낸다.
도 52c는가 세 정현파 코드의 혼합 고정 해상도와 축소 해상도의 사인파 합성의 비교이며
도 53 은 스케일링 된 해상도 사인 프리미티브 및 4-개의 클록 스케일 범위를 사용하는 카운터 기반 정현파 코드 합성기의 블록도이다.
도 54 는 임의의 해상도 사인 프리미티브에 적용 가능한 범용 프리미티브 정현파 코드 합성기의 블록도이다.
도 55a는 짝수 강화 음계 및 제 4-옥타브 노트를 기반으로 사인 및 코드 합성을위한 글로벌 키 설정을위한 UI/UX 인터페이스를 보여 - 기반 키를 누릅니다.
도 55b는 다른 스케일 및 제 4 옥타브 노트를 기반으로 사인 및 코드 합성을위한 글로벌 키 설정을위한 UI/UX 인터페이스를 보여 - 기반 키를 누릅니다.
도 56 은 커스터마이즈 된 주파수에 기초하여 사인 및 코드 합성을위한 글로벌 키를 설정하기위한 UI/UX 인터페이스를 예시한다.
도 57a는 알고리즘 코드 작성기의 블록도이다 음악적 화음 아드/쿼드 합성 (선택적으로 +1 옥타브 주) 증강 메이저, 마이너, 및 감소 된 코드를 포함.
도 57b는 사용자 정의 화음 빌더의 UI/UX 인터페이스 설명 과 옵션 +1 옥타브 메모를.
도 58a 는 자동 범위 기능이없는 3-사인 합산 합성에서의 신호 압축을 예시한다.
도 58b는 가 와 자동 범위 증폭없이 세 사인 가산 합성 한 파형을 비교한다.
도 59는 기능이다 션 의 파형 합성에 사용되는 PWM 생성 기능.
도 60 은 비-사인파 생성 파형 및 그에 대응하는 PWM 표현의 예를 도시한다.
도 61a는 은 PWM 플레이어의 기능 초핑 동작을 도시한다.
도 61b는 은 PWM 플레이어에 사용되는 펄스 폭 변조기의 개략적 인 기능적 등가물을 나타낸다.
도 62 는병 유 이야 그린 것이다 구간 LED 드라이버 동작의 잠금도 .
도 63a 는 듀티 팩터가 50 %이고 평균 LED 전류가 10 mA 인 PWM 플레이어 생성 구형파에 대한 구성 파형을 보여줍니다.
도 63b는 20% 듀티 계수 및 평균 10 mA LED 전류와 PWM 플레이어 생성 구형파에 대한 성분 파형을 나타낸다.
도 63c는가 95 %의 듀티 계수 및 평균 10 mA LED 전류와 PWM 플레이어 생성 구형파에 대한 성분 파형을 나타낸다.
도 63d는 50% 듀티 팩터와 PWM 플레이어 생성 구형파에 대한 성분 파형 도시 이어서 평균 10mA LED 전류 스텝 업 PED 13 mA로한다.
도 63e는 50%의 듀티 인자 및 10 mA의 평균 전류 LED와 LED 드라이버 생성 구형파에 대한 성분 파형을 나타낸다.
도 63f는 LED와 드라이버 용 구성체 파형 도시 ADC( 아날로그 사인파 생성 - 디지털 컨버터) 웨이브 와 10 mA의 평균 전류를 LED.
도 63g 는 LED 드라이버 ADC(아날로그-디지털 변환기)에서 10 mA 평균 LED 전류로 기타 스트링 퍽의 오디오 샘플을 생성 한 구성 파형을 보여줍니다.
도 63h는 LED 10 mA의 평균 전류와 충돌 심벌의 오디오 샘플을 발생하는 LED 드라이버 ADC(아날로그 - 디지털 컨버터)을 위해 성분 파형을 나타낸다.
도 64a는 LED 10 mA의 평균 전류와 PWM 합성 정현파 성분에 대한 파형을 도시한다.
도 64b는 이어서 13 mA까지 밟은 LED 10 mA의 평균 전류와 PWM 합성 정현파 성분에 대한 파형을 도시한다.
도 64c는 가 10 mA 평균 LED 전류를 정현파 코드를 포함하는 합성 된 PWM 오디오 샘플의 성분의 파형을 나타낸다.
도 64d는 LED 10mA의 평균 전류와 PWM 합성 된 삼각파 대한 성분 파형을 나타낸다.
도 64e는 LED 10mA의 평균 전류와 기타 스트링 당기기를 포함하는 합성 된 PWM 오디오 샘플의 성분의 파형을 나타낸다.
도 64f는 LED 10mA의 평균 전류와 충돌 심벌을 포함하는 합성 된 PWM 오디오 샘플의 성분의 파형을 나타낸다.
도 65는 10 mA 평균 LED 전류를 갖는 PWM 합성 사인파에 대한 구성 파형을 예시하며, 이후 PWM 플레이어에 의해 절단 된 최대 13 mA까지 스텝핑된다.
도 66은 재생 파일을 LED 패드로 다운로드하는 것을 예시한다.
도 67은 재생 파일 ID, 신디사이저 파라미터 파일, 프리미티브 파일, PWM 플레이어 파일, LED 드라이버 파일 및 그 구성 요소를 포함 하는 LED 재생 데이터 파일을 예시 한다.
도 68은 개략적이고 아날로그 뷰 는 PWM 플레이어 클럭 제어하는 데 사용되는 펌웨어의 Φref.
도 69는 이더넷 기반 분산 PBT 시스템을위한 통신 스택을 포함한다.
도 70은 WiFi 기반 분산 PBT 시스템을위한 통신 스택을 포함한다.
도 71a는 분산 PBT 시스템을위한 WiFi 통신 가능 PBT 컨트롤러의 블록도이다.
도 71b는 분산 PBT 시스템을위한 WiFi 통신 가능 LED 패드의 블록도이다.
도 72는 다중 사용자 분산 PBT 시스템 및 통신 네트워크이다.
도 73은 휴대 전화 기반 분산 PBT 시스템을위한 통신 스택을 포함한다.
도 74는 휴대폰 앱 및 WiFi 기반 제어를 사용하는 분산 PBT 시스템을 예시한다.
도 75는 모바일 장치 응용 프로그램을 이용한 PBT 제어를위한 UI/UX 메뉴이다.
도 76은 LED 또는 레이저 치료 용 핸드 헬드 PBT 완드의 횡단면, 평면도 및 밑면도이다.
도 77은 LED 또는 레이저 요법을위한 휴대용 PBT 완드의 블록도이다.
도 78은 용량 성 접촉 감지를 이용하는 레이저 PBT 용 PBT 완드 눈 안전 시스템의 단면도 및 밑면도이다.
도 79는 용량 성 접촉 감지를 이용하는 레이저 PBT를위한 눈 안전 시스템의 개략도이다.
도 80은 분산 시스템 레이저 PBT 구동 회로의 개략도이다.
도 81a는 인 단면도, 평면도 및 측면도의 자율 통합 스위치 지능형 LED 패드.
도 81b 는 자율 지능형 LED 패드의 프로그램 스위치 시퀀스를 설명하는 흐름도이다.
도 82는 리지드 플렉스 PCB의 단면이다.
도 83은 자기 치료 패드에 사용되는 평면 자기의 폭발 다이어그램이다.
도 84는 평면 자기를 갖는 자기 치료 패드의 측면도이다.
도 85는 평면 자기를 갖는 자기 치료 패드의 평면도이다.
도 86은 분산 시스템 자기 치료 구동 회로의 개략도이다.
도 87은 개별 자기를 사용하는 자기 치료 패드의 단면도이다.
도 88a 는 전자석 어레이를 포함하는 자기 치료 패드이다.
도 88b 는 전자석 및 영구 자석의 어레이를 포함하는 자기 치료 패드이다.
도 88c 는 전자석 어레이 와 적층 된 하이브리드 전자석 영구 자석을 포함하는 자기 치료 패드 이다.
도 88d 는 전자석 어레이 와 적층 된 하이브리드 영구 자석 전자석을 포함 하는 자기 치료 패드 이다.
도 89는 분산 시스템 호환 휴대용 자기 치료 장치이다.
도 90은 U-자형 PBT 치주 마우스 피스의 평면도 및 단면도이다.
도 91은 U-자형 PBT 치주 마우스 피스를 제조하는 제조 단계의 측면도이다.
도 92a는 H- 형 PBT 치주 마우스 피스를 제조하는 제조 단계의 측면도이다.
도 92b는 제작 된 H 형 치주 PBT 마우스 피스 의 측면 뷰이다 .
도 93은 H-형 PBT 치주 마우스 피스의 제조에서 결합 공정을 보여줍니다.
도 94는 치주 PBT 마우스 피스의 회로도를 예시한다.
도 95는 H-브리지 드라이브 를 갖는 조합 초음파 PBT 패드의 회로도를 예시한다 .
도 96은 전류 싱크 드라이브를 갖는 조합 초음파 PBT 패드의 회로도를 예시한다.
도 97은 조합 초음파 PBT 패드의 사시도를 포함한다.
도 2 는 미토콘드리아의 광 생체 조절을 예시한다 .
도 3 은 다양한 생체 물질의 광 흡수 스펙트럼을 보여준다.
도 4a는 광 광학 요법과 광 생체 조절 요법의 차이점을 대조한다.
도 4b는 혼합 파장에 의한 세포 내 세포 기관 미토콘드리아의 광 화학적 자극을 나타낸다.
도 5 는 활성 LED 패드가있는 분산 PBT 시스템을 나타냅니다.
도 6a는의 개략도이다 PBT에 전류 제한 저항을 사용하여 수동 LED 패드 시스템 .
도 6b는 의 개략적 인 PBT의 전류 제어를 이용한 수동 LED 패드 시스템 .
도 7 은 물리적(PHY) 계 층-1 통신만을 사용하는 활성 LED 패드를 갖는 PBT 시스템의 네트워크 설명이다.
도 8은 통신 케이블의 등가 회로와 전기 신호에 미치는 영향이다 .
도 9 아이콘이다 IC에서 자격이 부적합한 전기 부속품 또는 LED 패드에 photobiomodulation 치료 시스템의 상호 연결의 표현이다.
도 10은 공통 전기 신호 세트를 사용하여 상이한 LED 패드를 구동하는 광 생체 조절 요법 시스템을 도시한다.
도 11a는 2 개의 LED PBT 시스템 출력을 하나의 공통 LED 패드에 대한 부적절한 "단락 된 출력"연결을 예시한다 .
도 11b는 하나 이상의 경쟁 제어 신호와 함께 적색 LED 스트링 을 구동 하는 단락 된 출력 연결을 도시 한다.
도 11c는 중첩 또는 동시 제어 신호를 사용하여 동일한 LED 패드에서 NIR 및 적색 LED를 동시에 구동하는 단락 된 출력 연결을 도시한다.
도 11d는 겹치거나 동시 제어 신호를 갖는 동일한 LED 패드에서 NIR 및 적색 LED를 동시에 구동하는 단락 된 출력 연결에 대한 전력 출력 파형을 도시한다.
도 12 는 온도 감지, 보호 또는 피드백이없는 PBT 시스템이다.
도 13 은 활성 LED 패드가 있는 분산 PBT 시스템 을 나타냅니다.
도 14는 개략적 인 도 와 PBT 분산 시스템의 지능형(활성) LED 패드.
도 15 는 3-레이어 OSI 스택을 사용하는 지능형(활성) LED 패드 가있는 PBT 시스템 의 네트워크 예시 이다.
도 16 은 LED 패드 인증 시퀀스의 흐름도이다.
도 17 은 식별 데이터 레지스터를 갖는 활성 LED 패드의 블록도를 예시한다.
도 18 은 LED 구성 레지스터를 갖는 활성 LED 패드의 블록 다이어그램을 예시한다.
도 19 는 3-개의 파장 LED를 포함 하는 개의 예시적인 LED 어레이 및 구동 전자 장치 의 개략도이다.
도 20a는 "m"개의 LED로 구성된 일련의 LED를 구동하는 로우 사이드 스위치 전류 제어 요소 또는 "전류 싱크"의 개략도이다.
도 20b는 의 개략도이다 전류 싱크 타입 전환 로우 사이드 LED 드라이버 포함하는 N-채널 MOSFET 및 전류 감지 게이트 바이어스 회로, 기준 전류 Iref의 입력과 .
도 20c는 도 1은 전류 미러 센서, 기준 전류 입력 Iref를 갖는 트랜스 컨덕턴스 증폭기 바이어스 회로 및 디지털 입력을 갖는 전송 게이트를 포함하는 예시적인 전류-싱크 유형 저측 스위치 LED 드라이버 구현의 개략도이다..
도 21a는 DAC 저항 전류 트림을 갖는 예시적인 다중 채널 전류 기준 생성기의 개략도.
도 21b는 모범의 개략도이다 Y 전류 트림 폭 DAC MOSFET 게이트와 다 채널 전류 레퍼런스 발생기.
도 21c는 도 1은 DAC 및 전류 교정 및 타겟 기준 입력 전류를 포함하는 산술 논리 유닛 계산된 입력을 갖는 예시적인 다중 채널 기준 전류 생성기의 개략도이다..
도 22a는 도 1은 "m" LED를 포함하는 일련의 LED를 구동하는 하이 사이드 스위치 전류 제어 요소 또는 "전류 소스"의 개략도이다.
도 22b는 전류 소스 타입의 개략도이다 스위칭 P 채널 MOSFET와 기준 전류와 입력 전류 감지 게이트 바이어스 회로를 포함하는 하이 사이드 LED 드라이버 (-Iref).
도 22c는 도 1은 전류 미러 센서, 기준 전류 입력(-Iref)을 갖는 트랜스 컨덕턴스 증폭기 바이어스 회로 및 디지털 입력을 갖는 전송 게이트를 포함하는 예시적인 전류 소스 유형 스위칭 하이 사이드 LED 드라이버 구현의 개략도이다..
도 23a는 하이 사이드 전류 제어 소자의 개략도 또는 "전류원 "MOSFET 디지털 활성화 로우 사이드 N 채널과 "m" LED를 포함하는 일련의 LED 스트링을 구동한다.
도 23b는 P-채널 MOSFET와 기준 입력 전류와 전류 감지 게이트 바이어스 회로(-Iref) 포함하는 전류원 형 하이 사이드 LED 드라이버의 개략도이다 낮은 직렬로 LED 스트링을 구동)을 측 N-채널 MOSFET 디지털 활성화.
도 23c는 모범의 개략도이다 Y의 전류 미러 센서, 기준 입력 전류와 컨덕턴스 증폭기 바이어스 회로(-Iref) 포함 전류원 형 하이 사이드 LED 드라이버 구현 낮은으로 LED를 직렬 접속 된 스트링을 구동)을 측 N-채널 MOSFET 디지털 활성화 멘트를 .
도 24는 설명하기위한 흐름도이다 마스터 - 슬레이브, 스트리밍 데이터 계 LED 드라이브.
도 25 스트리밍 실시간 도시 데이터 전송 USB를 통해 패킷 전달을 이용하여 LED 패드.
도 26a는 도시 한 적시거나위한 "JIT"순차적 인 데이터 전송 방법 스트림 기반 LED 구동.
도 26b는 전사 예시 - 전방 - 및 - 대 시프트 법 스트림 계 LED 드라이브.
도 26c 가 전송 대하여 JIT 비교-전방-및 LED 드라이브 시프트 방법.
도 27 은 암호화되지 않은 파일을 사용하는 LED 패드 자율 패드 재생의 흐름도이다 .
도 28 은 활성 LED 패드에서 실행 가능한 코드 파일 저장을 예시한다 .
도 29a는 도 각각 3 개의 순차적 치료 알고리즘을 구성하는 3 개의 PBT "세션"을 포함하는 예시적인 치료 프로토콜을 도시한다..
도29b는 모형 도면 의 Y 는 각각 추천 해 온과 오프 기간의 LED 제어 시퀀스를 도시 한, 치료.
도 30 은 PBT에 대한 Arndt-Schultz 2-상 용량 반응 모델을 예시한다.
도 31 은 4-계층 직렬 버스 기반 LightOS 통신 프로토콜 스택을 예시한다.
도 32 는 PBT 처리 파일의 암호화 된 패킷 준비를 예시한다.
도 33 은 PBT 세션 파일 의 암호화 된 패킷 준비를 예시한다 .
도 34 는 인 커밍 암호화 된 패킷 의 활성 LED 패드 복호화 및 저장을 예시한다 .
도 35 는 전송 후 파일 복호화를 사용한 LED 패드 자율 패드 재생의 흐름도이다.
도 36 은 활성 LED 패드 에서 의 암호문 파일 저장을 도시한다 .
도 37 은 재생 중 온더 플라이 복호화를 사용하는 LED 패드 자율 패드 재생의 흐름도이다.
도 38 은 재생 전 벌크 파일 복호화 및 재생 중 온더 플라이 복호화의 파일 비교이다.
도39 는 LED 플레이어 로부터 LED 패드 로 의 파일 다운로드 를 예시한다.
도 40는 의 동작을 설명하는 흐름도이다 "파형 합성기" 모듈.
도 41는 의 동작을 설명하는 흐름도이다 "PWM 플레이어" 모듈.
도 42는 의 동작을 설명하는 흐름도이다 "LED 드라이버" 모듈.
도 43은 사용 된 파형 생성을 도시하는 블록도이다 파형 합성기 PWM 플레이어, LED 드라이버 모듈.
도 44 는 단위 기능 생성기 또는 프리미티브 프로세서를 통한 합성을 포함 하는 파형 합성기 동작의 세부 사항을 보여주는 블록도 이다.
도 45 는 상수, 톱니, 삼각형, 사인 및 사인 코드 파형을 포함하는 단위 함수 생성 파형의 예를 예시한다.
도 46 은 파형 합성에 사용되는 합성기 합산 노드 및 자동 범위 동작의 기능적 설명이다.
도 47 은 가변 주파수 사인파 및 그 혼합 코드의 예를 도시한다.
도 48a는 10-옥타브 이상의 코드를 독립적 인 가중치 및 자동 범위 기능과 혼합 할 수있는 카운터 기반 정현파 합성 시스템을 보여줍니다..
도 48b는 이의 기반 정현파 합성계를 이용하는 두 정현파 코드 합성을 예시한다.
도 48c는 이의 기반 정현파 합성계를 이용하는 세 정현파 코드 합성을 예시한다.
도 49 는 24-점 각도 분해능을 갖는 단일 사인 프리미티브를 사용하는 카운터 기반 정현파 코드 합성기의 블록도이다.
도 50 는 단일 고정 해상도 프리미티브를 사용한 2-사인파 코드 합성의 예이다.
도 51a는 단일 고정 해상도 사인 프리미티브를 사용하는 3-사인파 코드 합성의 예이다.
도 51b는 모형 도면 의 Y 는 단일 고정 해상도 사인 프리미티브 강조 양자화 잡음을 이용하여 사인파와 혼합 화음.
도 52a는 다중 스케일 해상도 사인 프리미티브를 사용하는 3-사인파 코드 합성의 예이다.
도 52b는 도는 양자화 잡음을 완전히 제거하기 위해 다중 스케일 해상도 사인 프리미티브를 사용하는 예시적인 사인파 및 블렌드 코드를 나타낸다.
도 52c는가 세 정현파 코드의 혼합 고정 해상도와 축소 해상도의 사인파 합성의 비교이며
도 53 은 스케일링 된 해상도 사인 프리미티브 및 4-개의 클록 스케일 범위를 사용하는 카운터 기반 정현파 코드 합성기의 블록도이다.
도 54 는 임의의 해상도 사인 프리미티브에 적용 가능한 범용 프리미티브 정현파 코드 합성기의 블록도이다.
도 55a는 짝수 강화 음계 및 제 4-옥타브 노트를 기반으로 사인 및 코드 합성을위한 글로벌 키 설정을위한 UI/UX 인터페이스를 보여 - 기반 키를 누릅니다.
도 55b는 다른 스케일 및 제 4 옥타브 노트를 기반으로 사인 및 코드 합성을위한 글로벌 키 설정을위한 UI/UX 인터페이스를 보여 - 기반 키를 누릅니다.
도 56 은 커스터마이즈 된 주파수에 기초하여 사인 및 코드 합성을위한 글로벌 키를 설정하기위한 UI/UX 인터페이스를 예시한다.
도 57a는 알고리즘 코드 작성기의 블록도이다 음악적 화음 아드/쿼드 합성 (선택적으로 +1 옥타브 주) 증강 메이저, 마이너, 및 감소 된 코드를 포함.
도 57b는 사용자 정의 화음 빌더의 UI/UX 인터페이스 설명 과 옵션 +1 옥타브 메모를.
도 58a 는 자동 범위 기능이없는 3-사인 합산 합성에서의 신호 압축을 예시한다.
도 58b는 가 와 자동 범위 증폭없이 세 사인 가산 합성 한 파형을 비교한다.
도 59는 기능이다 션 의 파형 합성에 사용되는 PWM 생성 기능.
도 60 은 비-사인파 생성 파형 및 그에 대응하는 PWM 표현의 예를 도시한다.
도 61a는 은 PWM 플레이어의 기능 초핑 동작을 도시한다.
도 61b는 은 PWM 플레이어에 사용되는 펄스 폭 변조기의 개략적 인 기능적 등가물을 나타낸다.
도 62 는병 유 이야 그린 것이다 구간 LED 드라이버 동작의 잠금도 .
도 63a 는 듀티 팩터가 50 %이고 평균 LED 전류가 10 mA 인 PWM 플레이어 생성 구형파에 대한 구성 파형을 보여줍니다.
도 63b는 20% 듀티 계수 및 평균 10 mA LED 전류와 PWM 플레이어 생성 구형파에 대한 성분 파형을 나타낸다.
도 63c는가 95 %의 듀티 계수 및 평균 10 mA LED 전류와 PWM 플레이어 생성 구형파에 대한 성분 파형을 나타낸다.
도 63d는 50% 듀티 팩터와 PWM 플레이어 생성 구형파에 대한 성분 파형 도시 이어서 평균 10mA LED 전류 스텝 업 PED 13 mA로한다.
도 63e는 50%의 듀티 인자 및 10 mA의 평균 전류 LED와 LED 드라이버 생성 구형파에 대한 성분 파형을 나타낸다.
도 63f는 LED와 드라이버 용 구성체 파형 도시 ADC( 아날로그 사인파 생성 - 디지털 컨버터) 웨이브 와 10 mA의 평균 전류를 LED.
도 63g 는 LED 드라이버 ADC(아날로그-디지털 변환기)에서 10 mA 평균 LED 전류로 기타 스트링 퍽의 오디오 샘플을 생성 한 구성 파형을 보여줍니다.
도 63h는 LED 10 mA의 평균 전류와 충돌 심벌의 오디오 샘플을 발생하는 LED 드라이버 ADC(아날로그 - 디지털 컨버터)을 위해 성분 파형을 나타낸다.
도 64a는 LED 10 mA의 평균 전류와 PWM 합성 정현파 성분에 대한 파형을 도시한다.
도 64b는 이어서 13 mA까지 밟은 LED 10 mA의 평균 전류와 PWM 합성 정현파 성분에 대한 파형을 도시한다.
도 64c는 가 10 mA 평균 LED 전류를 정현파 코드를 포함하는 합성 된 PWM 오디오 샘플의 성분의 파형을 나타낸다.
도 64d는 LED 10mA의 평균 전류와 PWM 합성 된 삼각파 대한 성분 파형을 나타낸다.
도 64e는 LED 10mA의 평균 전류와 기타 스트링 당기기를 포함하는 합성 된 PWM 오디오 샘플의 성분의 파형을 나타낸다.
도 64f는 LED 10mA의 평균 전류와 충돌 심벌을 포함하는 합성 된 PWM 오디오 샘플의 성분의 파형을 나타낸다.
도 65는 10 mA 평균 LED 전류를 갖는 PWM 합성 사인파에 대한 구성 파형을 예시하며, 이후 PWM 플레이어에 의해 절단 된 최대 13 mA까지 스텝핑된다.
도 66은 재생 파일을 LED 패드로 다운로드하는 것을 예시한다.
도 67은 재생 파일 ID, 신디사이저 파라미터 파일, 프리미티브 파일, PWM 플레이어 파일, LED 드라이버 파일 및 그 구성 요소를 포함 하는 LED 재생 데이터 파일을 예시 한다.
도 68은 개략적이고 아날로그 뷰 는 PWM 플레이어 클럭 제어하는 데 사용되는 펌웨어의 Φref.
도 69는 이더넷 기반 분산 PBT 시스템을위한 통신 스택을 포함한다.
도 70은 WiFi 기반 분산 PBT 시스템을위한 통신 스택을 포함한다.
도 71a는 분산 PBT 시스템을위한 WiFi 통신 가능 PBT 컨트롤러의 블록도이다.
도 71b는 분산 PBT 시스템을위한 WiFi 통신 가능 LED 패드의 블록도이다.
도 72는 다중 사용자 분산 PBT 시스템 및 통신 네트워크이다.
도 73은 휴대 전화 기반 분산 PBT 시스템을위한 통신 스택을 포함한다.
도 74는 휴대폰 앱 및 WiFi 기반 제어를 사용하는 분산 PBT 시스템을 예시한다.
도 75는 모바일 장치 응용 프로그램을 이용한 PBT 제어를위한 UI/UX 메뉴이다.
도 76은 LED 또는 레이저 치료 용 핸드 헬드 PBT 완드의 횡단면, 평면도 및 밑면도이다.
도 77은 LED 또는 레이저 요법을위한 휴대용 PBT 완드의 블록도이다.
도 78은 용량 성 접촉 감지를 이용하는 레이저 PBT 용 PBT 완드 눈 안전 시스템의 단면도 및 밑면도이다.
도 79는 용량 성 접촉 감지를 이용하는 레이저 PBT를위한 눈 안전 시스템의 개략도이다.
도 80은 분산 시스템 레이저 PBT 구동 회로의 개략도이다.
도 81a는 인 단면도, 평면도 및 측면도의 자율 통합 스위치 지능형 LED 패드.
도 81b 는 자율 지능형 LED 패드의 프로그램 스위치 시퀀스를 설명하는 흐름도이다.
도 82는 리지드 플렉스 PCB의 단면이다.
도 83은 자기 치료 패드에 사용되는 평면 자기의 폭발 다이어그램이다.
도 84는 평면 자기를 갖는 자기 치료 패드의 측면도이다.
도 85는 평면 자기를 갖는 자기 치료 패드의 평면도이다.
도 86은 분산 시스템 자기 치료 구동 회로의 개략도이다.
도 87은 개별 자기를 사용하는 자기 치료 패드의 단면도이다.
도 88a 는 전자석 어레이를 포함하는 자기 치료 패드이다.
도 88b 는 전자석 및 영구 자석의 어레이를 포함하는 자기 치료 패드이다.
도 88c 는 전자석 어레이 와 적층 된 하이브리드 전자석 영구 자석을 포함하는 자기 치료 패드 이다.
도 88d 는 전자석 어레이 와 적층 된 하이브리드 영구 자석 전자석을 포함 하는 자기 치료 패드 이다.
도 89는 분산 시스템 호환 휴대용 자기 치료 장치이다.
도 90은 U-자형 PBT 치주 마우스 피스의 평면도 및 단면도이다.
도 91은 U-자형 PBT 치주 마우스 피스를 제조하는 제조 단계의 측면도이다.
도 92a는 H- 형 PBT 치주 마우스 피스를 제조하는 제조 단계의 측면도이다.
도 92b는 제작 된 H 형 치주 PBT 마우스 피스 의 측면 뷰이다 .
도 93은 H-형 PBT 치주 마우스 피스의 제조에서 결합 공정을 보여줍니다.
도 94는 치주 PBT 마우스 피스의 회로도를 예시한다.
도 95는 H-브리지 드라이브 를 갖는 조합 초음파 PBT 패드의 회로도를 예시한다 .
도 96은 전류 싱크 드라이브를 갖는 조합 초음파 PBT 패드의 회로도를 예시한다.
도 97은 조합 초음파 PBT 패드의 사시도를 포함한다.
극복하기 위해 상기 기존 세대 PBT 시스템 직면 제한 , 완전히 새로운 시스템 이 필요에 구조를. 특히, 사인파를 결합한 정현파 파형 및 코드 생성은 케이블 연결로 인한 심각한 파형 왜곡을 방지하기 위해 구동되는 LED와 얇고 가까운 거리에서 발생해야한다 . 이러한 설계 기준은 파형 합성을 재배치 하여 PBT 컨트롤러 에서 LED 패드로 이동 하도록 요구 한다. 이렇게 사소 해 보이는 기능의 재분할을 수행하는 것은 실제로 중요한 설계 변경이며, LED 패드를 수동 구성 요소에서 능동 시스템 또는 "지능형" LED 패드로 전환해야한다. 패시브 LED 패드에는 LED, 전류 소스 및 스위치 배열 만 포함되어 있지만 지능형 LED 패드는 마이크로 컨트롤러, 휘발성 및 비 휘발성 메모리, 통신 트랜시버 또는 버스 인터페이스, LED 드라이브 전자 장치 및 LED 어레이를 통합해야한다. 긴 케이블, 링 또는 무선 작동이 필요하기 때문에 마이크로 컨트롤러의 시간 기준도 LED 패드로 재배치해야한다. 기본적으로 각 지능형 LED 패드는 지시를 받으면 독립적으로 LED 여기 패턴을 생성 할 수있는 소형 컴퓨터가된다.
따라서 전기 신호 를 생성 하고 수동 LED 패드에 분배 하는 중앙 집중식 PBT 컨트롤러를 사용하는 대신 새로운 아키텍처는 "분산"되어 중앙 집중화 된 실시간 제어 가없는 자율적으로 작동하는 전자 부품 네트워크로 구성 된다. 최초의 분산 형 PBT 시스템 은 지능형 LED 패드의 도입을 필요로한다.이 시스템은 LED 패드가 동적 LED 여기 패턴을 생성하고 그에 따라 LED 구동을 안전하게 실행하는데 필요한 모든 계산을 수행 하는 치료 용 광 전달 시스템 이다. 분산 PBT 운영에서 PBT 컨트롤러의 역할은 UI/UX 인터페이스의 역할로 크게 줄어들어 사용자가 사용 가능한 프로토콜 라이브러리에서 테라피 치료 또는 세션을 선택하고 치료를 시작, 일시 중지 또는 종료 할 수 있다. 이 중앙 하드웨어 제어의 결핍은 항상 안전과 하드웨어를 제어능력이란 이유로 의료 기기에 ISO13485, IEC 및 FDA 규정 요구하기 때문에 거의 전례가없는 일이다. 따라서, 분산되고 마모가 심한 의료기기에서 효과적안 안전 시스템을 구현하려면 안전 기능을 로컬에서 수행하고 시스템 전체에 전달해야하는 새롭고 혁신적인 접근방식이 필요한다. 이러한 안전 프로토콜은 FDA 설계 규정 및 국제 안전 표준에 지정, 설계, 검증, 승인 및 문서화되어야한다. 지능형 LED 패드가 있는 분산 형 PBT 시스템의 또 다른 의미는 전기 신호 통신을 데이터 패킷으로 구성된 명령 기반 지시로 대체 하는 것 이다. 이러한 명령 기반 통신에는 분산 시스템 구성 요소 간의 패킷 교환 사설 통신 네트워크의 설계 및 개발이 포함되며, 의료 기기 제어의 독특하고 엄격한 요구 사항을 충족하도록 디지털 통신을 적용 한다. 패킷 라우팅, 보안 및 데이터 페이로드는 해킹 또는 시스템 오작동을 방지하도록 설계되어야하며 필요한 모든 PBT 작업을 수행하는 데 필요한 모든 정보를 전달해야한다.
지능형 LED 패드 분산 PBT 시스템을 시행하는것은 상호적 혁신의 두 세트를 포함한다. 이 애플리케이션에서는 스트리밍 또는 파일 전송을 통해 전달되는 시간 기반 LED 자극 패턴을 포함하여 지능형 LED 패드의 작동이 공개된다. 이 공개는 또한 파형 합성, PWM 플레이어 작동, 동적 LED 드라이브 및 필수 안전 기능의 파합성의 3단계 프로세스를 사용하는 패드 내 파형 생성을 고려한다. US 출원 번호 16/377,192 , 제목 "그러므로 치료 장치 photobiomodulation 분산 및 방법, 바이오 피드백하는 차 통신 프로토콜," 관련에 있어서, 데이터 통신 계층 스택 및 제어 프로토콜은 개시된다.
본원에 개시된 분산 PBT 시스템에있어서 LED를 어느 시간 기반 명령 시퀀스 (스트리밍이라고 함) 또는 명령 - 기반 파형 생성 및 합성을 이용을 통해 재생을 제어 한다. 두 경우 모두 데이터 패킷은 페이로드에서 LED 자극 패턴을 디지털 방식 으로 전달한다. 작동 중에 사용자 또는 치료사는 그래픽 인터페이스를 통해 PBT 치료 또는 치료 세션을 선택하고 치료 시작에 동의한다. 그런 다음 명령은 패킷화, 즉 준비, 포맷, 압축 및 통신 패킷으로 채워지고 직렬 주변 장치 통신 버스 , LAN, 광대역 연결, WiFi, 광섬유 또는 기타 미디어를 통해 하나나 그이상의 지능형 LED 패드에 전달된다. 각 데이터 패킷에서 전달되는 페이로드 데이터는 8진수 또는 16잔수 단어로 구성된 비트를 포함하는 디지털이지만 실제 통신 매체는 차동 아날로그 신호, 전파 또는 변조 된 빛을 포함하는 아날로그 이다.유선 통신에서 통신 버스는 일반적으로 기호율 또는 전송율(https://en.wikipedia.org/wiki/Symbol_rate)로 알려진 지정된 속도로 변조된 아날로그 차동 파형으로 구성된 전기 신호를 사용한다. 각 기호는 정의 된 기간 동안 주파수 또는 코드를 포함 할 수 있다 . 각각의 순차 기호의 검출은 케이블의 반응성 기생 또는 노이즈 소스에 의해 야기되는 왜곡에 영향을받지 않으므로 종래 기술 PBT 구현에서 디지털 펄스 신호 전송과 관련된 모든 문제를 극복한다. WiFi 통신에서 들어오는 직렬 데이터는 OFDM으로 알려진 다중 주파수 서브 밴드( 즉, 직교 주파수 분할 다중화) 에서 작은 패킷으로 분할되어 전송되어 높은 기호율와 낮은 비트 오류율을 달성한다. 유사한 주파수 분할 방법이 파이버 채널 및 DOCSIS 통신에 높은 심볼 속도를 달성하기위해 사용된다. 각각의 전송 된 기호가 다중 디지털 상태의 표현이 가능하므로 , 그러므로 시리얼 버스의 비트 전송률 높은 용지의 기호율보다 길다. 유효 비트 데이터 레이트 (HTTPS: //en.wikipedia.org/위키/List_of_device_bit_rates ) 의 여러 대부분의 일반적인 직렬 및 50메가바이트/s 보다 높은 무선 통신 프로토콜은 아래에 참조요약되어있다 :
| 표준 | 년 | 미디어(PHY) | 비트 데이터 속도 |
| Bluetooth 5.0 개인 영역 네트워크 PAN | 2016 년 | 무선 PAN | 50 Mb/s |
| IEEE 802.11a | 1999 년 | 와이파이 | 54 Mb/s |
| IEEE 802.11g | 2003 년 | 와이파이 | 54 Mb/ |
| 고속 이더넷(100BASE-X) | 1995 년 | LAN | 100 Mb/s |
| Firewire 400(IEEE 1394) | 1995 년 | 주변 | 393 Mb/s |
| USB 2.0 | 2000 년 | 주변 | 480 Mb/s |
| IEEE 802.11n | 2009 년 | 와이파이 | 600 Mb/s |
| 기가비트 이더넷(1000BASE-X) | 1998 년 | LAN | 1 Gb/s |
| Firewire 3200(IEEE 1394b) | 2007 년 | 주변 | 3.1457 Gb/s |
| USB 3.0 초고속 | 2010 년 | 주변 | 5 Gb/s |
| IEEE 802.11ac(최대 이론적) | 2012 년 | 와이파이 | 6.8-6.93 Gb/s |
| IEEE 802.11ad(최대 이론적) | 2011 년 | 와이파이 | 7.14 ~ 7.2 Gb/s |
| 10 기가비트 이더넷(10GBASE-X) | 2002-2006 | LAN | 10 Gb/s |
| DOCSIS v3.1 | 2015 년 | 광대역 | 10 GB/s |
| USB 3.1 초고속 | 2013 년 | 주변 | 10 Gb/s |
| Thunderbolt 2 | 2013 년 | 주변 | 20 Gb/s |
| USB 3.2 초고속 | 2017 년 | 주변 | 20 Gb/s |
| Thunderbolt 3 | 2015 년 | 주변 | 40 Gb/s |
| 100 기가비트 이더넷(100GBASE-X) | 2010-2018 | LAN | 100 Gb/s |
사용자의 명령에 응답하여 PBT 컨트롤러는 명령을 통신 데이터 패킷으로 변환 한 후 연결된 모든 인증 된 LED 패드로 전송된다 . LED는 패드는 치료법 세션을 시작하거나 다른 작업을 수행함에따라 지침 및 응답을 받는다. 높은 대역폭 통신때문에 상기 PBT 시스템의 사용자 경험 그치료가 순간적이다. 즉, 시스템 운영이 실제로 일련의 장치 간 통신 및 자율 작업으로 수행 되었음에도 불구하고 사용자는 실시간 UI/UX 응답을 인지한다.
공개 된 분산 PBT 시스템은 여러 상호 작용하는 구성 요소 를 포함하며 , 각 구성 요소는 분산 시스템 내에서 전용 기능을 수행한다. 시스템에 통합 된 고유 구성 요소의 수는 시스템의 전반적인 복잡성에 영향을 미치고 통신 프로토콜의 정교함, 즉 장치 간 통신에 사용되는 "언어"에 영향을줍니다. 공개 된 분산 PBT 시스템의 다양한 구성 요소는 다음을 포함 할 수 있다.
PBT 시스템의 다양한 구성 요소를 결합하거나 제외함으로써 다양한 성능 및 시스템 비용을 병원과 클리닉을 포함하는 광범위한 사용자에 맞게 조정할 수 있으며 구급대원,경찰, 또는 군의사를 위한 전문 모바일 응용프로그램 뿐만아니라, 개인 사용자와 소비자 , 스파, 미용사 , 스포츠 트레이너 및 운동 선수에게 확장 될 수 있읍니다. PBT 구성 요소는 5V보다 높은 전압을 사용하기 때문에 사용자가 실수로 USB 주변 장치를 고전압(12V ~ 42V) 연결 또는 버스에 연결하는 것을 방지하기 위해 공개 된 설계에서 주의를 기울여야한다.
분산 PBT 시스템의 LED 제어
하나의 기본 (A)의 구현 분산 PBT 시스템 , 도13에서 보여지는 , 세 요소를 포함한다 - PBT의 제어기(120), 전원(121), 및 단일 LED 지능형 패드(123) 번째 개재 USB 케이블(122). 도 14는 예시 일례의 블록도 Y 분산된 PBT 시스템 구현 S' , 포함 PBT 시험의 패 트랜시버와 버스 (131) 에 전자 이상의 지능형 LED 패드 3 37 USB 케이블(136), 및 외부 전원 "벽돌"(132). 전원 공급 장치 브릭(132) 이 도에서 개별 구성 요소로 표시되어 있지만 PBT 컨트롤러 및 버스 트랜시버(131) 가 지능형 LED 패드(337)에 유선 연결을 사용하는 시스템에서는 전원 공급 장치가 PBT 컨트롤러 및 트랜시버 내부에 포함될 수 있다. 별도의 구성 요소. 도시 된 바와 같이, PBT 컨트롤러 및 버스 트랜시버(131)는 메인 마이크로 컨트롤러 μC 또는 MPU(134) , 터치 스크린 LCD(133) , 비 휘발성 메모리(128) , 휘발성 메모리(129) , 버스 인터페이스(135) 및 시스템 클럭에서 작동하는 클럭(124)을 포함한다. 속도 Φsys(197). 클럭 및 메모리 요소는 기능을 나타 내기 위해 메인 MPU(134) 와는 별도로 표시되며 특정 실현 또는 구성 요소 분할을 설명하기위한 것이 아닙니다. RTC 실시간 클록(도시되지 않음)도 PBT 제어기 RTC(131)에 포함 된 것은 수있다 N-매우 낮은 전력 이 국제 시간 기준을 지속적으로 실행하고 소비를 동기화 클럭 또는 네트워크 시간 가능한.
메인 MPU(134)의 구성은 선택적으로 메인 시스템 클록(124), 버스 인터페이스(135) 및 비 휘발성 메모리(128) 및 휘발성 메모리(129)의 일부를 선택적으로 포함하는 완전히 통합 된 단일 칩 마이크로 컨트롤러 또는 마이크로 프로세서 기본 모듈을 포함 할 수 있다. 임의의 수의 분할은 복합적인 실리콘 집적 회로(IC), 시스템 온 칩(SOC) 통합, 시스템 인 패키지(SIP) 또는 모듈 사용을 포함하는것이 가능한다. 예를 들어, 휘발성 메모리(129)는 동적 랜덤 액세스 메모리(DRAM) 또는 정적 랜덤 액세스 메모리(SRAM)를 절충 할 수있다. 이 메모리는 메인 MPU(134) 내에 전부 또는 부분적으로 통합 될 수 있거나 별도의 집적 회로에 의해 실현 될 수있다. 유사하게, 비 휘발성 메모리(128)는 MPU(111) 내에 전부 또는 부분적으로 통합 될 수있는 전기로 지울 수있는 프로그램 가능 랜덤 액세스 메모리(E2PROM) 또는 "플래시" 메모리를 절충할 수 있다. PBT 컨트롤러(131) 내 고용량 비 휘발성 데이터 저장은 또한 광 디스크(CD/DVD), 자기 하드 디스크 드라이브(HDD) 와 같은 이동 미디어 저장 장치를 사용하거나 클라우드 저장 장치를 네트워크 연결을 통해 실현 될 수 있다.
PBT 컨트롤러(131) 내에서 비 휘발성 데이터 저장소(128)의 역할은 여기서 LightOS 라고 하는 최소 운영 체제 의 저장을 포함하여 다목적 이며 일반적으로 보안상의 이유로 암호화 된 형식으로 저장되는 PBT 치료및 세션의 프로그램 라이브러리를 유지하는 것이다. 비 휘발성 메모리(128)는 또한 치료 로그를 캡처하고, 센서 데이터를 업로드하고, 가능하면 치료 메타 데이터를 유지 하는데 사용될 수있다. 비 휘발성 상대와 달리, PBT 컨트롤러(131)에서 휘발성 메모리(129)의 역할은 주로 스크래치 패드 메모리의 역할이며, 계산이 수행되는 동안 데이터를 일시적으로 보유한다. 예를 들어, 일련의 개별 PBT 치료를 포함하는 PBT 세션을 준비 할 때, 암호화 된 처리 알고리즘은 먼저 해독되고, PBT 세션으로 조립되고, 다시 암호화 된 다음 네트워크 전송을 위해 준비된 통신 패킷으로 조립되어야한다. 휘발성 메모리는 통신 패킷 조립과정 동안 데이터 내용을 저장한다 .
분산 PBT 시스템의 또 다른 고려 사항은 PBT 컨트롤러와 LED 패드에 전원을 공급하는 데 필요한 배전이다. 옵션에는 다음에 포함된다.
보여진 예에서, 외부- 전원 공급 브릭(132)은 전체 PBT의 시스템에 전력을 공급한다, 5V를 직접 회로 제공하고 +VLED, LED의 문자열로 한다. USB 케이블(136)은 인터페이스 버스 (135) PBT 컨트롤러와 버스 트랜시버(131) 로부터 LED(337)의 패드의(338) 인터페이스 버스로 송수신기 운반 기호 데이터를 전달한다. USB 케이블(136)은 또한 전력을 공급 한다; 구체적으로는 그라운드(GND), 5V 및 +VLED 접지 지능형 LED 패드 (337), 일반적으로 케이블의 신호 라인보다 두껍고 낮은 저항 구리동체애서 전달한다. 각각의 LED 패드 (337)은 패드 μC(339), 인터페이스 버스(338), RAM 휘발성 메모리 (예를 들어 SRAM 또는 DRAM) (334a), NV-RAM의 비 휘발성 (예를들어 EEPROM 또는 플래시)(334b), 시간 기준 클럭(333), LED 드라이버(335)를 절충한다. LED 드라이버들은 바뀐 기존 싱크(140, 141) 그리고 다른것들(보여지지않은), 일반적으로 각각의 LEDs 스트링에 대해 한 기존 싱크를 포함한다. LED 어레이(140)은 파장 λ 1 의 빛을 생성하기위한 일련의 직렬 연결된 LED(142a) 부터(142m) 까지,(143m)을 통해 파장 λ 2의 빛을 생성하기위한 직렬 연결된 LED(143a) 부터(143m) 까지, 그리고 일반적으로 다른 LED 스트링(보여지지 않음)이 연결돼있다.
휘발성 메모리(334a) 와 비 휘발성 메모리(334b)을 모두 포함한 LED 패드 337내에 메모리는 PBT 제어기(131)에서 반도체 메모리 사용 총 용량은 작게 할 수 있다는 점을 제외하고는 유사하다, 그리고 가급적 더 낮은 전력을 소모한다. LED 패드(337) 안에 메모리는 기계적 충격 및 LED 패드(337)에 취약한 데이터 저장 통합 미디어 저장 이동 파손의 위험문에반도체 솔루션을 절충해야한다. LED 패드(337)에 메모리(334a)(표지 RAM)은 다이나믹 랜덤 액세스나 스태틱 랜덤 어세스 메모리(DRAM) 또는 패드 μC(339) 내에 모두 또는 부분적으로 통합 될 수있는 정적 랜덤 액세스 메모리 (SRAM)를 포함 할 수있다 . LED 패드에서 휘발성 메모리는 LED 스트리밍 파일, LED 플레이어 파일 및 LED 재생 파일같은 사용하는 동안을 제외하고는 보관할 필요가없는 데이터를 유지하는 데 유용한다. 현재의 PBT 치료를 수행하는 데 필요한 실행 코드 만 일시적으로 보유하는 장점(전체 처리 라이브러리가 아님)은 LED 패드(337) 내의 메모리 용량과 비용이 PBT 컨트롤러(131)의 메모리에 비해 크게 감소 될 수 있다는 것이다. 또한 LED 패드(337)에서 전원이 제거 될 때마다 모든 데이터가 손실되기 때문에 리버스 엔지니어링 및 치료 프로그램의 복사를 더 어렵게 만드는 이점이 있다.
비 휘발성 메모리(334b)는 전기로 소거 가능한 프로그램 랜덤 액세스 메모리(E2PROM) 또는 "플래시"메모리를 포함 할 수 있으며, 이는 패드 μC(339) 내에 모든 또는 부분적으로 통합 될 수 있다. 비 휘발성 메모리(334b) (NV-RAM 표시)는 자주 바뀌지 않는 것이 가급적 홀드 펌웨어하는데 사용된다, 예를 들면 LED 패드 운영 체제로는, 본원에서, 패드의 식별 데이터를 포함하는 생산 데이터와 함께 LightPadOS 이라 것을 즉, LED 패드 ID 레지스터 및 제조 관련 LED 구성 데이터이다. 비 휘발성 메모리(334b)는 또한 어떤 치료 가 수행되었는지에 대한 사용자 로그를 유지하기 위해 사용될 수있다. 하나의 PBT 컨트롤러가 시스템 당 최대 6 개 또는 8 개의 LED 패드와 함께 판매되는 경우가 많기 때문에 저가 LED 패드 설계는 또 다른 중요한 경제적 고려 사항이다. 낮은 전체 메모리 비용위해 그리고 발생 시스템에 여러 경우에있어서 각 LED 패드 내에 포함 된 메모리 최소화하기 위해, 하나의 장치가있는 PBT 제어기로 메모리, 특히 비 휘발성 메모리, 농축하는 이점이있다.
작동시, PBT 컨트롤러(131)의 터치 스크린 LCD(133) 상의 사용자 명령 입력은 메인 MPU(134)에 의해 재 해석되며, 이에 응답하여 비 휘발성 메모리(128)에 저장된 치료 파일을 검색하고 USB 버스 인터페이스(135)를 통해 이러한 파일을 전송한다. 지능형 LED 패드(337) 내의 버스 인터페이스(338) 로 USB 케이블(136) 위로 전송된다. 일단 전송 된 치료 파일은 휘발성 메모리 (334a)에 일시적으로 저장된다 . 비 휘발성 메모리(334b)에 저장된 LightPadOS 운영 체제에 따라 작동하는 패드 μC(339)는 RAM 휘발성 메모리(334a)에 저장된 치료를 해석하고 LED 어레이(336)은 원하는 방식으로 다양한 파장 LED의 스트링을 조명을 선택된 치료의 LED 자극 패턴에 따라 LED 드라이버(335)를 제어한다. PBT 컨트롤러 131및 LED 패드(337)는 본체의 전용 클록(297 및 299)을 사용하여 동작하기 때문에, 분산 PBT 시스템은 두 개의 다른 클록 주파수, 특히 Φsys 및 Φpad 각각 비동기적으로 작동한다 .
두 시스템이 서로 다른 클록 속도로 작동 하기 때문에 , PBT 컨트롤러(131) 와 LED 패드(337) 사이의 통신은 비동기 적으로, 즉 공통 동기화 클록없이 발생한다. 비동기 통신은 도과 같이 USB(136) 또는 이더넷, WiFi, 3G/LTE, 4G 및 DOCSIS-3을 포함한 광범위한 직렬 버스 통신 프로토콜과 호환된다. 분산 형 PBT 시스템의 동기식 클록 버전, 즉 공유 클록이있는 시스템 이 기술적으로 가능하지만 동기식 작동은 비동기식 시스템에 비해 성능이나 효율성 이점이 없다. 더욱이 긴 케이블을 통한 고주파 클록 분배는 클록 스큐, 위상 지연, 펄스 왜곡 등으로 인해 문제가 된다.
의 구조 도. 2 개 이상의 마이크로 컨트롤러 또는 컴퓨터 "브레인"을 갖는 분산 PBT 시스템을 포함하는 도 14 는 일반적으로 통합 컨트롤러가있는 올인원 패드 또는 수동 LED 패드를 구동하는 능동 PBT 컨트롤러를 포함하는 PBT 시스템의 근본적인 아키텍처 변경을 나타낸다. 별도의 하드웨어 장치가 아닌 PBT 컨트롤러는 대안 적으로 노트북 또는 데스크톱 개인용 컴퓨터, 컴퓨터 서버, 태블릿 또는 스마트 폰과 같은 모바일 장치에서 실행되는 응용 프로그램 또는 비디오 게임 콘솔 및 IoT 장치와 같은 컴퓨터 소프트웨어를 실행할 수있는 기타 호스트 장치을 포함 할 수 있음을 당업자는 알고 있어야한다. 그러한 대안적인 실시 예의 예는 애플리케이션 전체에 걸쳐 보여진다.
도 1에 도시 된 바와 같이. 도15에서 , PBT 동작은 하드웨어 동작을 제어하기 위해 사용되는 일련의 통신으로 해석 될 수있다. 개방형 시스템 구현 또는 OSI 대표를 이용함에있어서, PBT 제어기(120)은 통신 스택(147)을 포함 애플리케이션 계층 7 , 데이터 링크 레이어-2 그리고 물리층-1을 포함한다. PBT 제어기(120) 내에서, 애플리케이션 계층-7 은 본 명세서에서 LightOS로 지칭되는 광 생체 변조를위한 맞춤형 운영 체제를 사용하여 구현된다. LightOS 사용자 추천 해에 의해 수신 된 명령은, 레이어-2 데이터 링크 층과 함께 PHY레이어-1는 대응하는 통신 스택 지능형 LED 내의(148) 상주 패드(123)의 PHY 레이어-1 층 USB 차등 시그널(332)을 이용하여 USB 프로토콜을 사용하여 통신한다. 따라서 전기 신호는 레이어- 1의 통신을 포함하지만, PBT 컨트롤러와 지능형 LED 패드가 레이어 2 USB 데이터를 "프레임들"로 시간에 배치된 패킷으로상에서 통신하는 것처럼 동작한다. 통신 스택(148) 이 USB 패킷을 수신하면, 정보는 본 명세서에서 LightPadOS로 지칭되는 LED 패드 상주 운영 체제에 의해 실행되는 애플리케이션 레이어-7 까지 전송 된다. PBT 컨트롤러의 LightOS 및 지능형 LED 패드의 운영 체제 LightPadOS가 자체 일관된 방식으로 명령을 통신하고 실행하도록 설계 되었다면 통신 스택(147 과 148) 간의 양방향 링크는 단일 하드웨어 인 것처럼 동일하게 작동하는것과 같이 분산된 장치를 의미하는 애플리케이션 계층에서 가상 머신으로 작동한다. 구성 요소가 높은 추상화 수준, 즉 응용 프로그램 계층 이상 에서 정보를 교환하고 명령을 실행할 수 있도록하려면 두 운영 체제 LightOS 및 LightPadOS가 동일한 암호화 및 보안 방법과 모든 주어진 레이어의 프로토콜을 사용하는 병렬 구조로 개발되는 것이 중요한다. 이 기준 에는 공통 공유 비밀 채택, 사전에 정의 된 유효성 검사 시퀀스 실행 ( 구성 요소가 시스템의 사설 네트워크에 연결하는 데 필요함 ) , 공통 암호화 알고리즘 실행 등이 포함된다.
두 구성 요소가 통신을 시작하고 작업을 수행 할 수 있음을 보장하기 위해, PBT 컨트롤러는 먼저 LED 패드가 실제로 제조 업체의 승인 여부, 시스템 - 검증 된 구성 요소를 설정해야한다. "인증"이라고하는이 테스트는 흐름도에 도시되어있다. 도 16 개의 병렬 시퀀스에서 하나는 "호스트"로 작동하는 LightOS 내에서 발생하고 다른 하나는 "클라이언트"로 작동하는 LightPadOS 내에서 발생한다. 보여진바와 같이, 물리적 USB 연결, 즉 삽입(150) 설정이 완료되면 컨트롤러의 LightOS 운영 체제는 "LightPad 설치"라고 하는 서브 루틴(151a)를 시작 하고 동시에 LED 패드의 LightPadOS 운영 체제는 서브 루틴(151b)를 시작 한다 . 첫 번째 단계(152a)에서는 , 하는데 사용 여부를 결정 클라이언트 전원이다 ( 이 경우이를 거부 할 ) 상기 PBT의 C 는 USB 경우 수행(158) 검사 확인 USB D+ 및 D- 핀이 단락된다면. 이러한 데이터 핀이 단락된다면, USB 표준에 따라, 상기 주변은 전력원과 LED 패드가 아닌, 시스템은 접속을 거부하는 인증을 종료하고 LightOS는 사용자에게 주변은 유효한 성분 아니며 즉시 플러그를 뽑으라고 알려준다. 핀이 단락되지 않은 경우 LightPadOS가 설치 승인 프로세스를 진행할 수 있다.
단계(153a 및 135b)에서, 두 장치는 각각 이해하고 신뢰성있게 통신 할 수있는 최대 데이터 속도를 협상한다. 일단 상기 통신 데이터 레이트가 설립돼면, 대칭 인증(154a 및 154b) 처리 개시된다. 대칭 인증 동안 , 단계(154a) 에서 LightOS는 LED 패드 ID 데이터 레지스터(144)에 저장된 데이터를 확인 하여 LED 패드(123 )가 유효한 제조업체 승인 장치 인지 결정하는것을 먼저 LightPadOS에 의문을 제기한다. 단계(154b) 의 미러링 된 인증 프로세스에서, LED 패드(123)는 PBT 컨트롤러가 LED 패드(123)와 함께 사용하도록 승인 된 유효한 제조 ID를 가진 유효한 장치임을 확인한다 . 이 교환에서 일련 번호, 제조 코드 및 GUD ID 번호를 포함한 특정 암호화 된 보안 자격 증명 및 제조업체의 식별 데이터는 PBT 컨트롤러(120) 와 지능형 LED 패드(123) 가 모두 동일한 제조업체 ( 또는 승인 된 장치로 라이센스 됨) 를 보장하기 위해 변경된다. 인증에 실패하면 호스트 LightOS는 사용자에게 LED 패드가 시스템에서 사용하도록 승인되지 않았음을 알리고 제거하도록 지시한다 . LightOS가 LED 패드(123)를 인증 할 수 없으면 PBT 컨트롤러(120)은 주변 장치와의 통신을 중단한다. 반대로 주변기기의 LightPadOS가 PBT 컨트롤러(120)의 진위 여부를 판단 할 수없는 경우, LED 패드(123)는 PBT 컨트롤러(120)의 명령을 무시한다. 대칭 인증이 확인 된 경우에만 동작을 진행할 수 있다.
사설 네트워크를 설정하고 사설 네트워크에 대한 장치의 연결을 승인하기 위해 여러 인증 방법을 수행 할 수 있다. 이러한 방법에는 대칭 또는 비대칭 암호화 및 키 교환, 디지털 CA-인증서 교환을 통한 '인증 기관'기반 신원 확인 사용, 또는 장치가 자격을 갖춘 제조업체에 의한 생산된 동일한 공유 비밀을 보유하고 있는지 확인하기 위해 암호화 해시 데이터 교환이 포함될 수 있다. 예를 들어, PBT 컨트롤러와 지능형 LED 패드 모두에 설치되고 암호화 된 숫자 코드 , 즉 공유 암호를 사용하여 키 자체를 누설하지 않고도 네트워크에 연결된 지능형 LED 패드의 진위 여부를 확인하기위해 사용될수 있다. 데이터 링크 레이어-2에서 실행되는 이러한 LED 패드 유효성 검사방법 중 하나에서 PBT 컨트롤러는 네트워크 또는 통신 버스를 통해 지능형 LED 패드에 임의의 번호를 전달한다. 이에 대응하여 LED 패드의 마이크로 컨트롤러는 공유 암호(숫자 코드)의 사본을 해독하고 수신 된 임의의 번호와 병합 한 다음 연결된 숫자에 대해 암호화 해시 작업을 수행한다. 그런 다음 지능형 LED 패드는 동일한 트랜시버 링크를 통해 암호화한 해시 값을 공개적으로 반환한다.
동시에 PBT 컨트롤러는 공유 암호(숫자 코드)의 자체 복사본을 해독하고 LED 패드로 보낸 생성 된 임의의 번호와 병합 한 다음 연결된 숫자에 대해 암호화 해시 작업을 수행하는 동일한 작업을 수행한다. 다음으로 PBT 컨트롤러는 수신 된 해시 값과 로컬로 생성 된 해시 값을 비교한다. 두 숫자가 일치하면 패드는 진본이다 ,즉 그것이 네트워크에 연결 '권한'이다. 전술 한 인증 알고리즘은 USB, 이더넷, WiFi 또는 셀룰러 무선 연결을 포함하는 임의의 데이터 버스 또는 패킷 교환 네트워크를 통한 임의의 PHY 레이어 1 및/또는 데이터 링크 2 연결에서 실행될 수 있다 . WiFi 연결의 경우 WiFi 보호 액세스 프로토콜 WPA2를 사용하여 데이터 링크를 설정할 수도 있다.
'관리'목적 및 보안 추적을 위해 인증 된 구성 요소의 인증 시간 및 날짜(및 사용 가능한 GPS 위치)는 비 휘발성 메모리에 저장되고 선택적으로 서버에 업로드된다. 분산 PBT 시스템에서 연결된 모든 구성 요소의 보안 통신 및 AAA(인증, 권한 부여, 관리) 검증을 사용하는 이점은 인증되지 않은 잠재적으로 안전하지 않은 가면 장치의 의도적 연결로부터 안전과 보호를 보장하는 데 중요한다. 이러한 방식으로 분산 PBT 시스템에 의해 가면 장치를 구동 할 수 없다. AAA 검증은 또한 리튬 이온 배터리 팩, 승인되지 않은 전원 공급 장치, 스피커, 디스크 드라이브, 모터 드라이버, 고출력 클래스 III 및 클래스 IV 레이저 그리고 PBT 시스템과 무관 한 잠재적 위험등 PBT 시스템의 일부로 작동하지 않는 장치의 우발적 인 연결로부터 보호한다.
패킷 교환 네트워크(예: 이더넷 또는 WiFi)를 사용하는 분산 PBT 시스템의 보안은 네트워크 계층 3의 동적 주소 지정 및 데이터 전송 계층 4의 동적 포트 할당을 사용하여 향상 될 수 있다. 인터넷 또는 기타 근거리 통신망을 연결하지 않은 PBT 컨트롤러의 시행에 있어서, PBT 컨트롤러는 동적 IP 주소 및 동적 포트 주소를 생성 한 다음 지능형 LED 패드가 자체 동적 IP 주소 및 자체 동적 포트로 응답하는 다른 네트워크 연결 장치에 주소를 방송한다. 분산 PBT 시스템이 라우터 또는 인터넷과 접촉하는 경우 DHCP(Dynamic Host Configuration Processor)를 사용하여 동적 IP 주소를 할당한다. 마찬가지로 RPC(원격 프로 시저 호출)는 동적 포트 번호 할당을 수행하는 데 사용된다. 장치가 네트워크에 연결될 때마다 동적 IP 주소 및 동적 포트가 변경되기 때문에 사이버 공격 표면이 줄어 듭니다. TLS 전송 계층 보안, IPSec 보안 프로토콜 또는 기타 프로토콜을 사용하여 추가 레이어-4 보안을 추가 할 수 있다. 지능형 LED 패드가 네트워크에 연결되면 LED 구성 데이터와 같은 추가 정보를 교환하여 구성 요소가 분산 PBT 시스템의 일부로 작동하도록 승인 할 수 있다.
단계(155a)에서 LightOS는 LED 패드의 LED 구성에 관한 정보를 요청한다 . 단계(155b)에서는, LightPadOS은 응답 내의 내에 정보 중계하여 LED 패드(123)의 구성 레지스터 (145) PBT의 내에 정보 중계하여 컨트롤러 (120) 로 응답한다. 이외에도 LED 어레이에 대한 상세한 설명을 포함한 구성 파일은 제조자의 지정 대한 사양 최대, 최소 및 타겟 전압 어레이의 LED 스트링 전력을 필요로한다. 그 구성 파일에는 지정 최소 LEDs를 구동하기 위해 필요한 전류를 요구했다. 출력에 연결된 LED 패드 가 두 개 이상인 경우 LightOS는 연결된 모든 LED 패드에서 동일한 정보를 요청하고 수신한다. 즉, 연결된 장치의 전체 네트워크를 분석한다.
단계 (156a)에서 , LightOS는 각 패드의 전압 요건을 검사 하고 그 값을 고전압 전원 의 출력 전압 범위와 비교 한다 . 고정 출력 전압 +VLED 가능한 고전압 전원 공급 장치를 사용하는 PBT 컨트롤러에서 LightOS 운영 체제는 이 전압이 Vmin 에서 Vmax 까지 각 LED 패드의 지정된 전압 범위 내에 있는지 확인한다 . 시스템은 또한 모든 "n" LED 스트링에 필요한 총 전류 가 전원의 전류 정격을 초과하지 않는지 확인한다 ( 일반적으로 문제가되지 않지만 전류 확인은 다음 과 같은 저비용 소비자 PBT 장치 설계를 지원하기 위해 제한된 힘으로 포함된다.)
만일 단계(156a)에서, 전원 공급 장치의 출력이 연결된 모든 LED 패드의 작동 범위를 만족 하고, 즉 Vmin ≤+VLED ≤Vmax, 그 PBT 제어기 (120)는 고전압 공급 +VLED 를 가능하게한다. 선택적으로 단계 (156b)에서 PBT의 제어기 (120)는 LED 용 패드에 전달 된 최종 전압을 문서화된(품질 문제 및 필드 고장을 검사하는 경우에 유용) 비 휘발성 메모리(334b)에 저장된 선택된 공급 전압의 LED 패드(123)을 알려준다. PBT 컨트롤러(120) 이 프로그래밍 가능한 전압 전원을 사용하는 경우, LightOS 운영 체제는 패드의 LED 구성 레지스터(145)에 저장된 바와 같이 LED 패드(123)의 작동 Vtarget를 기반으로 최상의 전압을 선택할 것이다. 만일 타겟 볼티지가 일치하지 않으면 LightOS 운영 체제는 보고 된 다양한 타겟볼티지의 일부 타협으로 +VLED 대한 전압을 선택한다 . 이 문맥에서 "고전압" 이라는 용어는 최소 19.5V에서 최대 42V 사이의 전압을 의미한다. 일반적인 공급 전압에는 20V, 24V 또는 36V가 포함된다. 비록 이후 +VLED 활성화되고 ,이 고전압은 치료가 선택 될 때까지 출력 소켓에 연결되지 않거나 LED 패드에 공급되지 않는다.
인증 과정 및 사용자 문의시 PBT 컨트롤러(120)는 LED 패드 제조에 관한 정보를 요청해야한다. 이 데이터는 추적성에 대한 의료 기기 규정을 준수하고 품질 또는 현장 오류를 디버깅하거나 RMA(반품 상품 승인)를 처리하는 데 유용한다. 도17 은 LED 패드의 비 휘발성 메모리(334b)에 저장된 "LED 패드 식별 데이터 레지스터" (144)에 포함 된 제품 제조 정보 의 유형의 예 를 예시한다. 이 데이터에는 제조업체의 부품 번호, 제조업체 이름, 장치의 일련 번호, 특정 제조 내역 또는 혈통 에 대한 설명에 연결된 제조 코드, 미국 FDA가 지정한 GUDID(Global Unique Device ID Database) 번호 [https://accessgudid.nlm.nih.gov/about-gudid]와 같이 적용 관련 510(k)의 수가 포함될 수 있다. 등록부에는 선택적으로 장치 수입을위한 국가 별 코드 및 기타 관세 관련 정보( 예로 수출 면허 번호 또는 자유 무역 인증서)가 포함될 수 있다 . 이 레지스터는 제조 동안 비 휘발성 메모리(334b)에 저장된다. LED 패드 식별 데이터 레지스터(144)는 또한 인증 프로세스에서 사용되는 보안 자격 증명(암호화 키와 같은)을 포함한다. 보안 자격 증명은 제조 중에 설치 될 때 정적 이거나 LED 패드가 인증 될 때마다 동적으로 다시 작성되거나 지정된 수의 유효한 인증 후에 다시 작성 될 수 있다.
설명 된 바와 같이, 인증 프로세스 동안 PBT 컨트롤러 (120)는 연결된 모든 LED 패드 의 LED 구성에 관한 정보를 수집한다 . 도 18에 보여진바와 같이, 패드의 LED 구성 정보는 패드의 제조 공정 동안 기록 된 "LED 구성 레지스터"(145) 의 LED 패드의 비 휘발성 메모리(334b)에 저장 된다 . 레지스터는 LED의 파장 λ와 각 스트링에서 직렬로 연결된 LED의 수 "m"을 포함하여 LED 스트링 수 "n" 과 스트링 의 LED에 대한 특정 정보 설명을 저장한다. 동작시에 , 이 LED 스트링 정보 LED 패드의 특정 유형에 LED 처리를 일치시키기 위해 사용된다. 예를 들어, 적색 LED 구동 전용으로 설계된 치료는 청색 또는 녹색 LED가 포함 된 LED 패드를 부착하면 작동하지 않다. 사용자의 IU/UX, 즉 PBT 컨트롤러 터치 스크린의 메뉴 선택은 시스템에 연결된 LED 패드에 따라 조정된다. 해당 LED 패드가 부착되어 있지 않으면 해당 유형의 패드가 필요한 메뉴 선택이 숨겨 지거나 회색으로 표시된다.
LED 구성 레지스터(145)는 본질적으로 LED 패드의 회로도에 대한 표 형식의 설명이다. 도19의 개략적인 참조는 묘사한 LED 패드의 부분을 그린 LED 드라이버(335)를 포함 LED 제어 회로(160) 과 현재 씽크를 통해 전류 싱크(161a 부터161c) 까지 그리고 LED 어레이(336) 이 있다.
전술 한 내용은 LED 배열 레지스터(145)의 데이터 포맷팅 및 그에 상응하는 개략적 인 등가물을 제한없이 예시 하기위한 것이며, 특정 설계를 나타내지는 않는다 . 특히, LED 패드 내에 포함 된 주어진 스트링 "m"에 직렬로 연결된 LED 스트링 수 "n" 과 LED 수가이 예에 표시된 수를 초과 할 가능성이 높다 . 실제로 다양한 스트링의 LED 수는 동일하거나 스트링마다 다를 수 있다 . 예를 들어, LED 패드는 직렬로 연결된 14 개의 LED 또는 210 개의 LED로 구성된 15 개의 스트링을 포함 할 수 있다 . 이러한 LED 는 각각 5 개의 LED 스트링의 세 그룹으로 배열 될 수 있다; 3분의 1 NIR , 3분의 1 빨간색 과 감분의 1 파란색. 각각의 LED 유형이 5 개로 구성된 병렬의 LED에 접속 된 14 시리즈 이며, 즉, 세 14s5p 어레이와 저장된다.
LED 구성 레지스터(145)는 또한 LED 패드에 대한 최소 및 최대 동작 전압을 포함한다 . 적절한 LED 작동을 위해 전원 공급 장치 전압 +VLED 는 균일 한 조명을 보장하기 위해 LED 패드 의 최소 전압 사양 Vmin 을 초과 해야 하지만 과도한 전압 또는 열로 인한 손상을 방지 하려면 전원 공급 장치 전압이 지정된 최대 전압 Vmax를 초과하지 않아야 한다. 즉 , LED 패드에 전원을 공급하는 데 허용되는 공급 전압 값은 Vmin < +VLED ≤ Vmax 기준을 충족해야한다. LED 구성에 저장(145)을 등록된 제조업체 Vmin 의 지정된 값은 Vmin < +VLED 가 너무 오래 지속돼는것을 보장하기 위해 반드시 LED 패드에서 LED의 최고 전압 열은 통계적 기준이 초과 상기 패드의 유지되야하고, 최고 전압 스트링은 여전히 작동 중에 완전히 밝아집니다. 만일 Vmin 전압이 너무 낮게 지정되면 일부 LED 패드에서 개별 LED 스트링이 치료 중에 다른 것보다 어두워 질 수 있다. 낮은 밝기의 균일성은 PBT 치료의 최대 및 평균 전력을 제한 하고 치료의 총 에너지(용량)를 감소시켜 치료 효능에 악영향을 미칩니다 .
LED 패드에서 가장 높은 전압 스트링은 LED 제조의 설계 및 확률 적 전압 변동성에 의해 결정된다 . 각각의 LED 스트링에 포함는 m 시리즈 - 연결된 LED가 , 각 LED는 고유 순방향 전도 전압 Vfx를 갖는, 여기서 x는 1부터 m까지 다르다 , 상기 총 문자열 전압이 개별 LED 전압 (Σ Vfx)의 합이다. 최대 전압을 포함하는 문자열을 발생할 수있는 더 적은 직렬 - 접속 LED를 상위 - 전압 , 또는 문자열을 발생 낮은 순방향 전압 LEDs의 그 수 보다 많은 수를 포함하는 문자열을 발생할 수 있다. LED 패드 제조업체는 지정된 값 Vmin 초과하는 LED 스트링 전압으로 LED 패드가 제조되지 않도록 로트 간 LED 순방향 전압의 통계 샘플링 데이터를 사용해야한다.
덜 정확할지라도 그 전원 공급은 할 수 공급 보내고 한번에 특정 색의 모든 LED 조명 (파장)을 밝히기 위해서 최소 평균 전류 Imin 이 요구돼는 공급을 할수 있어야한다. 일반적으로 2 파장 LED 패드에서 n 개의 LED 스트링 중 50% 가 동시에 전도 될 수 있다. 세 컬러 LED 패드에,이 세 개의 LED 파장의 한 과열 방지하기 위해 시간에 밝혀질 가능성이 있지만, 2/3번째의 최악의 경우를 가정 또는 n 형 문자열의 67%를 사용 할 수 있다. 최대 전류를 계산하십시오. 연속 작동으로 전도되는 LED의 피크 전류는 최악의 경우 스트링 당 30 mA를 초과하지 않다. 즉, ILED ≤30 mA이다. 사용하여 최악의 경우의 가정, 그리고 패드 n = 30, 2/3차 한번에 조명 문자열 및 ILED ≤30 mA는 Imin = 30(2/3)(30 mA) 600 mA의 값을 필요로 한다.
LED 구성 레지스터(145)에서 지정한 Imax의 값은 LED에 흐르는 최대 전류에 대한 설명은하지 않지만, 현재 50%의 듀티 계수의 패드의 도전하는 흔적에 있어 최대 안전 설명한다. 이 전류에는 LED 패드의 자체 LED 스트링에 흐르는 전류와 LED 패드를 통해 다른 LED 패드로 전달되는 모든 전류 버스가 포함된다. 이 사양 은 가열, 오작동, 일렉트로 마이그레이션 또는 금속 도재관으로 인해 LED 패드의 전원 라인에서 상당한 전압 강하가 발생하는 패드 작동을 방지하기 위해 포함된다. LED 패드의 인쇄 회로 기판(PCB)에 대한 한 가지 가능한 설계 지침은 정격 전류의 두 배 이상을 전달할 수있는 구리 도체를 사용 하는 것이다. 즉 , 패드 가 자체 전류와 다른 LED의 전류를 동시에 안전하게 전달할 수 있다 . 하나의 더해진 디자인 보호 대역 의 δ = 25%의 안전 마진으로 포함되어 있다 . 예를 들어, Imin = 600 mA 이고 25% 보호 대역 을 사용하는 경우 Imax = 2Imin (1+ δ) = 1500 mA 이다. 구성 레지스터 145는 또한 ILED = αI ref 관계에 따라 기준 전류 Iref 를 LED 스트링 전류 ILED (또는 그 반대로) 변환하는 데 사용되는 미러 비율 α를 포함한다 . 각 채널에 대해 서로 다른 비율을 사용하는 경우 α1 , α2 , α ?? 을 포함하도록 테이블을 수정 하여 ILED1 = α1 Iref1 , ILED2 = α2 Iref2 등을 포함 할 수 있다.
도 19를 참조하면, 각각 NIR LED 스트링에있어서 마에 그 전류 ILED는 전용 직렬 연결된 전류 싱크(161a)의해 제어된다 , Iref1는 비례 온 전류를 전도를 Iref1 로 실행한다. 각각의 적색 LED 스트링의 전류 ILED2 는 전용 직렬 연결 전류 싱크(161b)에 의해 제어되어 Iref2 에 비례하여 온 상태 전류를 전도한다 . 각각의 청색 LED 스트링 의 전류 ILED3 는 전용 직렬 연결 전류 싱크(161c)에 의해 제어되어 Iref3 에 비례하여 온 상태 전류를 전도한다. 각각의 LED 스트링과 직렬로 연결된 전류 제어 장치에 연결된 음극 측 전류 "싱크" (도 20A에 나타낸 바와 같이) 연결돼고 또는 현재 "근원"으로서 LED 스트링의 애노드 측에( 도 22A에 나타낸 바와같이) 접속된다. 전류 싱크(161a) 및 전류 소스(200a) 구현 모두 에서, 전류 제어 장치 및 LED 스트링(165) 또는(201)에 각각 흐르는 전류 ILED 는 아날로그 기준 전류 Iref 및 디지털 가능펄스 En에 의해 제어된다. 분산 PBT 시스템에서이 두 신호의 출처는이 애플리케이션의 뒷부분에서 설명한다. (노트: 용어 "전류원 "및" 전류 싱크"는 그 크기의 전류가 비교적 영향을받지 않는다)를 제공하거나( "싱크") 구성요소에 걸친 전압의 크기에 의해 크기가 상대적으로 영향받지 않는 전류를 수신하는 구성 요소를 언급하는 것으로 본 기술 분야에서 잘 알려져있다.)
도20B는 N-채널 MOSFET(167)의 게이트를 구동하는 전류 감지 및 제어 요소(166)를 보여주는 이상적인 전류 싱크(161a)의 블록도 표현을 예시한다. MOSFET(또는 대안으로 바이폴라 접합 트랜지스터)는 드레인-소스 단자에 걸쳐 전압을 유지하면서 제어된 전류를 유지한다. 게이트 바이어스는 드레인-소스 전압의 변동에도 불구하고 일정한 전류를 유지하기 위해 전류 감지 및 제어 요소(166)에 의해 제공된다 . 도20C는 N-채널 전류 미러 MOSFET(168a 및 168b) 가 전류 ILED 감지하는 설명 된 정전류 싱크의 일 구현을 예시한다 β MOSFET에(168a)의 게이트 폭에 대한 MOSFET의(168b)의 게이트 폭 미만이고, 하나를 의미 한다는 의 전류 전류 미러 MOSFET의 (168b) 가 있다 작은 부분이 있지만, 정확한 비율로 전류 미러 MOSFET(168a)(ILED )에 부하 전류의 작은 부분이 있지만, 정확한 비율을 의미한다. 일치하는 게이트 폭 Wp 갖는 P-채널 MOSFET(169a 및 169b) 를 포함하는 단일 전류 미러에 의해 반사 된이 측정 된 전류 는 감지 전류 를 접지 기준 전류에서 βILED 크기의 5V 공급 기준 전류로 변환 한다. 차동 "에러" 신호 △Ierr 의 Iref 사이의 차이를 포함 및 βILED 다음 증폭 전압 VG 에 비례하여 변환 된(170) 증폭기 컨덕턴스에 의해 그리고 상기 게이트에 공급 전류 제어용 소자인 MOSFET(167) 폐쇄 루프 피드백 경로를 형성한다. 작동시 트랜스 컨덕턴스의 이득 Gm 은 오류 신호 △I err 를 0으로 구동 하는 게이트 바이어스 VG 를 발생 시켜 Iref = βILED 를 강요한다. 편의상 β = 1/α를 재정 의하여 전류 소스 전달 함수를 ILED = αIref 로 표현할 수 있다 . 동일한 기준 전류가 동일한 LED 패드 내의 모든 LED 스트링에 분배되어 모든 LED에서 균일한 밝기를 보장한다.
전류 싱크 스위치에서 디지털 인버터(171) 및 P-채널 MOSFET(172) 와 그라운드를 포함하는 아날로그 전송 게이트는 N-채널 MOSFET를 접속(173)은 디지털 En 입력의 기능을 활성화 수행하고 , N-채널 형 전류 싱크 MOSFET(167)의 게이트를 제어한다. 즉 , 사용 신호 En 이 높을때, 인버터(171)의 출력은 P-채널 MOSFET의 전송 게이트(172)를 키고 N-채널 MOSFET(173) 끄는 접지이다. 그것이 완전의 조건에서 가압 하고, (170) 증폭기 컨덕턴스의 출력에서 N 채널 형 전류 싱크(167) 역의 게이트까지 아날로그 전압 VG 통과 저항 같은 선형 영역 및 거동한다. 정반대로 사용신호 En이 낮을때(0 디지털), P- 채널형 전송 게이트 MOSFET(172)에 접속(171), 인버터의 출력이 5V 로 치우치고, P- 채널은 오프이며 , 게이트 분리로부터 N 채널 형 전류 싱크 MOSFET 167 출력 증폭기 170의 트랜스 컨덕턴스로부터 N-채널 형 전류 싱크 MOSFET(167)의 게이트를 연결를 끈는다. 동시에 N 채널 MOSFET(172)는 키고, 게이트 전류 싱크 MOSFET (167)을 접지하고, 전류 싱크MOSFET(167) 즉, ILED = 0를 끈다. 결론적으로 도 20C는 스위치 제어 전류 싱크를 구현하는 하나의 회로를 나타낸다. 전류 싱크가 활성화되면(En = 디지털 1) 전류 싱크는 제어된 전류 ILED = αI ref 를 전도하고 전달한다. 전류 싱크가 비활성화되면(En = 디지털 0) 전류 싱크는 꺼지고 ILED = 0이다.
유사한 방식으로 , 도22A의 전류 소스(200a)는 P-채널 전류 미러 MOSFET 을 사용하여 +5V 전원에서 LED 스트링(201)의 애노드로 제어 된 전류를 소싱 하여 실현할 수 있다. 도22B 는 전류 감지 및 P-채널 MOSFET(203)의 게이트를 구동하는 제어 요소(202)를 보여주는 이상화 된 전류 소스(200a)의 블록 다이어그램 표현을 도시한다. MOSFET(203)(또는 대안 적으로 바이폴라 접합 트랜지스터)는 드레인-소스 단자에 걸리는 전압을 지속시키는 동안 제어 된 전류를 유지한다. 드레인-소스 전압의 변동에도 불구하고 일정한 전류를 유지하기 위해 전류 감지 및 제어 요소(202)에 의해 게이트 바이어스가 제공된다.
도22C는 정전류 원 기술의 하나의 실시 도면을 설명한다, P -채널 형의 커런트 미러 의 MOSFET의 (204a 및 204b) 감지 부하 전류 ILED . 다양한 MOSFET(204a)의 게이트로 MOSFET의(204b)의 게이트 폭의 비율은 β 이며, β < 1 , 커런트 미러 MOSFET의(204b)의 전류은 작은 부분 이란걸 의미한다, 하지만 이에 정확한 비율에 있어서는 LED 부하 전류를 말한다. +VLED 고전압 βILED 크기의 전류 공급을 나타내는 이렇게 측정 된 전류는 참조 있다. 그런다음(206) 증폭기 차동 트랜스 컨덕턴스로 증폭기(206)로 입력하고 현재의 Iref 참조를 비교하여, 또한 현재 +VLED 미러링된 높은 전압 공급 레일과도 비교한다. Iref 와 βILED 사이의 차이를 포함하는 "에러" 신호 △Ierr 격차는 그때 증폭되고 비례적으로 컨덕턴스 증폭기(206)에 의해 전압 -VG 으로 변환되고, 폐쇄 루프 피드백 경로를 형성하는 P-채널 형 전류원 MOSFET (203) 전류 제어 요소의 게이트에 공급된다. 작동에있어서 컨덕턴스의 증폭기 (206)는 게인 Gm , 오차 신호 △Ierr 가 제로까지 가는 따라서 강제인 Iref = βILED, 게이트 바이어스 -VG의 결과가 된다. 편의상 β = 1/α를 재정의하여 전류 소스 전달 함수를 ILED = αIref 로 표현할 수 있다. 동일한 기준 전류가 동일한 LED 패드 내의 모든 LED 스트링에 분배되어 모든 LED에서 균일한 밝기를 보장한다.
스위치 전류 소스 구현에서, 디지털 인버터 (211a 와 211b) 그리고 P-채널 MOSFET(207) 및 +VLED 포함 아날로그 전송 게이트 MOSFET(208)는 상기 디지털 수행 P 채널 형 En 입력의 기능을 가능하게 연결되어 , 상기 게이트 제어 P-채널 구체적 전류원 MOSFET(203) , (가) 사용 신호 En 은 높고, 출력 인버터 (211a)는 인 접지 및 인버터(211b)의 출력은 5V에서이고 , 고전압 레벨 시프트 N-채널에 MOSFET(210a)은 키고 고전압 레벨 시프트 N-채널 MOSFET (210b)를 끕니다 . 온상태에 높은 전압 레벨 시프트 N-채널 MOSFET(210a) 로, 전류는 P-채널 MOSFET 전송 게이트의 게이트 (207) 아래에 가까운 전압을 당기고 트랜지스터를 키는 저항기(209a)를 통해 수행된다. P-채널 MOSFET(207) 이 근처에 편향된 게이트를 가졌기때문에, 장치는 선형 영역에서 작동한다. 즉, 저향처럼 동작하고 트랜스컨덕턴스 증폭기(206)의 출력에서 P-채널 전류 소스 MOSFET (203)의 게이트로 아날로그 전압을 전달한다. 동시에, 고전압 레벨 시프트 N-채널 MOSFET (210b) 가 꺼져 있기 때문에 저항기(209b)에 전류가 흐르지 않고 P채널 풀업 MOSFET(208)의 게이트 전압이 소스, 즉 +VLED 에 연결된다. 그리고 트랜지스터가 꺼진다. 이와 같이, P-채널 전류 소스 MOSFET(203) 이 켜질 때마다 , P- 채널 풀업 MOSFET(208)은 꺼지고 P-채널 MOSFET 전류 소스(203) 의 게이트 전압에 영향을 미치지 않는다 .
반대로 , 사용 신호 En 가 낮을 때(디지털 0), 인버터 211b의 출력은 고전압 레벨 시프트 N-채널 MOSFET(210a)를 끄는 접지에서 편향된다. 고전압 레벨 시프트 N 채널 MOSFET (210a) 가 꺼져 있기 때문에 저항기(209a)에 전류가 흐르지 않고 P 채널 전송 게이트 MOSFET(207)의 게이트 전압은 +VLED 로 편향되어 P-채널 전송 게이트 MOSFET(207)를 끕니다. 현재의 P-채널 형의 게이트 소스(203) 로부터(205) 증폭기 컨덕턴스의 출력을 분리한다. 동시에, N-채널 MOSFET (210b)는 설정되어 , 저항기(209b)에 전류를 전도하고 P-채널 풀업 MOSFET(208)의게이트를 지면 근처에서 당기고 MOSFET(208)를 켭니다. P-채널풀업 MOSFET(208)에 인 상태, P-채널의 전류원(203)의 게이트에 바이어스 +VLED , 전류원은 바이어스 오프하고 ILED = 0 이 된다. 결론적으로 , 도22C의 회로는 스위치 제어 전류 소스 를 구현하는 하나의 회로를 나타냅니다 . 전류 싱크가 활성화되면(En = 디지털 1) 전류 싱크는 제어 된 ILED = αIref 전류를 전도하고 전달한다. 전류 싱크가 비활성화될때(En = 디지털 0) 전류 싱크는 꺼지고 ILED = 0 이다.
도20C의 전류 싱크 회로 구현은 본질적 저전압 회로이다라는것을 주목되야한다. 고전압 LED 전원 +VLED 견딜 수있는 사양을 요구하는 유일한 구성 요소 는 N- 채널 전류 싱크 MOSFET(167) 이다. 이것은도 22C에대한 전류 소스 회로의 경우가 아닙니다. 도 22C 높은 오프 상태 드레인 - 소스 차단기능으로 MOSFET를 요구하는, 그리고 특히 P-채널 전류 소스 MOSFET(203)은 제어된 전류를 전도하는 동시에 고전압을 유지 해야한다.즉, 전류소스 MOSFET은 2 차 고장 (스냅 백) 및 핫 캐리어 신뢰성 문제로부터 넓은 안전 작동 영역을 나타내야한다. 특히 우려되는 것은 P 채널 MOSFET(207 및 208)의 최대 게이트-소스 전압 정격, 즉 VGSp (최대)이다. 이러한 장치의 게이트 산화물 손상을 방지하기 위해 저항기(209a 및 209b)의 값은 장치의 VGSp (최대)를 초과하는 온 상태 게이트 드라이브를 생성하지 않도록주의 깊게 선택해야한다 . 예방책으로, 최대 게이트 바이어스를 안전한 레벨로 클램핑하기 위해 MOSFET(207 및 208)의 게이트에서 소스 단자에 각각 제너 다이오드를 포함 할 수 있다. 일부 집적 회로 프로세스에서 제조 된 고전압 P-채널 트랜지스터는 선택적으로 더 두꺼운 "고전압"게이트를 사용할 수 있지만이 옵션은 IC를 생산하는 데 사용되는 웨이퍼 파운드리에 따라 다릅니다.
도 23A 는 스위칭 된 전류 소스를 달성하기위한 다른 방법을 예시한다 . 이 경우는 아날로그 전류 제어 회로가 디지털로부터 분리 기능을 활성화함으로써 LED 스트링 201를 제어 전류원(200a) 과 접지 된 N 채널 사이에 연결된 일련의 MOSFET(212) 이 회로의 구성도 가능하다. 도 23B에서 보여지는, 이회로 블록 다이어 그램은 이상적인 전류소스의 실현이 전류감지 및 제어 회로(202) 와 고전압 P-채널 전류 소스 MOSFET(203)을 포함함을 보여 줍니다. "저측 스위치" 전류 소스의 회로 구현은 도. 도 22C의 완전 통합스위치 전류 소스보다 훨씬 간단한다. 보여진 바와같이, P-채널 MOSFET의(204a 및 204b)를 포함하는 전류 감지미러, P-채널 MOSFET의(205a 및 205b) 와 차동 입력 컨덕턴스 증폭기(206)을 포함하는 전류 기준 미러를 사용하여 변경되지 않은 상태로 유지된다. 이 구현에서 모든 고전압 레벨 시프트, 전송 게이트 및 게이트 풀업 회로는 완전히 제거되고 저전압 게이트 드라이브 인버터(221a 및 211b)에 의해 구동되는 단일 접지 N-채널 MOSFET(212)으로 대체된다.
도22C 및 도 23C 고전압 전류원 회로에서 필요한 기준 전류는 접지 기준 전류 싱크 전류 -I ref 이다. 대부분의 전류는 소스 전류를 싱크하는 것이 아니라 참조하므로 소스-싱크 전류 미러가 필요한다. 이 미러는 전류 기준 입력이있는 임계 값 연결 N-채널 MOSFET(213a)에 의해 묘사된다. 전류 싱크 기준 전류를 생성하기 위해 N-채널 MOSFET(213b)에 의해 Iref 미러링 전원을 공급하는 데 사용되는 전류 -I ref 생성하기위해 +VLED 참조 P-채널 전류 미러 MOSFET (205b). 도 1 에 도시 된 도 23C 가 사용 고전압 P-채널 (가) 활성화를위한 MOSFET 및 레벨 시프트 회로 기능 및 전류 제어를위한 전류 싱크를 접지에서 회로 의 반대가 이해 되야한다. 그러나 일반적으로, 하이 - 측 전류 싱크도 완전히 통합 된 바전류 싱크 위에 특별한 장점이없는 스위치. 도 20C 및 따라서 이 어플리케이션에서는 설명돼지 않는다.
앞서 언급 한 모든 회로에서 LED 전류 제어는 공통 기준 전류에 따라 달라집니다. LED 밝기를 제어 하는 데 필요한 정밀도 를 달성하기 위해 기준 전류 I ref 는 제조 중에 활성 트리밍이 필요한다 . 저항을 사용하여 기준 전류를 트리밍하는 한 가지 방법 이 도 21A 에 나와 있다. 기준 전류 Iref0 은 저항(181) 과 직렬로 연결된 임계 값 연결 P-채널 MOSFET(180a)에 의해 결정된다. 임계값 연결 은 게이트가 드레인에 연결된 MOSFET을 의미 하며 VGS = VDS, 2-개의 단자 장치를 생성한다. 용어 "임계 값" 은 에 그 드레인 전류가 임계 전압장치 Vtp에 가까운 운, 즉 VGS = VDS 
Vt 에서 발생하는급격한 전압 나타내기 때문에 사용된다. 따라서 P- 채널 MOSFET(180a)의 전류는 대략 Iref0 
(5V - Vtp )/R0 이다. 이 기준 전류는 공유 게이트 연결에 의해 동일한 구조 및 게이트 폭의 다른 기준 MOSFET(180b ~ 180e)에 미러링되어 여러개의 일치 기준 전류 Iref1 , Iref2 , Iref3 , Iref 4 등을 생성한다. 불일치 게이트 폭의 Wp0 = Wp1 = Wp2 = Wp3 = Wp4 등은. 직접회로저항(181)에서 변동의 저항 R0를 비교함에 있어서 변동의 중요한 소스가 아니다. 제조 편차를 보상하는 회로를 전기로 트림하기 위해서, Iref 저항기 트림 회로(182) 가 배열 포함 f는 저항(184a) 교환,(184b) ... (184n) 갖는 대응하는 저항의 R1, R2 ?? Rn 그 캔 저항기 181와 병렬로 전기적으로 접속하여(또는 접속하지 않으며) N-채널 MOSFET(184a, 184b?? 184n) 이 게이트 드라이버(185a, 185b ?? 185n)에 의해 전도 상태로 바이어스되는지 여부에 따라 다릅니다 . 활성화 된 각 트랜지스터에 대해 해당 저항은 저항(181) 과 병렬로 배치되어 유효 저항 R0 을 줄이고 전류 Iref0 의 크기를 증가시킵니다 . 이러한 트리밍 방법은 저항이 감소하고 전류가 증가하는 단방향 트림이다. 즉, 초기 값이 가장 높은 저항과 가장 낮은 전류를 의미한다. 제조시, LED 전류가 측정되고 트림 MOSFET 이 켜지고 꺼지는 조합은 목표 전류에 도달 할 때까지 디지털 값 교정 레지스터(186)를 변경하여 조정되어 교정 레지스터(186)의 내용이 비 휘발성 메모리에 기록된다. 스위치 병렬 저항을 설명하는이 방법은 하나의 저항 트림 방법을 나타내지만 대체 방법은 MOSFET을 전도하여 단락 된 직렬 연결된 저항을 포함한다. 이 시리즈 트림 방법에서 모든 MOSFET이 꺼진 저항 값은 가장 낮은 전류로 가장 높은 값에서 시작하고 트림이 진행되고 MOSFET이 켜지면서 더 많은 저항을 단락 시키면서 전류가 증가한다.
도 21B 는 MOSFET 게이트 폭 스케일링을 사용하는 대안적인 트리밍 방법을 예시한다. 저항 기준 회로로 도 21A 에 도시 된 바와 같이,이 기준 회로에서 임계 값 연결된 P-채널 MOSFET(180a)에 의해 전도 된 기준 전류 Iref0 는 동일한 크기의 MOSFET(180b 내지 180e)를 통해 다중 출력으로 미러링된다. 그러나, 이전의 경우와 달리 , 출력 Vbandgap 갭 기준 회로(190)는 기준 전류를 생성한다 . 밴드 갭 전압 Wn 폭 게이트 직렬 저항에 의해 전류로 변환되고, 임계 연결된 전류 미러 N-채널 MOSFET를(192a) 로 미러링 γWn 폭 게이트 미러 MOSFET의 192b에, 생산 기준 전류 Iref0. 밴드 갭 전압 레퍼런스(190)의 온도 의존적 출력 전압 Vbandgap(T)는 저항기(191)의 온도 변화를 크게 상쇄하도록 설계될수 있다. γ [Vbandgap(T)/R0(T)] = Iref0 여기서 Iref0는 온도에 따라 일정한다. 트리밍 임계 연결된 MOSFET들에(193a, 193b ... 193n)의 수를 병렬로 P 채널 MOSFET(180a)의 유효 게이트 폭을 변경함으로써 발생 , 각각의 게이트 폭을 갖는 Wpx1, Wpx2 ?? Wpxn 디지털 상태 온 오프에 따라 P 채널 형의 MOSFET는 (194a, 194b ?? 194n) 스위치 , 디지털 인버터에 의해 제어되는(195a, 195b ?? 195n). 예를 들어, MOSFET(194b) 가 인버터(195b)에 의해 켜지면, MOSFET(193b)는 본질적으로 P-채널 MOSFET(180a) 와 병렬이고 전류 미러의 게이트 폭은 Wp0 에서 더 큰(Wp0 + Wpx2 )으로 증가한다. 임계 값 연결 MOSFET 쌍의 게이트 폭이 클수록 동일한 기준 전류를 전달하는 데 필요한 전압이 줄어들어 출력 기준 전류가 감소한다. 다시말하자면 예를 들어 커런트 미러 비율이 Iref0 와 Iref3 사이는 활성 트리밍으로 소멸된 출력 전류를 의미하는 비율 [Wp3/ Wp0] 로 부터 작은비율 [Wp3/(Wp0 + Wpx2)] 로 변화한다. 따라서 트림은 트림 MOSFET 이 꺼져있을 때 가장 높은 출력 전류로 시작하여 더 많은 트랜지스터가 병렬로 연결될 때 감소하는 단방향이다. 제조에 있어서, LED 전류가 측정되고, MOSFET 이 켜지고 꺼지는 조합은 목표 전류가 여기서 교정의 내용에 의해(186)은 비 휘발성으로 기록 레지스터에 도달 할 때까지(186)를 등록 교정 디지털 값을 변경하여 조정 된다.
기준 전류시킴으로써 LED 전류 동적를 변화시키기 위해 , 상기 기준 값 전류 보정이 동적 데이터 조정이나 LED의 밝기를 조절하여(186) 등록 덮어 쓰기함으로써 디지털로 변경 될 수있다 , 하지만 그렇게하면 불리 제조 중 보정 참조 트림을 통해 달성된다. 이 문제는 두개의 기준 전류레지스터- 앞서 언급한 I REF 교정 저항(186) 및를 등록하고, 특정의 PBT 치료에 고유 한 별도의동적 타겟 기준 전류 레지스터(199a) 로도 21C의 동적 프로그래밍 가능한 기준 회로에 의해 극복된다. 동적 타겟 기준 전류(199a)는 시간에 따라 변하지만 보정 테이블은 그렇지 않다. 이와 관련하여, 교정 테이블(186)의 데이터는 동적 타겟 기준 전류 레지스터(199a)의 데이터에 대한 고정 오프셋으로 간주 될 수있다 . 두 레지스터는 산술 논리 유닛 ALU(198)에 의해 수행되는 간단한 감산을 사용하여 쉽게 결합되어 보상 된 동적 구동 전류 레지스터, 특히 "Iref 입력 워드(199b)"를 생성한다. 이 디지털 워드는 디지털 입력의 함수로서 아날로그 전압을 출력하는 디지털-아날로그 변환기 인 디지털 -아날로그(D/A) 변환기 (197)를 구동하는데 사용된다 . 정밀도가 8-비트에서 24-비트의 범위 일 수 있지만, 많은 마이크로 컨트롤러에서 일반적으로 이용 가능한 16 -비트 DAC는, 1,024의 조합을- 충분히 필요한 파형 합성 해상도를 제조한다. 도시 된 바와 같이, D/A 컨버터의 출력 전압 VDAC는 생산기준 전류를 레지스터(191)에 의해 전류로 변환되고 레퍼런스 전류 Iref1, 여기서 Iref1 
β[(VDAC - Vtn)/R 0 ]를 생산하기위해 N-채널 MOSFET의(192a 및 192b)에 의해 미러링된다. 이 기준 전류는 임계 값 연결 P-채널 MOSFET(180a) 와 일치하는 MOSFET(180b, 180c, 180d, 180e ??)에 의해 미러링되어 해당하는 전류 기준 출력 Iref1 , Iref2 , Iref3 , Iref4 등을 생성한다. D/A 변환기(197)는 또한 전압을 생성하는 대신 아날로그 전류를 생성하는 전류 출력 D/A 변환기를 포함 할 수있다 . 그러한 경우에 저항(191)의 값은 중요하지 않으며 심지어 제거 될 수도있다.
분산 PBT 시스템의 구성 요소가되면 레이어-2 인증 및 레이어- 3 레이어 -4 네트워크와 포트 주소 지정을 통해 확립되고, LED 패드의 구성 데이터가 교환된다, 분산 PBT 시스템은 처리를 실행할 준비가된다. PBT 컨트롤러가 사용자 '시작'명령을 수신하면 PBT 컨트롤러와 네트워크에 연결된 인텔리전트 LED 패드 간에 암호화 키 또는 디지털 인증서를 교환하여 PBT 치료가 시작되어 레이어-5 세션을 설정한다. 세션이 열리면 PBT 컨트롤러와 지능형 LED 패드는 치료가 완료되거나 종료 될 때까지 파일과 명령을 교환하는 동안 보안 링크를 유지한다. 추가 네트워크 보안은 프레젠테이션 계층 -6 또는 애플리케이션 계층-7에서 암호화를 사용하여 수행 할 수 있다. PBT 치료 실행은 아래에 설명 된 데이터 스트리밍 또는 파일 재생 방법을 사용하여 시작된다.
분산 PBT 시스템의 데이터 스트리밍
모든 LED에 구동 회로를 통합하여 LED 패드 , 앞서 도 18에 도시 된 바와 같이, 분산 형 PBT 시스템의 PBT 컨트롤러는 패드가 특정 LED 스트링을 선택하는 방법, LED 전류가 제어되는 방법 또는 LED의 전도를 펄스화하거나 변조하는 데 사용되는 방법에 관심을 가질 필요가 없다 . 대신 , PBT의 제어기는 사용자 인터페이스의 선택된 처리에 구동 명령을 준비 작업을 수행한다. 이러한 드라이브 명령은 두 가지 방법으로 PBT 컨트롤러에서 LED 패드로 전송할 수 있다 . 하나의 방법으로, 소프트웨어는 LED 플레이어가 호출 되는 첫 번째 패드에 설치, 나중에 해석하고 치료를 실행하고 둘째 재생 파일이라는 무엇을해야 하는지를 LED 플레이어의 실행 코드를 지시하는 명령어 세트가 전송하는 데 사용된다. 다른 방법은 PBT가 스트리밍 파일을 보내는 것이다.
마스터-슬레이브 데이터 스트리밍에서 일련의 LED 명령이 순차적으로 전송되어 언제 켜고 끌지 LED에 지시한다. 오디오 스트리밍 파일과 유사하게 PBT 컨트롤러에서 지능형 LED 패드로의 데이터 전송은 특정 단계를 실행하기 전에 이루어져야한다 . 들어오는 명령 패킷 전송, 연속으로 조각들의 앞서 처리의 실행을 유지해야한다 ; 그렇지 않으면 지침이 없어 치료가 중단된다. 이 프로세스는 도24 순서도에 예시되어있다 . 도 24 는 PBT 컨트롤러 호스트 에서 발생하는 LightOS 작업과 지능형 LED 패드 클라이언트 에서 함께 발생하는 LightPadOS 작업을 보여 줍니다. 구체적으로 , 치료 세션(250)을 선택한 후, 제어기 및 패드 운영 체제 모두 선택된 세션(250)의 실행(251a 및 251b)을 시작한다. 단계(252a) 과 시간 t1 LightOS 전송 첫번째 LED 패드로 치료 세그먼트 시 LightPadOS가 첫번째 실행 단계(252b)에서 1세인 치료 세그먼트. 단계(253a)에서 시간 t2 LightOS 전송 두번째 치료 세그먼트 LED 패드, 그결과(253b) 단계에서 LightPadOS 가 실행 두번째 치료 세그먼트. 단계(254a)에서 시간 t3 LightOS 전송 LED패드로 세번째 치료 세그먼트, 따라서 단계(254b)에서 시 LightPadOS가 세번째 치료 세그먼트 실행등. 마지막으로. 단계(256a)에서의 시간 tn LightOS 전송 n번째 발광치료 세그먼트를 LED패드로 보내고, 따라서 단계(256b) 에서 LightPadOS는 실행 n번째 치료 세그먼트, 두 세션(257a 및 257b) 종료 후.
USB 데이터 패킷 전달과 마스터 - 슬레이브 스트리밍 동안 명령 실행에 하나의 예는 도 25 에 보여진다. 적색 LED가 오프 동안 치료 명령어(260a)의 제조가 발생한다. LED 명령어로 시작하는 (261) 샘플 "LED 턴온"명령을 나타내는 16-진수 코드로 표현으로 시작한다. 단계(263)에서 패킷은 PBT 컨트롤러에서 LED 패드로 전송된다. 명령(261) 추출되고 비트(264)로 디코딩되어 LED가 켜질것인지 여부를 설명한다. 그런다음 비트는 LED 레지스터(265)에 로드되고 적색 LED 전류가 꺼짐에서 켜짐으로 변경 될 때 시간(266)에서 실행된다. 준비하고 모든 LED 소등 다음 명령어를로드 할 수있는 타이머를 시작 . 적색 LED의 스위칭은 도 25 하단의 그래프에서 오프 투 온 전환(267a) 및 온 투 오프 전환(267b)으로 설명된다.
스트리밍 명령의 실행은 저스트 인 타임(JIT) 순차 전송방법과 트랜스퍼 어해드 앤드 쉬프트 방법의 두가지 기술을 사용하여 수행 할수 있다. 도 26A 보여진 JIT 순차 전송 방법에서, PBT 컨트롤러에서 지능형 LED 패드로 전송 된 직렬 패킷데이터 스트람(272)는 디코딩 테이블(271)에 따라 디코더(270)에 의해 해석되어 컬러 시프트 레지스터(279a) 및 시간 시프트 저항기(279b)에 대한 2개의 출력을 발생시킨다. 각 순차 간격에는 간격의 켜짐 시간 과 꺼짐 시간이 포함된다. 시프트 레지스터로 진행 경과 시간은 한 번에 하나 개의 간격을 산출 순차적으로 계산된다. 예를 들면, t5 = t4 +(ton4 + toff4). 프로세스는 선입 선출 알고리즘을 사용하여 실행되며, 선출 시프트 레지스터 데이터 프레임(277) 만이 LED 드라이버(278)를 구동한다. 모든 후속 프레임과 대기열에서 대기중인 모든 이전 프레임은 일단 실행 되면 폐기된다. 해당 색상 시프트 레지스터 데이터 프레임(277)에 LED는 LED 드라이버(278)에 의해 조명된다는 것을 지정한다. 예를 들어, 레지스터 [레드 | 블루 | NIR1 | NIR2]는 비트 시퀀스 [0100] 만 청색 LED만을 조명하고, [1000]은 레드 LED만 운영하고, [0011]은 NIR1 및 NIR2 LED를 모두 구동한다 . 결과적인 광 출력은 적색 펄스(275a), 청색 펄스(275b), NIR1 펄스(275c) 및 NIR2 펄스(275d) 및 동시 NIR1 및 NIR2 펄스(275e)를 포함한다. 이 방법에서 시프트 레지스터는 가변 속도로 진행하여 ton 및 toff 값에 따라 속도를 높이거나 낮춥니 다 .
이전에 - 전방 - 및 - 시프트 법에서, 도 26B 보여진, 디코더 270은 동시에 4 개의 출력 별도로 구동하는 비트 열(275a, 275b, 275c, 및 275d) 적색, 청색, NIR1 및 고정 속도 클록에 대한 NIR2 LED를 주시한다. LED의 조명 기간을 연장하기 위해 온 상태 비트가 온 기간 동안 반복된다. 전송 - 사전 - 및 - 시프트 방식에서는 조명 패턴이 포함 된 파일이 LED 패드로 전송되어 LED 재생에 앞서 디코딩된다.
도 26C은 JIT 순차적 전송받는 방법과 이전- 전방 - 및 - 시프트하는 방법을 대조한다. JIT 방식은 4 개의 LED 컬러 레지스터(279)를 디코딩하여 컬러 레지스터가 변경 될 때까지 지정된 간격 동안 구동하는 반면, 전송 - 사전 - 및 - 시프트 방식에서는 전송이 연속적으로 4 개의 비트 시퀀스로 디코딩 된 후 저장되고 순차적으로 메모리로 부터 재생된다. 두 방법 모두에서 데이터 스트리밍은 LED 패드가 치료 데이터 저장을 위해 상당한 메모리를 필요로하지 않는다는 장점이 있다. 스트리밍에는 PBT 컨트롤러에서 LED 패드로의 안정적인 데이터 흐름이 필요하다는 단점이 있다.
다른 방법은 LED 치료를 시작하기 전에 PBT 컨트롤러에서 지능형 LED 패드로 전체 재생 파일을 전송 하는 것 이다. 도 27 흐름도에 도시되어있는, 이 동작은 두 개의 병렬 동작은 PBT 컨트롤러 내의 운영 체제에 의해 실행되는, LightOS 관련된 호스트 에 의해 실행된 하나, LED 패드 클라이언트 내부에 LightPadOS의해 실행된 다른하나. 보여진 바와같이, 도시 파일 후 전송 프로그램, PBT의 컨트롤러의 실행이 개입없이 LED 패드 내에서 자율적으로 발생한다. 하나의 프로그램이 단계 300에서 선택된 후에, LED 시퀀스를 구동하기위한 재생 파일이 호스트에서 클라이언트로 전송된다. LED 패드는 단계(302)에서 파일 전송을 수신 한 다음 단계 303에서 파일의 압축을 풀고 헤더, 체크심 비트 등과 같은 파일의 레이어 2 MAC 데이터를 분리하여 페이로드 데이터를 추출하고 정적 RAM과 같은휘발성 메모리에 로드한다. 이 프로세스는 도 28에 그래픽으로 도시되어있으며, 여기서 들어오는 USB 패킷(310)은 USB 와 같은 물리적 매체를 통해 지능형 LED 패드(337)의 버스 인터페이스(338)로 전송된다. 일단 수신되면, 페이로드 (331) 가 추출된 다음 압축 해제되고(단계 312), 실행 가능한 코드(313)를 생성하기 위해 필요한 압축해제 또는 포맷을 실행한다. 실행코드(313)은 이후 휘발성 메모리(334)에 저장된다.실행 코드 (313)은 LED패드의 운영 체제외에 단일 치료 또는 전체 PBT 세션에서 PBT 치료에 사용되는 알고리즘(314)의 하드 코딩 된 데이터를 포함하는것과 다른 파일이나 서브 루틴 없이도 LightPadOS 운영체제를 실행하기 충분한다. 예를 들어이 코드는 C++ 또는 기타 일반적인 프로그래밍 언어로 구현 될 수 있다.
도27 로 돌아가서, 재생 파일이 압축 해제 단계에서 다음 단계(303)에서 RAM에 저장되면(304b) LightPadOS을 알리는 이 세션을 시작할 준비가되어 있는 호스트 PBT 컨트롤러 있음을 알린다. 사용자 확인하면 그들은 실행 세션 명령이 시작 세션 명령이 LED 패드로 전송 단계(305a) 부터 사용 가능(304a) 단계에서 다음 시작 치료 버튼(309)을 선택하여 준비가되어 있다. 응답 치료 알고리즘(314)을 실행함으로써 치료를 시작함에 의해 단계(305b)에서 LightPadOS의 응답한다. 치료과정으로서, LED 패드 때때로 상태를 보고 (단계 306b) 시간, 온도, 또는 다른 적절한 프로그램 상태 정보를 포함하는 호스트 PBT 컨트롤러에 PBT 제어기는 단계 (306a) 에서 디스플레이 할 수있다 . LED 패드에서 오류 상태가 발생하면 LightPadOS의 인터럽트 서비스 루틴(307b) 와 LightOS의(307a) 가 통신하고 인터럽트를 유발하는 조건에 대해 수행 할 작업을 협상 할 수 있다. 예를 들어, 세션 중에 LED 패드를 뽑았다가 잘못 다시 연결하면 세션이 일시 중지되고 사용자에게 연결 오류를 알리고 오류를 수정하는 방법을 알립니다. 오류가 정정되면 , 인터럽트 루틴이 닫히고 LED 패드 알리는 호스트 PBT 제어를(308b) 처리 단계에서 알리기까지 치료는 치료 프로그램이 완료되었음을 재개한다. 이에 응답하여, 세션 종료 단계(308a)에서, PBT 제어기는 세션 또는 치료가 완료되었음을 사용자에게 알린다.
이 토론에서, 용어 "치료"는 일반적으로 하나의 치료 방법으로 지속 시간이 20 분 정의 하고 특정 조직 유형 또는 기관에 호출의 photobiomodulation 수 있도록 설계되었다. 또한 "세션"은 순차적 인 일련의 치료를 포함한다. 도 29A, 예를 들면, (예를 들면 , 부상으로부터 회수하는 치료 프로토콜 , 자전거 사고 염좌 및 절단 발목 처리)가 있다 세 "손상"세션(315a, 315b)을 포함하고,(315c)는 세션마다, 매일 연속적으로 수행 빛 파장, 전력 수준, 변조 주파수 및 지속 시간을 변경하는 서로 다른 알고리즘을 포함하는 세 가지 연속 치료의 순차적 치료를 포함한다 . 예를 들어"염증"이라고 하는 PBT 세션(315a)는 치유 과정의 염증 단계를 가속화(그러나 제거하지 않음)에 의해 치유 촉진하기위한 것이다. 세션(315a)은 각각 알고리즘(23, 43, 17)을 포함하는 3 개의 단계(314a, 314f, 314b)의 시퀀스를 포함한다. 도 29B에서 보여진"감염" 라는 세션(315b)는 각각 알고리즘 49, 17 및 66을 포함하는 3 개의 단계(314c, 314b 및 314g)의 시퀀스를 포함한다. 치료 알고리즘 17을 포함한(314b)은 염증 및 감염 세션 모두 활용된다는 것을 유의한다. "치유"라는 제목의 세션(315c)는 각각 알고리즘 66, 12 및 66을 포함하는 3 개의 단계(314g, 314h 및 314g)의 시퀀스를 포함한다. 치료 알고리즘(66)은 감염 세션(315b)에서 1 회, 치유 세션(315c)에서 2 회 사용 되었다는 점에 유의 한다 .
염증, 감염 및 치유를위한 세션을 수행하는 단계 순서는 함께 손상 프로토콜 316을 만듭니다. 먼저 섬유 아세포 및 콜라겐 스캐 폴딩, 세포 아폽토시스 및 식균 작용을 포함한 치유의 염증 단계를 가속화 한 다음 기회 적으로 상처의 개척을 시도하는 이차 미생물 감염을 방지한다. 마지막으로, 염증이 가라 앉고 모든 감염이 제거 된 후 손상 프로토콜의 마지막 단계는 건강한 조직 재성장에 필요한 열역학 및 에너지 공급을 개선하여 상처 치유를 촉진한다. 상해 프로토콜(316) 은 매일 치료 세션을 사용하지 않지만 의도에 따라 5 일 동안 처음 세 세션을 분산시킵니다 . 매일의 치료보다는, 휴식일의 필요성이 도 30에 도시 된 그래프(317)에 의해, Arndt-Schultz [https://en.wikipedia.org/wiki/Arndt%E2%80%93Schulz_rule] 의 작업에 따른 일반화된 생물학적 용량 반응 모델을 설명한다. 위키 백과에 따르면 " 안트 - 슐츠의 규칙이나 슐츠" 법은 다양한 농도의의 효과나 독성에 관한 법률이 관찰됐다. 그것은 모든 물질에 대해 다음과 같이 말한다:적당한 복용량은 억제한다; 다량으로 죽인다. 예를 들어 소량의 약물 투여가 전혀 효과가없는 약리학의 예외가 많기 때문에 이론은 현대적인 대응 " 호르메시스 " 로 발전 했지만 기본 원칙은 동일 한다 . 의학에서는 치료 효능이 감소하거나 회복이 실제로 억제 될 수있는 용량 이상의 최적의 치료법이 있다. 약리학 연구 결과에 대한 논란에도 불구하고, "에너지 의학"의 이상성 모델은 암종의 방사선 요법에서 광 생물 조절에 이르기까지 수많은 연구에 의해 재확인되었다. 예를 들어, 암 치료에서 소량의 방사선 선량은 암세포를 적절히 죽일 수 없지만 많은 선량은 독성이 있으며 암을 치료하지 않고 두는 것보다 훨씬 빠르게 환자를 죽일 수 있다. 이상성모델을 photobiomodulation에 적용하면 그래프(317)은 x-축이 치료 시간을 나타내는 PBT 조건의 의사 3D 표현을 나타냅니다. 직각으로 투영된 y-축은 PBT 치료 측정의 전력 밀도를 W/cm2 직교하게 단위로 나타냅니다. 그리고 수직 z-축은 J/cm2 또는 eV/cm2의유효 에너지 선량을 측정한다, 즉, 관찰된 치료 효능과는 달리 힘과 시간이 곱이며 관찰된 광 생체 변조의 크기에 따라 측정된다. 지형적으로 그래프는 두 개의 해안, 산맥과 내부 계곡으로 나타납니다. 역치 이하 선량으로 알려진 저선량 치료에 대해 나타난 바와 같이, 치료는 어떤 일을하기에 부적절한 힘, 즉 에너지 전달 속도를 가지고 있다. 마찬가지로 매우 짧은 기간 동안 전력 수준에 관계없이 광 생체 변조를 호출하기에 충분한 에너지가 전달되지 않다. 즉, 너무 빠르거나 너무 적은 에너지는 광 생물 조절을 유발하지 않다.
중등도의 전력 밀도와 지속 시간 의 조합에 대해 자극이 발생하여 전력 밀도 또는이 수준 이상의 총 에너지 선량에 대한 피크 반응 곡선을 생성하고, 유익한 PBT 반응 및 치료 효능이 빠르게 감소하고 심지어 치유를 억제 할 수도 있다. 물론 지나치게 강력한 레벨의 레이저는 화상, 조직 손상 및 절제(절단)를 유발할 수 있다. LED는 레이저의 전력 밀도를 감당할 수 없지만 여전히 고전류에서 구동되어 과열을 유발할 수 있다. 그러나 이러한 치료 조건은 그래프에 표시된 전력 수준과 에너지 선량을 훨씬 넘어서 발생한다. 사례 연구의 오른쪽 그래프는 확인하는 용량 PBT 효능의 용량(영향) 의존성이 1 J/cm2에서 반응, 2 J/cm2 에서 최대 반응, 10 J/cm2 에서 감소 된 혜택, 50 J/cm2에서 억제로 실제로 2 J/cm2 상임을 확인한다. 억제는 PBT 치료의 영향이 아무것도하지 않는 것보다 더 않좋았음을 의미한다. 따라서 이러한 이유로 안전 및 환자 편의에 대한 우려와 함께 PBT 치료는 시간이 지남에 따라 확산되고 전력 및 용량(기간)이 제한되어야한다.
분산 PBT 시스템의 데이터 보안
공개 된 분산 PBT 시스템에서 다 계층 보안 통신을 실현하기 위해 PBT 컨트롤러(LightOS)의 운영 체제와 지능형 LED 패드(LightPadOS)의 운영 체제는 일관된 프로토콜을 사용하는 병렬 통신 스택과 장치 운영자, 해커 또는 권한이없는 개발자가 식별 할 수없는 공유 비밀을 구성한다. 이와 같이 분산 PBT 시스템은 데이터 링크 레이어 -2, 네트워크 레이러-3, 설정 중 전송 레이러-4 및 세션 레이어-5, 프리젠 테이션레이어-6 또는 애플리케이션 레이어-7를 포함한 여러 통신 계층에서 보안을 실행할 수있는 보호 된 통신 네트워크로 작동한다.
개시된 바와 같이, "치료, 세션 및 프로토콜 " 은 LED 파장, 변조 패턴 및 주파수, 치료 기간 및 LED 강도(밝기)를 포함 하는 광 여기 패턴 및 작동 매개 변수 의 시퀀스를 정의 하고 , 순간 전력, 평균 전력, 치료 용량(총 에너지) , 궁극적으로 치료 효능도 같이 정의 한ㄷ . 복사 또는 복제를 방지하기 위해 이러한 시퀀스는 암호화 및 기타 방법을 사용하여 안전하게 저장 및 통신 해야 한다. 일부 데이터 보안 방법과 관련된 보안 증명서는 애플리케이션의 일부로서 수행 될 수 있지만 , 즉, LightOS 과의 LightPadOS에서, 보안의 추가 레벨은 통신 스택 PBT 컨트롤러 호스트 및 모든 네트워크에 연결된 인텔리전트 LED 패드 클라이언트에서"프리젠 테이션" 레이어-5을 포함시킴으로써 달성 될 수있다.
프리젠 테이션 레이어는 도 31에 개략적으로 표시된다. PBT 제어기(120)는 레이어- 6, 프리젠 테이션 레이어-5, 데이터 링크 레이어-2 및 물리층-1을 포함하는 OSI 통신 스택(330) 와, 애플리케이션 층을 포함하한다. 앞서 언급 한 바와 같이, PBT 제어기(120)에서 애플리케이션 레이어-6은 LightOS라고 하는 PBT 특정 운영 체제를 사용 하여 구현 된다 . 작동 중 레이어- 6 LightOS 프로그램 실행은 지능형 LED 패드와의 통신이 필요한 작업을 수행한다. 이러한 작업은 프리젠 테이션 레이어-5에서 암호화 다음에 낮은 수준의 암호화 된 형태, 암호문의 통신 계층으로 통과한다. 구체적으로, 레이어-2 데이터 링크 계층으로 전달 된 암호문은 패킷화된다. 즉, USB, I2C, FireWire 와 같은 특정 통신 프로토콜에 따라 암호화되지 않은 헤더와 암호문 페이로드를 포함하는 일련의 통신 패킷으로 변환된다. 그런다음 물리적 PHY 레이어-1을 통해 LED 패드로 통신한다. 예를 들어 PHY 레이-1은 USB차동 신호(332)를 사용하여 USB 프로토콜을 사용하여 지능형 LED 패드(123) 내에 상주하는 통신 스택(331)의 대응하는 PHY 레이어-1에 통신할 수 있다. 따라서 전기 신호가 레이어 1 통신을 구성하더라도 USB의 데이터 구조는 마치 PBT 컨트롤러와 지능형 LED 패드가 USB 데이터 "프레임"으로 제때 배열 된 패킷을 사용하여 레이어-2에서 통신하는 것처럼 작동한다.
일단 통신 스택(331) 이 USB 패킷을 수신하면, 암호문 페이로드가 추출 되어 프리젠 테이션 레이어-5로 전송되어 해독되고 일반 텍스트로 변환된다. 그런 다음 일반 텍스트 파일은 LED 패드의 운영 체제 LightPadOS에 의해 실행되는 애플리케이션. 레이어-6으로 전달된다 . PBT 컨트롤러의 LightOS와 지능형 LED 패드의 운영 체제 인 LightPadOS가 일관된 방식으로 명령을 전달하고 실행하도록 설계 되었다면 통신 스택 (330 과 331) 간의 양방향 링크는 애플리케이션레이어-7 에서 가상 머신으로 작동한다 . 즉, 분산 장치는 마치 단일 하드웨어가있는 것처럼 동일하게 작동 하고 프레젠테이션 계층에서 양방향으로 암호화 및 암호 해독을 실행한다. 이러한 방식으로 PBT 컨트롤러와 지능형 LED 패드 간에 데이터를 전송할 수 있다 . 그러나 소스 코드의 복사를 방지하기 위해 치료 라이브러리는 암호화 된 형태로 저장된다. 보안을 강화하기 위해 , 암호화 키는 통신에 사용되는 키에 상이한 알고리즘을 저장하기 위해 사용됐다. 따라서 치료 파일을 안전하게 전달 하려면 먼저 해독해야한다.
암호화 된 처리 를 준비, 통신 및 실행하기 위한 프로세스는 도 32에서 계략적으로 표기 됐다, 그래픽 UI(341)를 통해 사용자는 라이브러리 암호화 알고리즘(340) 으로부터 치료(342)를 선택한다. 암호화 된 알고리즘-17은 시스템 키(343)를 사용하여 암호문을 평문으로 변환 하고 암호화되지 않은 처리(344)를 복원한다 . 암호화 프로세스(345)에서 평문 파일 알고리즘 17의 알고리즘은 지능형 LED 패드 클라이언트와 교환 된 암호화 키(346)를 사용하여 재 암호화된다. 재 암호화 된 알고리즘-17을 포함하는 결과적인 암호문(347)은 패킷 화(348) 되고 USB 또는 다른 적절한 통신 매체를 사용하여 전송(349) 된다.
치료 데이터 외에도 동일한 방법을 사용 하여 PBT 컨트롤러에서 LED 패드로 PBT 세션 데이터 를 준비하고 전송할 수 있다 . 이 프로세스는 그래픽 UI(351)를 통해 도 도33 에서의 개략도에 나타나있다, 사용자는 3 개의 암호화 된 알고리즘을 포함하는 예시에서 암호화 된 알고리즘(340)의 라이브러리로부터 구성된 세션(352)을 선택 한다. 그런 다음 시스템 암호화 키를 사용하여 암호문을 해독하여 암호문을 일반 텍스트로(353) 변환한다. 3-개의 평문 파일이 병합 된 다음(354) 지능형 LED 패드 클라이언트와 교환 된 암호화 키(356)를 사용하여 암호화된다. 암호화 된 병합 알고리즘을 포함하는 결과적인 암호문(357)은 패킷 화되고(358) USB 또는 다른 적절한 통신 매체를 사용하여 전송(359) 된다.
도 34에 도시 된 바와 같이, LED 패드(337) 에서 버스 인터페이스(228)에 의해 수신 된 수신 데이터 패킷(359) 은 먼저 페이로드(360)를 추출하는 패킷 헤더를 제거하기 위해 처리된다. 그런 다음 패드 μC(339)는 암호화 된 병합 알고리즘(362)을 추출하기 위해 361의 압축을 해제한다. 그런 다음 암호문은 다음과 같은 키 교환을 사용하여 해독된다(363). 처리 알고리즘을 포함하는 평문 파일(364)을 추출하거나 세션 파일의 경우 병합 된 알고리즘을 추출 한다. 휘발성 메모리(334a)에 실행 가능한 코드(365)를 포함하는 알고리즘 또는 병합 된 알고리즘(366). 치료가 RAM에 저장되기 때문에 전원이 차단되면 파일이 지워져 암호화되지 않은 실행 코드의 복사가 어려워집니다. 도 35에 도시 된 바와 같이 , 전송 후(재생 전) 대량 복호화를 통한 PBT 시퀀스 의 자율 패드 재생은 한번 LED 패드에 의해 수신 된(302) 암호화 된 파일(302)을 전송하는 세션(300)의 사용자 선택은 해독되고(390) RAM에서 로드되는 것을 포함한다. (304b) 단계에서 LightPadOS는 호스트 PBT 컨트롤러에 세션을 시작할 준비가되었음을 알립니다. 사용자가 치료 시작 버튼(309)을 선택하여 준비가되었음을 확인하면 단계(304a)에서 세션 시작 명령이 LED 패드로 전송되는 단계(305a)에서 시작하여 세션 실행 명령이 활성화된다. LightPadOS는 처리 알고리즘(314)을 실행하여 처리를 시작함으로써 단계(305b)에서 응답한다. 처리가 진행됨에 따라 LED 패드는 시간, 온도 또는 어떤 PBT 컨트롤러를 단계(305a)에서 표시하기 위해 사용할 수 있는지기타 관련 프로그램 상태 정보를 포함하여 호스트 PBT 컨트롤러에 상태(306b)를보고한다. LED 패드에서 오류 상태가 발생하면 LightPadOS의 인터럽트 서비스 루틴(307b) 와 LightOS의(307a) 가 통신하고 인터럽트를 유발하는 조건에 대해 수행 할 작업을 협상 할 수 있다. 결함이 수정되면 인터럽트 루틴이 닫히고 단계(308b)에서 LED 패드가 호스트 PBT 컨트롤러에 치료 프로그램이 완료되었음을 알릴 때까지 치료가 재개된다. 이에 응답하여, 세션 종료 단계(308a)에서, PBT 제어기는 세션 또는 치료가 완료되었음을 사용자에게 알린다.
암호화 된 형태로 LED 패드에 알고리즘을 저장하면 보안을 더욱 강화할 수 있다. 도 36에 도시 된 바와 같이 , LED 패드(337) 에서 버스 인터페이스(338)에 의해 수신 된 수신 패킷(359)은 페이로드(360)를 추출하기 위해 처리되고, 후속 적으로 압축 해제 된(361), 다음 휘발성 메모리(334a)에 암호문(368)으로 저장된다. 파일이 실행될 때, 즉 자동 재생 중에 재생 중에 파일을 해독하여 사용자가 세션을 시작할 때 파일이 재생된다. 복호화 된 재생 "즉석에서"으로 알려진이 프로세스 는 도 37에 예시돼있다. 이 과정도 35 에 도시 된 대량 복호화 과정의 과정과 동일하다. LED 패드가 시퀀스 파일(302)을 수신 한 후 다음 단계는 단순히 압축을 풀고 필요에 따라 파일(303)의 압축을 푸는 것을 제외하는. 단계(391)에서 재생 중에 암호문 SRAM 휘발성 메모리로부터 판독하여 플라이상에서 실행 된다 재생으로 진행한다.
도38은 대량 할인과 즉석 재생 방법을 대조한다. 대량 복호화에서, 암호문에 저장된 전체 재생 파일(368)은 휘발성 메모리로부터 판독되고, 복호화되어(363) 전체 파일을 재생하기 위해 실행 된 평문 명령어 세트(365) 를 추출한다(392). 즉석에서 복호화하는 것과 대조적으로, 저장된 재생 파일의 일부(368a)가 판독되고(365a) 가 해독된 다음 재생 버퍼에 새로운 평문 명령을 추가함으로써(392a) 실행된다. 한편, 암호문(368a)의 다른 섹션은 휘발성 메모리로부터 판독되고, 복호화(363)되어 평문 실행 파일(165b)을 복구 한 다음,이 파일을 플레이리스트의 끝에 추가함으로써(392b) 가 실행된다.
LED 패드 플레이어가있는 분산 PBT 시스템
LED 구동 제어를위한 JIT 또는 전송-전방-및-시프트-기반 데이터 스트리밍은 분산 PBT 시스템에서 LED 패드를 제어하는 데 사용될 수있음에도 불구하고, PBT 컨트롤러와 하나 이상의 LED 패드를 연결하는 통신 네트워크를 통한 실시간 데이터 전달은보다 정교한 알고리즘이 필요할 때 문제가된다. 고 대역폭 통신을 사용할 수있는 경우에도 클록 신호 또는 다중 MHz 디지털 데이터 의 스트리밍은 특히 의료 기기와 같은 안전에 초점을 맞춘 애플리케이션에서 모호한 명령 및 제어 방법을 나타냅니다 . 공개 된 분산 형 PBT 시스템에 의해 가능해진 대안은 LED를 구동하는 2 단계 프로세스를 사용하여 먼저 "LED 플레이어"을 LED 패드에 다운로드 한 다음 특정 PBT 치료나 또는 수행 할 PBT 세션를 정의하는 "LED 재생 파일"을다운로드하는 것이다. 개시된이 방법에서, LED 구동의 실행은 PBT 컨트롤러로부터의 명령에 기초하여 지능형 패드 내에서 자율적으로 수행된다. LED 드라이버는 LED 패드 내에서 로컬이기 때문에 파형 합성 및 사인곡선적 드라이브 같은 고급 기능을 실현할 수 있다. 둘 이상의 치료 또는 세션이 수행되는 경우 새 "LED 재생" 파일 만 새로 다운로드하면된다. 원본 LED 플레이어는 유지할 수 있다.
지능형 LED 패드 재생의 첫 번째 단계는 PBT 컨트롤러에서 LED 패드로 LED 플레이어를 다운로드하는 것이다. 도 36에서 도시 된 스트리밍 파일에 대한 전송 프로세스와 유사한 방식으로, 도 39에 도시 된 다운로드 프로세스 는 암호화 된 재생 파일(480)을 PBT 컨트롤러에서 지능형 LED 패드로 전송하는 것을 포함한다 . 다운로드 프로세스는 암호화 된 LED 플레이어 파일(480a) 이 시스템 키로 해독 된 후(363) LED 패드(클라이언트) 키(356) 로 다시 암호화(370) 되어 암호화 된 LED 플레이어 파일(480b)을생성하는 것을 포함한다. 이 암호문은 페이로드가 추출되고 압축 해제 된(361) 그 다음 해독 된(363) 및 휘발성 메모리(482)에 저장되는 지능형 LED 패드로 전송된다 . 다운로드 된 LED 플레이어 콘텐츠는 파형 합성기(483), PWM 플레이어(484), LED 드라이버(485)를 포함한다.
파형 합성은 사인파 및 사인파 코드와 같은 여기 패턴을 알고리즘 방식으로 생성하지만 삼각파, 톱니파를 생성하고 오디오 샘플 을 재생할 수도 있다. 도 4에 도시 된 파형 합성기(483) 동작. 도 40 은 파형 합성기(483) 가 시스템 클록 Φsys 를 사용 하여 입력, 파형 파라 메트릭 파일(486)을 변환하여 합성 출력 데이터 테이블(489) 로 표현 된 합성 파형 f(t) , 즉 경과 시간에 대해 쌍을 이루는 기능 테이블 f(t)를 포함한다. . PWM 생성 부(555)는 고주파수 PWM 펄스 트레인으로 함수 테이블 변환 (490) 파일(488)을 포함에서 생산 신디사이저에 파형합성 매립(491) 따라 PWM 출력(490)에서 도(487)을 파형 프리미티브를 이용할 수있는 알고리즘 파형 합성기(483) 있지만 신디사이저는 하드웨어로 구현할 수 있으며 최대 20 kHz의 파형, 즉 오디오 범위 내에서 소프트웨어를 사용하여 쉽게 구현할 수 있다. 예를 들어, 0. 5 ~ 1.0 ms 에서 f(t) = 0.6545. 이다. 프로세스 ΨP [f(t)] 함수 변환 f(t) PWM 펄스 트레인으로 시간과 오프 시간의 출력 상태(ON) 지정된 구간의 65.45% 고 가지고 있다 으로부터 0.500 ms ~ 0.827 ms. 그 후 출력은 0.827 ms에서 1.000 ms 까지 낮은(꺼짐) 상태가된다. 결과 온 시간 기간은 ton = 0.827 ms - 0.500 ms = 0.327 ms 이다. 그 결과 오프 타임 기간은 toff = 0.500 ms - 0.327 ms = 0.173 ms. 즉, 값 f(t)는 기간 동안 의 듀티 계수 D 이며, 여기서 D = ton/TPWM 이고, 여기서 TPWM = ton+toff 이다.
듀티 계수 D는 0 %에서 100 % 사이로 제한되는 아날로그 값이므로 편의상 f(t)는 0.0000에서 1.0000 사이의 값으로 제한된다. f(t) 가 1.000을 초과 할 수있는 경우 값은 함수의 최대 값 즉, f(t) = [f(t)unscaled/f(t)max] 로 조정되어야한다. 그렇지 않으면 파형이 프로세스 ΨP [f(t)]에 의한 값 1.000 . 심볼 레이트 클럭 Φsym이라고하는 PWM 클럭 주파수는 Φsym = 1/TPWM 된다. 심볼 레이트가 시스템 클럭의 Φsys에서 유래 SYS 및 최고 주파수 파형 f(t) 초과해야 합성되는을, 또는 기재 수학적 Φsys > Φsym > f(t). 아래 표는 tx =(x-1) TPWM 이 각 500ms 간격을 시작 시간 tx(on) 및 tx(off) 로 나누는 시간 간격을 설명한다 .
| tx | tx + TPWM | f(t) = D | 켜짐 ton | 꺼짐 toff | 켜짐 tx(on) | 꺼짐 tx(off) |
| 0.0000 | 0.5000 | 0.6545 | 0.3225 | 0.1775 | 0.0000 | 0.3225 |
| 0.5000 | 1.0000 | 0.7939 | 0.3970 | 0.1030 | 0.5000 | 0.8970 |
| 1.0000 | 1.5000 | 0.9045 | 0.4523 | 0.0477 | 1.0000 | 1.4523 |
| 1.5000 | 2.0000 | 0.9775 | 0.4888 | 0.0112 | 1.5000 | 1.9888 |
| 2.0000 | 2.5000 | 1.0000 | 0.5000 | 0.000 | 2.0000 | 2.5000 |
| 2.5000 | 3.0000 | 0.9775 | 0.4888 | 0.0112 | 2.5000 | 2.9888 |
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LED 플레이어 의 두 번째 프로세스는도 4에 도시 된 PWM 레이어 함수(484) 이다 도 41, 입력 된 PWM의 파라 메트릭(491)에 응답 하고 기준 클럭 Φref 프로세스 신디 PWM 플레이어 생성하는 데이터 파일(488)을 출력 (493a 및 493b)를. 동작 PWM 플레이어(484)는 변조(PWM) 펄스열(492)의 폭의 펄스를 생성 Gpulse(t) 포함 대수 제품 Gsynth(t)·Gpulse(t)를. Gpulse(t)의 파형은 기간 ton = DTPWM 및 기간 toff =(1-D) TPWM 동안 꺼짐으로 구성된 반복 펄스로 구성된다..
PWM 플레이어 기능은 하드웨어에서 수행 할 수 있지만 소프트웨어에서는 쉽게 수행 할 수 있다. 논리의 의사 코드에 기재된 측면에서 고속 카운터 x ( 증가 에 각 루프 ) 다음:
만약(t≥xTPWM) AND(t <((x+D) TPWM))
그러면 OUT Gsynth(t)
그렇지 않으면 OUT = 0
즉 , 시간 xTPWM ≤t <(xTPWM + DTPWM)의 기간 TPWM의 각 사이클 에서 PWM 플레이어의 출력은 입력 (켜짐 상태) 및 간격(xTPWM + DTPWM) ≤t <(x+1) TPWM, PWM 플레이어의 출력은 접지되며 디지털 "0" 이다. 입력 Gsynth(t) 를 PWM 펄스 Gpulse(t) 로 자르면 출력(493a) 파형은 Gsynth(t)·Gpulse(t) 와 동등한 값을 갖는 디지털이다 . 기본 파형은 PWM 신호(494) 위에 중첩되어 표시된다. 일반적으로 PWM 플레이어(484)는 단일 디지털 파형 만 출력하지만 필요에 따라 하나 이상의 출력을 생성 할 수 있다. 예를 들어 출력(493a)에 두 PWM 펄스의 곱셈 조합이 포함되어 있지만 출력(493b)는 Gpulse(t) 와 동일한다 . 즉, Gsynth(t) = 1을 의미한다. PWM 플레이어(484)는 또한 일정한 시간 불변 값을 출력 할 수 있다 Gsynth(t)·Gpulse(t) = 1.
LED 플레이어 작동 의 세 번째 단계 는 LED 드라이버 485 이다. 도 1에 도시 된 바와 같이. 도42에서 , 기준 클록 Φref 동기화 된 LED 드라이버(485) 는 드라이버 파라미터(495)를 PWM 플레이어(484)의 출력과 결합하여 LED 드라이브 스트림(497)을 생성한다. 디지털 신호를 출력하는 파형 합성기(483) 및 PWM 플레이어(484)와 달리, LED 드라이버(485)의 출력은 다음과 같다. 드라이버 매개 변수(495)를 사용하여 프로그래밍 가능한 기준 전류 496이 크기 αIref(t) 로 생성되고 PWM 플레이어(484) Gsynth(t)·Gpulse(t) 결과 출력(497)은 αIref(t)·Gsynth(t)·Gpulse(t)를 포함한다.의 출력이 곱해집니다.. 그래프(498)에 표시된 출력 파형 ILED 는 시간에 따라 변화하는 파형, 특히 정현파, 디지털 펄스 및 시간에 따른 전류 변화를 나타냅니다. PWM 플레이어(484)는 LED 드라이버(485)에 대한 입력으로서 단일 출력을 출력 할 수 있지만, 필요하다면 2 개 이상의 다른 출력을 제공하는 것도 가능하다. 예를 들어, 이러한 경우 는 신체의 각 부분을 고유하게, 즉 좋은 조직 특이성 으로 치료하기 위해 많은 구역이 필요한 대형 PBT 시스템에서 유용 할 수 있다 .
LED 재생의 전체 과정은 도43의 예시된 파형 합성기(483), PWM 플레이어(484) 및 LED 드라이버(485)를 순차적으로 이용하여 LED 구동 스트림(497)을 생성한다고 요약돼있다. 종래 방법에서는, 개시 분산 PBT 시스템에서의 LED 구동은 발생과 달리 공개 된 분산 형 PBT 시스템의 LED 드라이브는 전체적으로 LED 패드 내에서 생성되는 동시에 모든 치료 라이브러리 및 PBT 시스템 제어를 LED 패드 또는 패드와 분리 된 공통 PBT 컨트롤러에서 유리하게 유지한다. 파형 생성 프로세스는 LED 내에서 생성 된 주파수 Φsys의 시스템 클록을 사용하여 작업을 수행하므로 긴 라인에 고속 클록을 배포 할 필요가 없다. PWM 플레이어(484) 및 LED 드라이버(485)와 파형 합성기(483)의 동기화를 보장하기 위해 , 시스템 클록 Φsys는 소프트웨어 또는 하드웨어 카운터를 사용하여 분할되어 기준 클록 Φref 를 생성한다 . 주어진 LED 패드 내에서 이러한 LED 재생은 완전히 동기화된다. 파형 합성기(493) 와 PWM 플레이어(484)는 모두 디지털 0과 1 상태 사이의 반복적 인 전환을 포함하는 디지털 PWM 신호를 출력하지만, LED 드라이버의 출력은 구형파를 포함하되 이에 국한되지 않고 사인파, 사인파 코드, 삼각파, 톱니파, 음향 또는 전자 음악의 오디오 샘플, 심벌즈 충돌 및 기타 노이즈 소스 의 오디오 샘플 및 20 Hz ~ 20 kHz의 오디오 스펙트럼 내의 모든 주파수, 즉, 0번째 부터 9번째 음악 옥타브까지 모든 파형으로 LED 밝기를 구동 할 수있는 아날로그이다. 또한 초 저주파 범위, 즉 -1 옥타브와 -2 옥타브에서 변조 LED 전도를 생성한다, 예를 들어 0.1 Hz 까지 낮추거나 직류(0 Hz) 로 LED를 구동하여 연속파(CW) 작동을 제공한다. 각 패드는 독립적으로 PBT 컨트롤러와 비동기 적으로 통신하고 각 LED 패드는 LED 재생을위한 자체 내부 시간 기준을 생성하므로 엄밀히 말하면 개시된 분산 형 PBT는 비동기 시스템이다. 즉, 높은 클럭 속도, 정밀한 시간 기준 및 고속 통신 네트워크로 인해 LED 패드 간의 타이밍 불일치는 마이크로 초 범위에 있으며 UI 제어 및 UX 응답에서 감지 할 수 없으며 PBT 효율성에 영향을 미치지 않다.
분산 PBT 시스템의 파형 합성
분산 PBT 시스템에서 하나의 PBT 컨트롤러가 여러 지능형 LED 패드(예: 3, 6 또는 그 이상)를 제어한다. 필요한 지능형 LED 패드의 수가 많기 때문에 경제적 고려 사항은 LED 패드의 복잡성, 특히 패드 μP(339)의 비용 및 처리 능력을 제한해야한다. 마찬가지로 제품 비용을 관리 하려면 LED 패드 내의 총 메모리도 제한되어야한다. 컴퓨팅 성능과 메모리가 제한되어 분산 PBT 시스템의 LED 패드 내에서 파형을 합성 하려면 몇 가지 기준을 충족해야한다.
파형 합성기(483) 의 상세한 동작은 도 44에 도시되어있다. 여기서 파형 합성기 매개 변수(486)를 포함하는 입력 파일은 일단 파형 합성기(483)에 로드되면 단위 함수 생성기(551) 또는 프리미티브 프로세서(487)를 사용하여 함수 f(t) 553을 계산하는 데 사용되는 합성 방법(550)을 선택하며 모두 시스템 클록 Φsys에 동기적으로 수행된다. 파형 합성의 경우, 프리미티브 프로세서(487)는 상세한 파형 설명, 특히 파형 프리미티브(487)에 대한 액세스를 필요로한다. 결과 함수 f(t) 553은 기능 테이블(554)에 그래픽으로 도시 된 시간 t 대 f(t)의 데카르트 쌍을 포함한다 . 기능 테이블(554) 은 그 후 프로세스 Ψ P [f(t)] 를 사용하여 PWM 생성기(555)에 의해 시변 디지털 데이터로 변환 되어 합성 출력 파일(488 ) 을 생성한다. 합성 출력(488)은 Gsynth(t) 490으로 그래픽으로 표현 된 합성 출력 테이블(489)과 수치 적으로 동등한 디지털 PWM 파일을 포함한다.
단위 함수 발생기를 사용한 파형 합성
단위 함수 생성기(551)의 동작은도 5에 예시되어있다. 도 45는 수학 함수를 선택한 다음 일련의 함수 값을 계산하여 함수 테이블을 생성하는 것을 포함한다(554). 이러한 함수는 0.0000 과 1.0000 사이의 실수로 제한된 아날로그 값을 가지기 때문에 "단위" 함수라고한다. 시간 변형 함수 f(t) = 1 또는 "상수"에서 단위 함수의 한 예가 560의 그래프에 표시된다. 또 다른 함수인 그래프(561)에 표시된 단위 톱니는 방정식 f(t) = MOD(tf, 1) 로 설명된다. 여기서(tf)는 모듈러스 함수의 인수이고 1은 기본이다 . 즉, 함수는 0과 1 사이의 선형 십진수 이다. 1 의 배수 가 넘는 숫자에 대해 모듈러스 함수는 다음을 반환한다, 예를 들어 (tf) = 2.4 이면 MOD(2.4) = 0.4 이다. 톱니 모양에서는 함수가 1로 올라간 다음 다시 0으로 떨어지고 반복된다. 1까지 올라가고 대칭 적으로 0까지 내려가는 또 다른 함수는 그래프(562)에 표시된 삼각파로, 방정식 f(t) = 1 - 2·ABS[MOD(tf, 1) - 0.5] 로 주어집니다. 단일 사인파 또는 주파수 fa, fb, fc, 및 상대 크기 Aa, Ab, Ac,의 세 개 이상의 사인파 코드의 합성은 각각 방정식 f(t) = Aα(0.5+ 0.5[Aa sin(2πtfa)+Ab sin(2πtfb) +Ac sin(2πtfc)]/[(Aa+Ab+Ac)]) + 0.5(1-Aα).에 의해 설명된다. 이 수학적 과정은도46 은 디지털 단어의 선형 합산을 사용하여 디지털 믹서(583)에서 합산 된 세 개의 사인파(564, 565 및 566)를 각각 게인(580, 581 및 582) 와 혼합한다. 2진수, 8 진수 또는 16 진수를 산술적으로 더한 디지털 합산은 숫자가 2 진수 또는 2 진수와 동등한 숫자 표현, 즉 2-진수 (b2), 8-진수(b8)로 구성된다는 점을 제외하면 10 진수 추가와 동일한다, 또는 10-진법 (b10) 이 아니라 16-진법(b16 ) 이다. 디지털 합산은 전용 장치를 사용하여 수행 할 수 있지만 LED 패드의 마이크로 컨트롤러 기능내에 있는 산술 논리 장치(ALU)는 이진 수학에서 필요한 작업을 쉽게 수행 할 수 있다. 숫자를 다른 밑수로 변환 한 다음 대체 밑수에 추가 하고 다시 밑수 10으로 변환하면 동일한 결과가 생성된다. 이 동등성 원칙은 다른 밑수에 세 개의 숫자를 추가하기 위해 아래 예제 표에 나와 있다. 파형 합성의 맥락 에서 더해지는 숫자 는 주어진 순간 에 세 개의 사인파의 순간 값을 나타내며, 세 숫자의 디지털 합계 를 생성하기 위해 함께 더해집니다 . 설명을 위해 사인파의 값이 10 배로 확대되었다. 즉, Axfx(t1) 이고 여기서 Ax = 10 인 경우 x = 1 ~ 3 이다. 예를 들어 특정 시간 t1에서 함수의 값은 함수 fa(t1) = 1, fb(t1) = 0.5, fc(t1) = 0.5 이득 계수가 균등하게 가중되는 경우, 즉 Aa = 10, Ab = 10, Ac = 10 인 경우 합계 10(Σ fx(t1)) = 20 이다.이를 변환하려면 숫자를 단위 함수로 변환하기위해 결과 합계 를 자동 범위 기능(584)에 의해 수행되는 작업 인 0.000 과 1.000 사이 의 결과 사이 의 분수로 조정해야한다 .
| 한항 | f(t) | 이득Ax | 십진수g(t) | 이진g(t) | 8-진법g(t) | 16-진수g(t) |
| Ax fa(t1) | 0.5 | 10 | 5 | 0000 0101 | 05 | 05 |
| Ax fb(t1) | 0.5 | 10 | 5 | 0000 0101 | 05 | 05 |
| Ax fc(t1) | 1.0 | 10 | 10 | 0000 1010 | 12 | 0A |
| Ax(Σfx(t1)) | 2.0 | 30 | 20 | 0001 0100 | 24 | 14 |
각 시점에 tx 대해 분할 Ax(Σ fx(tx))를 게인 승수(Aa+Ab+Ac)의 합으로 나누면 혼합 된 화음의 평균이 제공된다. 심지어 가중치의 경우, 이고, Ax = 10, 이러한 이득 계수의 합(Aa+Ab+Ac) = 30. 적용된 상기 합산 , 자동 레인지 스케일링 20의 합산으로 변환 자동 범위 스케일링 된 숫자 20/30 = 0.666으로, 1.0, 0.5, 0.5의 즉석 값을 갖는 세 숫자를 평균화 하여 찾은 것과 동일한 숫자 이다. 자동 범위 기능은 사인파가 균등하지 않은 가중치와 혼합되어 하나 이상의 사인파 주파수 구성 요소가 믹스를 지배하는 경우에도 작동한다. 예를 들어 Aa = 20%, Ab = 40%, Ac = 40% 인 혼합은 다음과 같은 신호 혼합을 생성한다.
| 한항 | f(t) | 이득Ax | 십진수g(t) | 이진g(t) | 8진법g(t) | 16진수 g(t) |
| Ax fa(t1) | 0.5 | 20 | 10 | 0000 1010 | 12 | 0A |
| Ax fb(t1) | 0.5 | 40 | 20 | 0001 0100 | 24 | 14 |
| Ax fc(t1) | 1.0 | 40 | 40 | 0010 1000 | 50 | 28 |
| Ax(Σ fx(t1)) | 2.0 | 100 | 70 | 0100 0110 | 106 | 46 |
이 경우(Aa+Ab+Ac) = 100 이고 g(t) = 70 이므로 자동 범위 기능의 출력은 0.7 이다. 자동 범위 기능은 양의 승수 Aα > 0을 사용하여 크기 압축을 보상하기 위해 신호를 스케일링하는 데 사용된다. 스칼라 Aα는 함수뿐만 아니라 평균값도 이동하기 때문에 DC 오프셋 보정 항 0.5(1- Aα) 가 사인파의 합에 추가되어 함수의 평균을 다시 0.5로 되돌립니다.
도 47 은 단위 함수 발생기에 따라 만들어진 여러 개의 사인파 및 사인파 코드를 나타낸다. 표시된 예에서, 각 옥타브 간격 ( 즉, fc = 2fb = 4fa) 3-개의 사인파가 다양한 이득 계수 로 생성되어 다양한 복합 함수를 생성한다. 게인 팩터 [Aa, Ab, Ac]는 주파수 구성 요소의 믹스 또는 "블렌드"를 제어한다. 성분이 평균화되기 때문에 이득 계수는 양 의 실수 가 될 수 있다 . 그러나 편의상 세 가지 요소를 백분율로 조정할 수 있다. 어떤 경우에는 가중치 인자가 0이어서 특정 주파수 사인파가 믹스에 없음을 의미한다. 예를 들어, 그래프(564)에서 [Aa, Ab, Ac] = [1, 0, 0] 이므로 사인파 fa 만 존재한다. 마찬가지로 [Aa, Ab, Ac] = [0, 1, 0] 인 그래프 565에서는 중간 옥타브 정현파 fb 만 존재하고 그래프(566)에서 [Aa, Ab, Ac] = [ 0, 0, 1], 가장 높은 옥타브 정현파만 존재한다.
도은 또한 다양한 혼합 혼합 코드를 보여줍니다. 그래프(567)은 주파수 fa 및 fb 의 정현파의 균등 가중 혼합 혼합을 나타내고 , 그래프(568)은 주파수 fa 및 fc 의 정현파의 고르게 가중 혼합 혼합을 나타내며, 그래프(569)는 주파수 fb 및 fc 의 정현파 혼합 혼합을 나타냅니다. 2/3번째의의 두 정현파의 불균일하게 혼합 된 혼합 주파수 f의 가중 1/3번째의 주파수 f의 정현파 fb는 그래프(570)에 나타낸다 . 세 개의 사인파 믹스는 [Aa, Ab, Ac] = [0.2, 0.4, 0.4] 인 경우 균등 가중치 코드(572) 와 비 균등 가중치 사인파 코드(571)을 포함 한다. sin(θ)의 대수 계산 여기서 θ = fxt, x = a, b, c...는 각각에 대한 멱급수 계산이 필요하다. [httpp:/k/www2.clarku.edu/~djoyce/ trig/compute.html] sin(θ) 평가를
여기서 n! = n·(n-1)·(n-2)...3·2·1. 동일한 방법을 사용하여 코사인 파형을 생성 할 수 있다. 이는 파형이 90° 위상으로 이동했기 때문이다. 9 옥타브에서 가장 높은 주파수의 사인파를 가진 3 개의 사인파 코드 Ax(Σ fx(tx))를 생성하려면, 약 20 kHz, 360° 도 정밀도를 사용하려면 PWM 생성에 따라 앞서 언급 한 모든 계산이 필요한다. ΨP [f(t)]는 7.2 MHz의 속도, 즉 138 ns 이내에서 발생해야한다. 이 접근 방식은 특히 파동 이후 고주파를 합성 할 때 계산 집약적 인 컴퓨팅 사이클과 연소 전력을 낭비한다.
프리미티브 프로세서를 사용한 파형 합성
계산 집약도가 훨씬 낮고 LED 패드 μP(339)의 제한된 컴퓨팅 성능에 더 잘 맞는 대체 방법은 함수를 평가하는 테이블 조회를 사용 하는 것이다. 주기적 함수의 경우,주기의 일정한 증분, 예를 들어 고정 된 각도 또는 고정 된 백분율에서 함수의 값은 사전 계산되어 여기에서 함수 "프리미티브" 라고하는 테이블에로드 될 수 있다 . 예를 들어, sin(θ)의 값은 인수 θ의 각도에 따라 달라 지므로
때문에 사인 함수 주기적마다 평가 죄 sin(θ) 이 요구되는 동일한 값을 계산하는 이유는 없다. 이러한 경우 룩업 테이블 을 사용하는 것이 잠재적으로 유익한다.
그러나 룩업 테이블에는 몇 가지 근본적인 장애물에 직면 해 있다. 하나의 경우 테이블은 이전에 계산 된 동일한 입력 조건, 즉 동일한 인수를 사용하여 함수 값만 반환 할 수 있다. 테이블이(45°) 죄의 값을 포함하고 있기 때문에 죄(22°)의 값을 안다고 의미하지 않는다. 조회 테이블에 대한 서브 루틴 호출 에서 입력 인수가 사용 가능한 인수와 일치 하는지 확인 하는 것은 두 인수가 동일한 값 을 사용 하도록 공동 개발 하지 않는 한 가능하지 않다 . 룩업 테이블에 대한 서브 루틴 호출에서 입력 인수가 사용 가능한 인수와 일치하는지 확인하는 것은 두 인수가 동일한 값을 사용하도록 공동 개발하지 않는 한 가능하지 않다. 룩업 테이블 사용의 또 다른 문제는 뻣뻣한 방정식 문제로, 많은 크기의 주파수에서 고해상도 파형 합성을 수행한다. 예를 들어 20 ㎑의 정현파가, (9차 옥타브) 16-비트 정밀도로 PWM 방식을 이용하여 합성되면, 필요한 샘플 레이트 (20,000 Hz로)(162) = 1,310,726,000 Hz에서 또는 대략 1.3 GHz 기가헤르쯔이다. 동일한 시뮬레이션 경우, 저주파 0.1㎐에서의 여기 패턴(-2차 옥타브) 화음에 추가의 저주파 성분의주기는 T = 1/f = 1/(0.1 Hz) = 10 초이다. 이는 9일 옥타브에서 필요한 해상도를 유지하면서 단일 10 초 초 저주파를 합성하려면(1.3GHz)(10 초) = 1,300 억 데이터포인트 의 테이블이 필요한다 . 이러한 거대한 데이터 테이블은 PBT 컨트롤러에서 지능형 LED 패드로 전송하는 데 너무 오랜 시간이 필요할뿐만 아니라 너무 많은 메모리가 필요한다.
서브 루틴 호출과 조회 테이블 간의 일치 인수를 보장하면서 경직된 방정식 문제를 해결하려면, 본 명세서에 개시된 본 발명의 방법은 공통 숫자베이스, 예를 들어베이스 2를 공유하는 일련의 카운터와 결합 된 사인파 또는 선형(스칼라) 함수와 같은 미리 정의 된 주기적 파형 프리미티브를 사용한다.여기에서 사용 된 용어 "프리미티브"는 파형에 대한 표 형식의 시간 독립적 설명을 의미한다-절대 시간이 아닌 함수의 기간 T에 상대적으로 지정된 인수를 사용하여 파형을 설명하는 항목. 예를 들어 톱니파와 같은 선형 함수에서 룩업 테이블에 직선(Cartesian) 인수를 입력 하면 고유 한 값이 반환된다. T 기간 동안 0에서 1로 램핑하는 선형 단위 톱니 에서 입력 p 는 단위가 없다. 여기서 T의 25%에서 "saw (p)" 함수는 T의 78%에서 0.25의 값을 갖다. T의 78%에서 saw(p) 함수의 값은 0.78 등이다. 반복되는 주기를 수용하려면 모듈러스 함수 MOD(인수, 한계)를 사용하여 인수 입력 "p"를 표현하는 것이 좋다. 여기서 양의 입력에 대한 MOD(p, 1)는 값을 반환 한다. 0과 1 사이의 경계, 즉, 한계의 가장 큰 정수 배로 나눈 나머지이다. 예를 들어 z의 모든 값에 대해 MOD(0.78,1) = 0.78, MOD(5.78,1) = 0.78 및 MOD(z.78, 1) = 0.78 이다. 따라서 반복 파형을 설명하려면 한주기 T를 포함하는 데이터만 있으면된다.
극좌표에도 동일한 기능이 적용된다. 평가 죄 (MOD(θ, 360°))는 죄(0 °)과 죄 (359.99 ... °)사이의 값의 반복 시퀀스를 생성한다. 360°에서는 sin(MOD(360°, 360°)) = sin(0°) 이므로 전체 사이클이 반복된다 . 실제 코드 또는 스프레드 시트에서 sin 또는 기타 삼각 함수의 각도 인수 θ는 도가 아닌 라디안 으로 표시 되지만 모듈러스 함수의 원리와 그 적용은 동일하게 유지 된다. 공개 된 방식으로 모듈러스 함수를 사용하여 주기적 함수에 대한 룩업 테이블의 크기를 단일 기간으로 제한하여 테이블의 크기를 극적으로 줄일 수 있다. 따라서 각 룩업 테이블의 데이터 쌍 수는 룩업 테이블에 대한 입력 Φx 와 출력 fx 사이의 일대일 대응을 제공하는 주요 해상도 ξ와 같다. 룩업 테이블에 대한 입력 Φx 와 출력 fx 사이의 일대일 대응을 제공한다. 여기서 Φx = ξxfx 관계는 룩업 테이블 서브 루틴 호출에 의해 수행되는 변환을 설명한다.
이러한 함수 프리미티브는 수학적 함수를 설명하는 시간 독립적인 상태 모음으로 구성되지만 파형 합성에는 시간에 따라 변하는 파형을 생성하기 위해 디지털 또는 아날로그 클록으로 구성된 오실레이터와의 조합이 필요한다. 특히 삼각형 또는 톱니파와 같은주기 T의 직선 함수의 경우 인수 x는 x = t/T 로 표현할 수 있으며 사인파, 사인파 코드 및 기타 삼각 단위 함수 θ = tf 로 표현할 수 있다 . 두 경우 모두 시간 독립 파형 프리미티브를 시간 변화 함수로 변환하려면 시간 소스가 필요 한다. 그러한 하나의 구현이 발생하는 범위의 시간 소스를, 도 48A에서 알고리즘 적으로 표현 된, 공통 클록으로부터 10 개의 동기 클록 주파수 Φ9 내지 Φ0 , 특히 프로그래밍 가능한 주파수를 갖는 심볼 클록 속도 Φsym을 생성하는 일련의 이진(χ2) 디지털 카운터(590 내지 598)를 결합한다. 그런 다음 클럭을 사용 하여 9 옥타브의 해당 주파수 f9 를 옥타브 0의 f0 으로 낮추고 원하는대로 다양한 조합으로 혼합 하는 오디오 스펙트럼의 사인파와 같은 주기적 함수를 합성 한다 . 표시되지 않은 동일한 방법을 초 저주파, 즉 20 Hz 미만의 진동 파형과 20 kHz 이상의 주파수를 포함하는 초음파(적절한 변환기가 사용 된 경우) 생성에 사용할 수 있다 .
합성 중에 각 클록은 주기 함수의 룩업 테이블(예: 사인파, 사인파 코드, 삼각파, 톱니파 등)을 사용하여 시간 변화 파형 f(t) 로 변환된다. 각 클록은 생성 된 파형과 쌍을 이룹니다. 예를 들어 Φ8 은 기본 해상도 ξ8 사인파 룩업 테이블(618) 을 사용하여 사인파 주파수 f8 을 생성하고 , Φ3 은 기본 해상도 ξ3 사인파 룩업 테이블(613) 을 사용하여 사인파를 생성한다. 주파수 f3 와 Φ1 은 원시 해상도 ξ1 을 갖는 사인파 룩업 테이블(611) 을 사용하여 사인파 주파수 f1 을 생성한다.
f8 = Φ8/ξ8
f3 = Φ3/ξ3
f1 = Φ1/ξ1
그리고 일반적으로 fx = Φx /ξx . 따라서 작동 중에 10 옥타브 파형 합산 구현 프리미티브 프로세서(552)는 9 개의 이진 카운터(598 ~ 590)를 사용하여 입력 Φ9 = Φsym 및 클록 Φ8 내지 Φ0을 포함하여 사인파 f9 내지 f0 을 합성하기 위해 대응하는 사인파 룩업 테이블(619 내지 610)을 구동하는 10-개의 클록 주파수를 생성한다.
믹싱 프로세스는 옥타브 데이터 스위치(609 ~ 600)을 사용하여 다양한 사인파 조합을 선택하는 것을 포함한다.디지털 믹서 합산 노드(630)에서 선택된 사인파 성분을 블렌딩하는 단계를 포함하며, 여기서 성분은 디지털 이득 증폭기(620 내지 629)에 의해 다양한 백분율로 가중된다. 혼합 된 합계는 자동 범위 기능(631) 에 의해 0.000 ~ 1.000 범위로 조정된다. 프리미티브 프로세서는 하드웨어 또는 펌웨어 제어 하드웨어로 구현 될 수 있지만, 기능을 완전히 믹서(630)는 이진 첨가하여 디지털 실행되는 소프트웨어를 이용하여 에뮬레이션 할 수 있으며, 자동 범위 함수(631)는 실행 여러 가지의 북동 분할 알고리즘의 하나를 수행하는 이진 수학 사용하여 수행 될 수있다( https://en.wikipedia.org/wiki/Division_algorithm ). 불필요한 연산을 수행하지 않기 위해, 프리미티브 프로세서(552) 는 선택된 옥타브 스위치(600 내지 609) 에서만 연산 을 실행한다 .
도시 된 방법을 사용하여 도 48A 및 위에서 설명 된 구현 프리미티브 프로세서(552)는 주파수에서 30 년에 걸쳐 광대역 파형 합성 및 코드 구축을 수행한다.즉, 조회 테이블과 일련의 카운터 만 사용하여 20 Hz에서 20,000 Hz의 주파수 범위에 걸쳐있는 10 옥타브이다.개시된 방법은 실행하기 위해 최소한의 메모리 또는 컴퓨팅 파워를 요구하는 계산적으로 효율적이며 도 1의 단위 함수 생성기(551) 와 달리 도 44, 전력 시리즈의 실시간 평가를 포함하지 않다. 광대역 알고리즘 파형 생성에서 신디사이저의 핵심 기능 은 카운터 작동의 역할이다. 함께 카운터 (599 ~ 500)은 해당 룩업 테이블(619 ~ 610)을 공급 하는 입력으로 사용되는 10 옥타브의 클럭 주파수를 생성 한다. 각 옥타브는 고유한 클럭 주파수에 의해 공급되기 때문에 해당 테이블의 포인트 수와 이를 실현하는 데 필요한 메모리는 해당 특정 옥타브의 필요한 정밀도로 제한되며 다른 주파수 대역에서 사용되는 데이터를 포함하지 않다. 이러한 방식으로, 개시된 카운터 및 룩업 테이블의 조합은 앞서 언급 한 경직성 방정식 문제를 극복한다. 상기 연산 강도를 최소화 하고 불필요한 계산을 피하기위해 조회 테이블 서브 루틴 호출은 옥타브 스위치에 의해 선택된 테이블로만 제한된다.
두 번째 위상 편이 왜곡의 앨리어싱을 방지하기 위해 카운터 캐스케이드 (698)에서(590) 은 튜너(카운터)(599)에서 출력되는 심볼 속도 Φsym 이라는 공통 클록에 동기화된다. 편의상 심볼 레이트 Φsym은 9 옥타브 파형 합성의 클럭 신호 Φ9 와 동일하지만이 관계는 임의적이다 Φsym ≥ξsym fmax 이면 가장 높은 합성 주파수의 PWM 분해능보다 높은 모든 심볼 속도로 충분한다. 리플 카운터를 사용할 수 있지만 클록 위상 편이를 방지하기 위해 동기식 카운터가 선호된다.리플 카운터는 각 카운터 단계의 출력이 다음 단계에 입력되는 동시에 즉시 사용 가능한 카운터 캐스케이드이다. 각 카운터 단계를 통한 전파 지연으로 인해 더 높은 주파수 클록의 출력은 더 낮은 주파수 클록보다 먼저 상태가 변경된다. 따라서 상태는 캐스케이드 아래로 "잔물결" 이변경된다. 여기서 첫 번째 클럭 Φ9 는 상태를 변경하고 잠시 후 Φ8다음 Φ7, Φ6, Φ5,등 연못의 표면을 가로 지르는 파도처럼 물결 치는 것 이다.
대조적으로, 동기식 카운터는 동기식으로 작동 한다 . 디지털 카운트가 카운터 체인을 통해 리플 링하는 데 시간이 걸리더라도 출력은 동기화 클럭 펄스 와 동시에만 변경 된다. 이러한 방식으로 카운터 캐스케이드를 통한 신호 리플은 사용자에게 보이지 않다. 더 구체적으로 말하면, 하드웨어에서 구현 되든 소프트웨어에서 구현 되든 동기식 카운터는 리플 카운터처럼 작동한다.하드웨어 또는 소프트웨어로 구현할지 여부를보다 구체적으로하는 동기 카운터처럼 작동 리플 카운터 하지만 재치 D-형 플립 플롭 [https://en.wikipedia.org/wiki/Flip-flop_(electronics)] 래치 출력한다. D 플립 플롭은 해당 진리표가있는 래치 신호에 의해 활성화 될 때까지 이전 상태를 유지한다.즉, 동기 클럭이 하이가 될 때만 데이터 입력 하이 또는 로우 상태가 래치 출력으로 복사된다.그 후 동기화 클럭이 로우로 돌아오고 플립 플롭 출력은 다음 동기화 펄스가 발생할 때까지 마지막 동기화 클럭 펄스가 발생했을 때 D 입력에 있었던 상태로 래치 된 상태로 유지된다.클럭 펄스 사이의 간격 동안 각 카운터 단계의 출력은 카운터의 출력에 나타나는 전환없이 변경 될 수 있다. 회로도의 혼란을 피하기 위해서, 카운터(599 ~ 590)은 D 플립 플롭 래치 또는 동기화 클록 입력을 명시 적으로 나타내지 않고 동기식 카운터를 나타낼 수 있다. 클럭 출력 Φ9 ~ Φ0 의 상태를 업데이트하기전에 클럭 전환이 카운터 캐스케이드를 통해 완전히 리플이되도록 하기 위해 동기화 클럭 펄스는 가장 낮은 합성 주파수 클럭의 상태 전환에서 파생된다(이 예제에서는 Φ0 으로 표시됨)
| 클럭 C in 동기화 | 카운터 데이터 D 입력 | Flip Flop Q 산출 |
| 0 | X | Qprev |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
카운터 캐스케이드를 공급하는 심볼 속도 Φsym 은 프로그래밍 가능한 카운터 "튜너"(599)를 사용하여 시스템 클럭 속도 Φsys 에서 생성된다 . 심볼 클럭 속도 Φsym 은 분해는 ξsym 에서 최대 출력 주파수 fmax 를 생성하기 위해 생성된다 . 기본 해상도 ξsym 의 값은 수행되는 파형 합성에 따라 변경 될 수있는 튜너(599)에 대한 프로그래밍 가능한 입력이다. 여기서 "원시 기호 해상도" 라고하는 수치 변수 ξsym은 가장 높은 합성 주파수 의 해상도로 정의되며, 여기서 ξsym = Φsym/fmax는 필요한 합성 정밀도에 따라 24에서 65,536 범위의 값을 가질 수 있다. 예를 들어, ξsym = 96 선택 사인파 합성 수단 또는 합성의 가장 높은 피치의 사인파하는 관계하여 심볼 클럭 속도와 관련된 Φsym = ξsym fmax = 96fmax 여기서 90° 아크 용도 24-점, 3.75° 마다 1 점. ξsym의 해상도는 낮은 옥타브 룩업 테이블의 해상도와 일치 할 필요는 없다. 상이한 정밀도 레벨 ξx 는 룩업 테이블(600~619)에 대해 이용 될 수 있거나, 대안 적으로 동일한 정밀도 룩업 테이블이 일부 또는 모든 필요한 주파수 성분을 생성하기 위해 이용 될 수있다. 또는 생성 된 모든 사인파에 대해 동일한 조회 테이블을 사용할 수 있다. 이러한 경우 모든 사인파 주파수 f x 는 동일한 정밀도 ξ9 = ξ8 = ξ7 ?? ξ1 = ξ0 가진다.
전체 카운터 캐스케이드가 공통 심볼 클럭 속도 Φsym 에서 구동되기 때문에 합성된 파형의 정확한 주파수 관계는 카운터 주파수 Φx 및 해당 룩업 테이블의 해상도 ξx 로 정확하게 정의된다. 이 관계는 바이너리( 2로 나누기 ) 카운터를 사용하여 표시되지만 카운터의 제수가 무엇인지에 대한 제한은 없다. 2로 나누는 것은 주파수를 반으로 나누는 것과 같으며 음악적 스케일에서 1 옥타브 또는 12 반음에 해당하므로 편리한다. 그러나 카운터는 각각 다른 제수를 가진 카운터의 모든 계단식 조합을 활용할 수 있다. 또는 카운터에 카운트가 로드되는 프로그래밍 가능한 카운터를 사용할 수 있다. 또한 카운터가 고정 클럭 속도로 작동하고 모든 ξ x 데이터 포인트에서 하나의 완전한 진동주기를 완료하기 때문에, 즉, 룩업 테이블의 하나의 완전한주기, 두주기 함수의 상대적 타이밍 및 위상이 정확하게 알려져 있다 . 예를 들어 주파수 fx 및 fy를 갖는 두 개의 사인파가 주어집니다 .
fx = Φx/ξx
fy = Φy/ξy
파형 의 주파수 비율은 다음과 같다.
이 비율은 클럭 Φx 를 변경하거나 룩업 테이블의 해상도 ξx 를 변경하여 주파수 스케일링을 수행 할 수 있음을 보여줍니다. 예를 들어 일정한 해상도 룩업 테이블이 경우 사용되는 경우 ξx = ξy = 24 그런다음, 상기 주파수 비 fx/fy 합성 정현파 클럭 속도 Φx/Φy의 비율에만 의존하거나
이러한 경우, 클럭 주파수 비율 Φx/Φy = 4, 예를 들면 같은 음의 두 개의 사인파 떨어져 있지만, 예를 들어, 두 옥타브 결과 음표 6제 에서 1,760 Hz 로에서의 옥타브 와 음표 A4 옥타브 에서 440Hz에서 음표 A이다. 도 48B는 6번째 번째 및 4번째 번째 옥타브 스위치(606 및 604) 만이 활성화되고 기본 해상도 ξ6 = ξ4 = 24를 갖는 각 파형의 사인파 룩업 테이블(616 및 614)의 데이터에 액세스하는 데 사용되는 듀얼 사인파 합산 예를 예시한다. 출력은 디지털 이득 증폭기(626 및 624)에 의해 증폭 된 다음 디지털 합산 노드(630)에서 혼합되어 혼합 된 파형 출력을 생성한다. 작동 중에 튜너(카운터)(599) 는 시스템 클럭 Φsys 로부터 심볼 클럭 Φsym 을 생성 한다. χ2 카운터(598, 597, 596) 의 캐스케이드는 심볼 클럭 Φsym 을 나누어 6번째 옥타브 클럭 Φ6 을 생성하고 카운터(595 및 594)로 나누어 4번째 옥타브 클럭 Φ4 를 생성 한다.
| 참고,옥타브 | 시계 | 해결 | 회수 | 비율 |
| A, 9th | Φsym = Φ9 = 337,920 Hz | ξsym = 24 | f9 = 14,080 Hz | Φsym/f9 = 24 |
| A, 6th | Φ6 = 42,240 Hz | ξ6 = 24 | f6 = 1,760 Hz | Φsym/f6 = 192 |
| A, 4th | Φ4 = 10,560 Hz | ξ4 = 24 | f4 = 440 Hz | Φsym/f4 = 768 |
결과 2 개의 사인파 코드 는 다음과 같이 계산된다.
g(t) = 0.5 + 0.5[A6 sin(f6 t) + A4 sin(f4 t)] = 0.5+0.5[A6 sin(Φsym t/192) + A4 sin(Φsym t/768)]
곱셈기 0.5 + 0.5 [주기적 표현]은 0 평균값을 중심으로 ±1에서 ± 0.5까지 사인파의 피크 크기를 위협하는 데 사용된다. 가산기 0.5는 곡선을 +0.5만큼 위로 이동하여 0.000과 1.000 사이의 양수 범위에 걸쳐 있다. 도 48C에 도시 된 바와 같이 옥타브 스위치(601) 를 활성화 함으로써 클럭 Φ1에 의해 구동되는 룩업 테이블(611)의 구성 요소는 화음에 첨가된다. 클럭 Φ1은 계수기(593, 592, 및 591)를 이용한 클럭 Φ4 로부터 생성 한다. 추가 1개 옥타브 주파수 성분은 주어지고.
| 참고, 옥타브 | 시계 | 해결 | 회수 | 비율 |
| A, 1st | Φ1 = 1,320 Hz | ξ1 = 24 | f1 = 55 Hz | Φsym/f1 = 6,144 |
g(t) = 0.5+0.5[A6 sin(f6t) + A4 sin(f4 t) + A1 sin(f1t)] = 0.5+0.5[A6 sin(Φsym t/192) + A4 sin(Φsym t/768) + A1 sin(Φsym t/6144)]
위에서 설명한 바와 같이 합성 방법은 단일 파형 프리미티브를 사용 하여 2 개 또는 3 개의 사인파 코드를 동시에 생성 한다.
프리미티브-프로세서 동작의 추가 세부 사항은도 49에 예시 된 단일 프리미티브 코드 합성에 예시되어있다. 튜너(599 명) 포함하는 두 계수기 바와 같이 - 시스템의 카운터(640) 및 심볼 클록 카운터(641). 시스템 클록 카운터는 주파수 Φsys를 갖는 μC 시스템 클록을 편리한 고정 주파수(예: 5MHz)에서 기준 클록 주파수 Φref 로 변환하는 카운터이다. 그런 다음 심볼 클럭 카운터는 Φref를 사인 합성을위한 카운터 캐스케이드의 기준 주파수를 정의하는 데 사용되는 심볼 클럭 속도 Φsym으로변환한다. 표시된 예에서 카운터(598 ~ 593)은 위의 표에 설명 된대로 각각 한 옥타브 간격으로 여러 정현파 주파수를 생성하는 이진법 카운터를 포함한다. 이진법 카운터 캐스케이드에 대한 추가 검사 결과:
단일 프리미티브 바이너리 카운터 캐스케이드에서 클럭 속도와 주파수 사이의 모든 관계는 프리미티브 프로세서에 존재하는 다른 주파수에 대한 정확한 비율로 구성되므로 주파수 fx 및 ξx 의 합성 파형 하나의 주파수 및 해상도를 설정하면 심볼 속도 Φsym 및 최대 주파수 fmax. 포함하여 전체 카운터 캐스케이드에서 모든 합성 주파수 및 클록의 주파수가 자동으로 결정된다. 프리미티브 프로세스의 주파수 스케일링은 다음 표에 요약되어 있다.
이와 관련하여 개시된 프리미티브 프로세서는 전체 멀티 옥타브 신디사이저가 단일 음표 또는 키, 예를 들어 음표 에서 튜닝 된 악기 를 튜닝하는 것과 유사한 단일 "키"주파수로 설정되는 "튜닝" 된시스템을 나타냅니다, 악기가 A의 키에서 조율돼는 예가 있다 . 이러한 이유로, 심볼 클럭 카운터(641)의 동작은 두 개의 파라미터, 즉 fkey 키 선택(642) 및 원시 해상도 ξsym을 갖는 룩업 테이블(645)에 의해 설정된다. LED 패드 내의 휘발성 또는 비 휘발성 메모리에 저장되는 것은 16 진법 코드(643) 또는 이진 등가 코드(644)와 같은 일부 식별자에 의해 선택된다.
전체 신디사이저가 옥타브 배수로 조정되기 때문에 fkey 키 선택 입력(642)의 선택은 임의적이다. 편의상 디지털 튜닝은 피치에 대한 국제 주파수 표준을 기반으로 할 수 있다 . 예를 들어 네 번째 옥타브에서 중간 C 위의 피치 "A"는 주파수가 440 Hz 이다. 이 440 Hz 톤은 음조의 일반적인 튜닝 표준으로 간주된다 [https://en.wikipedia.org/wiki/A440_(pitch_standard)] . A 440, A4 또는 슈투트가르트 피치라고 하는 국제 표준화기구는 이를 ISO-16으로 분류한다. 이 표준을 원시 프로세서에 적용하여 공개 된 신디사이저는 네 번째 옥타브에서 음표 또는 주파수를 선택하여 특정 키로 조정된다. 특히, 입력 "키 선택"(642)은 전체 신디사이저가 튜닝되는 4 옥타브의 음 또는 주파수를 설정한다. 최대 합성 주파수가 오디오 스펙트럼의 9 옥타브에 있도록 선택되고 임의로 합성기를 튜닝하기위한 주파수 입력 범위로 4 옥타브를 선택하면, 그러면 9 옥타브와 네 번째 옥타브는 5 옥타브만큼 다릅니다. 25 = 32 이므로 fmax = f9 = 32f4 의미하며키 선택(642) 에 따라 최대 주파수 fmax = 32fkey를 선택한다. 주어진 Φsym = ξsym fmax 다음 Φsym = ξsym(32fkey). 예를 들어, "키 선택"을 440Hz(중간 C 위의 표준 A) 로 설정하면 f4 = 440Hz 이고 fmax = 32 fkey = 32(440Hz) = 14,080 Hz 이면 사용 가능한 합성 주파수의 전체 스펙트럼을 자동으로 조정한다. 그래서 즉 f9 = 14,080 Hz, f8 = 7,040 Hz, f7 = 3,520 Hz, f6 = 1,760 Hz, f5 = 880 Hz, f4 = 4400 Hz, f3 = 220 Hz, f2 = 110 Hz, f1 = 55 Hz, f0 = 22.5 Hz, and f-1 = 11.25 Hz. fkey 를 중간 D 로 설정하면 합성 된 모든 주파수 fx 도 D의 배수가된다. 또는 fkey 가 중간 A# 로 설정되면 모든 이진법 합성 주파수도 A#의 배수가 된다. 옥타브 배수 이외의 사인파의 합성은 본 개시에서 나중에 논의 될 것이다.
도 49에서 기본 프로세서 구현을 참조한다 , 룩업 테이블(645)은 24-포인트 분해을 갖는 사인파의 예시적인 프리미티브 설명을 포함한다 . 사인파에 대한이 표 형식의 기본 설명은 sin(θ)의 인수 θ 만 입력으로 기반으로하는 시간 독립적이다. 프리미티브 프로세서의 키 fkey 가 키 선택(642)에 의해 선택 되면, 예를 들어 440Hz 이고, 해상도 ξsym은 ξsym = 24 가 될 프리미티브 파형 테이블(645)를 선택하여 설정되고 , 심볼 클럭 속도 Φsym 및 해당 기간 Tsym 은
Φsym = ξsym(32fkey) = 24(32)(440 Hz) = 337,920 Hz,
Tsym = 1/ Φsym = 1/(337,920 Hz) = 2.96 μs
에 의해 주어진다. 이 심볼 속도는 9 옥타브에서 합성 된 최대 주파수 fmax에 해당한다. 여기서 fmax = f9 = Φsym/ξsym =(337,920 Hz)/24 = 14,080 Hz 이고 해당주기 T9 = 1/f9 = 71.02 μs는 Tsym ξsym =(2.9592?? μs)(24) = 71.02 μs 와 동일한다.
이진법 카운터 캐스케이드를 사용 하는 시간 기준을 설정함으로써 , 시간 독립적 인 사인 프리미티브 테이블(645)은 함수(646a), 특히 g(t)의 시간 기반 설명으로 변환 된다. 특별히, 동일한 시계 기호 시계 Φsym 은 6 번째 및 4 번째 옥타브 정현파(647a 및 648a) 를 합성 하는 데 사용되는 시계 Φ6 및 Φ4 를 생성하기위한 시간 기준이다.
Φ6 = Φsym /8 =(337,920 Hz)/8 = 42,240 Hz, 주기 1/Φ6 = 1/(42,240 Hz) =23.67 μs
Φ4 = Φsym /32 =(337,920 Hz)/32 = 10,560 Hz 주기 1/Φ4 = 1/(10,560 Hz) = 94.79 μs
이 클럭은 주파수 f6 및 f4 를 갖는 두 개의 동기 사인파를 다음 주파수로 합성하는데 사용된다.
f6 = Φ6/ξ6 =(42,240 Hz)/24 = 1,760 Hz, 해당주기 T6 = 1/f6 = 568 μs
f4 = Φ4/ξ4 =(10,560 Hz)/24 = 440 Hz, 해당주기 T4 = 1/f4 = 2,273 μs
소정에서는 방식은 동일한 해상도의 사인파지만 상이한 주파수가 공통의 클록 및 프리미티브 한 파형으로 합성 할 수있다. 즉, 기본 테이블은 파형의 모양을 설정하고 해상도 ξ와 카운터 클럭은 생성 된 사인파의 주파수를 결정한다. 아래 예시표는 도(또는 라디안)에서 측정 된 사인 함수 θ 의 인수 , 정규화 된 단위 사인파 함수 0.5+ 0.5sin(θ), 그리고 주파수에서 진동 하는 사인파의 상태에 해당하는 시간 간의 관계를 9 옥타브에서 fmax, 6-옥타브에서 f6 , 4-옥타브에서 f4 를보여줍니다.
표에는 0°에서 90° 사이의 자세한 패턴이 나와 있지만 간결하게하기 위해 다른 세 사분면에 대한 자세한 15° 설명은 중복되며 제외되었다.(정현파는 대칭 함수이기 때문에 4-개의 모든 사분면은 한 사분면의 데이터로 구성 될 수 있다.) 사인파의 360° 사이클, 즉주기 T를 완료하는 데 필요한 시간은 사인파의 주파수에 따라 다릅니다. 예를 들어, 앞의 계산과 일치하여 주파수 f9 , f6 , f4 를 갖는 사인파는 각각 71 μs, 568 μs 및 2,273 μs의 주기를 포함한다 . 특히 인수 θ = 90° = π/2 일 때 함수 0.5 + 0.5sin(θ) = 1의 값이다. 사인파 T의주기는 θ = 360 ° = 2π 일때 이 지속 시간의 4 배에서 발생한다. 예를 들어 , A 키로 튜닝 된 6 옥타브 사인파는주기의 1/4을 완료하는데 142 μs 가 필요하므로주기는 T6 = 4(142.05) = 569.2 μs 이다.
| 인수θ(라디안) | 0.5+0.5sin(θ) | t(fmax) | t(f6) | t(f4) |
| 0°(0) | 0.5000 | 0.00 μs | 0.00 μs | 0.00 μs |
| 15°(π/12) | 0.6294 | 2.96 μs | 23.67 μs | 94.70 μs |
| 30°(π/6) | 0.7500 | 5.92 μs | 47.35 μs | 189.39 μs |
| 45°(π/4) | 0.8536 | 8.88 μs | 71.02 μs | 284.09 μs |
| 60°(π/3) | 0.9330 | 11.84 μs | 94.70 μs | 378.79 μs |
| 5°(5π/12) | 0.9830 | 14.80 μs | 118.37 μs | 473.48 μs |
| 0°(π/2) | 1.0000 | 17.76 μs | 142.05 μs | 568.18 μs |
| 180°(π) | 0.5000 | 35.51 μs | 284.09 μs | 1,136.36 μs |
| 270°(3π/2) | 0.0000 | 53.27 μs | 426.14 μs | 1,704.56 μs |
| 360°(2πor 0) | 0.5000 | 71.02 μs | 568.18 μs | 2,272.73 μs |
도 50은 단일 파형 프리미티브를 사용하여 두 개의 사인파를 혼합하는 설명 된 코드 합성을 보여줍니다. 시간 독립적인 시간 기반 파형 프리미티브 인 바이너리 캐스케이드 카운터에서 생성 된 클럭을 사용하여, 이 예에서는 해상도가 ξsym = ξx = 24(보여지지 않음)는 각각 f6 = 1,168 Hz 및 f4 = 292 Hz의 주파수를 포함하는 D의 키에서 시간 기반 사인파 테이블(647 및 648) 로 변환된다. 컴포넌트 사인파는 디지털 곱셈 연산을 사용하여 산술적으로 수행되는 이득 곱셈기 A6 및 A4를 갖는 디지털 이득 증폭기(626 및 624)에 의해 진폭이 증가 또는 감소된다. 2 개의 사인파는 디지털 합산 노드(630)에 의해 혼합되어 합산 g(t)를 생성한다.
제수(A6 + A4) 와 함께 가중 평균을 사용하면 다음과 같은 결과가 나타납니다. 
평균화 중에 [A6 + A4] 라는 용어는 함수의 평균 값을 수정하는 분수의 분자와 분모 모두에 나타나기 때문에 0.5 오프셋에 영향을주지 않다. 자동 범위 기능의 두 번째 목적 , 즉 Aα 만큼 사인 성분을 전체 스케일로 최대화하는 것은 실제로 함수의 평균을 변경한다. 0.5 평균값의 이동을 방지하기 위해 여기에 공개 된 자동 범위 기능은 추가 보정 계수 0.5(1-Aα)를 사용한다.
설명 된 바와 같이, 합계 g(t)는 이득 계수 Aα 에 의한 디지털 곱셈과 함께 사인파 성분의 가중 평균을 수행하는 스칼라 [Aα /(A6 + A4)]에 의해 자동 범위 기능(631)에 의해 스케일된다. 표 형식(649) 로 표시된 결과 시간 변화 파형 f(t)(553)은 평균 값이 0.5 이고주기 함수의 진폭을 최대화 할 수있는 기능을 갖는 주파수 f6 및 f4의 두 사인파의 코드(655)를 신호 클리핑이나 왜곡없이 0.000에서 1.000까지 설명한다. PWM 생성기(555)는 PWM 변환 형식 ΨP [f(t)]에 의해 f(t) 를 처리 하여 Gsynth (t) 로 지칭되는 데이터의 PWM 스트링(499)을 포함하는 신스 아웃 데이터(488)를 생성한다. 아날로그 인 f(t) 와 달리 Gsynth(t)는 연속적인 일련의 펄스로 0(낮음)과 1(높음) 상태 사이에서 진폭이 전이되는 디지털이며 다양한 펄스 폭에 아날로그 정보를 포함 한다.
개시된 합성 방법에서 발생하는 한 가지 문제는 양자화 잡음이다. 단일 사인파는 이 문제가 발생하지 않지만 둘 이상의 사인파가 추가되면 파형에 잡음이 나타납니다. 이러한 잡음의 원인은 도 4에 예시되어있다. 도 51A에서 이진 카운터 596에서 593까지의 캐스케이드가 각각 입력 주파수의 절반 인 3 개의 클럭 Φ6, Φ5,및 Φ4,를 생성하는 데 사용된다. 고정 된 기본 해상도 ξ = 24를 사용하면 주파수 f6, f5, f4 의 결과 사인파가 데이터 테이블(651)에 표 형식으로 표시된다. 검사 결과 주파수 f6에 대한 데이터는 클럭 시간 Φ6에 대해 고유 한 일대일 대응을 갖지만 다른 주파수는 빠르게 변경되지 않다. 예를 들면 t = 0.1727 및 t = 0.1784의 경우 사인파 f6이 변경 되더라도 사인파 f5의 데이터 값은 0.7500에서 일정하게 유지된다. 저주파 사인파 f4의 경우와 유사하게 t = 0.1427에서 0.2497 사이의 간격 동안 출력된 데이터는 f6 데이터가 4 번 변경 되더라도 0.6294에서 일정하게 유지된다 .
상이한 클록 속도를 갖는 고정 해상도 프리미티브를 사용하는 경우의 영향이 도 51B 에 도시되어있다, 여기서 고정 된 시간 간격 동안 다양한 곡선이 대조된다. 표시된 기간 동안 그래프(652)에 표시된 주파수 f 6 의 사인파는 디지털화 잡음을 나타내지 않다. 대조적으로 그래프(653)에 표시된 Φ6 / 2ξ 에 의해 생성 된 주파수 f 5 의 사인파는 작지만 눈에 띄는 정도의 잡음을 나타냅니다. 그래프(654) 의 f4 사인파는 f6 아래 두 옥타브 , 즉 ξ = 24에서 f4 = Φ6 / 4ξ 인 경우 상당한 노이즈를 보여줍니다. 잡음 문제는 f 6 과 f5을 결합한 그래프(655)의 2- 사인 코드에서 두드러지며 주파수 f5 및 f4 의 사인 곡선 합을 나타내는 그래프(656)에서는 더욱 과장되어 있다.
이 문제에 대한 한 가지 해결책이도 4에 예시되어있다. 도 52A 여기서 3 개의 서로 다른 주파수 f6 , f5 , f4 가 공통 클록 주파수 Φ6 에서 생성된다 . 클럭 주파수를 스케일링하는 대신, 더 낮은 사인파 주파수 를 생성하기 위해 더 높은 해상도의 프리미티브를 사용하여 해상도를 스케일링 한다. 특히 룩업 테이블(616)에서, ξ6 = 24 인 반면 룩업 테이블(615)에서 원시 해상도는 룩업 테이블(614)에서 ξ5 = 2ξ6 = 48 및 유사하게 ξ4 = 4ξ6 = 96으로 두 배가된다. 결과 파형에는 주파수가 있다.
f6 = Φ6 /ξ6
f5 = Φ6 /ξ5 = Φ6 /(2ξ6)
f4 = Φ6 /ξ4 = Φ6 /(4ξ6)
따라서 공통 클럭 Φ6 에서 생성 된 정현파 주파수 f6 , f5 및 f4는 표(661)에 표시된대로 모두 서로 2의 요소이다. 이러한 방식으로 생성 된 모든 주파수에 대해 시간 단계가 일정한다. 결과 곡선은 사인파(662, 623 및 624) 뿐만 아니라 코드(665 및 666)을 포함하는 도 52B 는이 해상도에서 양자화오류의 징후를 보이지 않다. 이 방법을 사용하는 두 사인파의 주파수 비율은 이전에 정의 된 기준이
Φx = Φy 때 유지된다 .
본 명세서에서 스케일링 된 프리미티브 합산(660)으로 지칭되는 이 방법은 도 52C에서 합성 된 3개의 사인파 를 갖는 코드 블렌딩에 대한 단일 프리미티브 합산(650) 과 대조된다. 단일 프리미티브 합산(650)의 블록 다이어그램에서 사인파 룩업 테이블(616, 615 및 614)는 해상도 ξ = 24에서 동일하지만 세 개의 다른 클럭 Φ6 , Φ5 = Φ6/2 및 Φ4 = Φ6/4 바이너리 캐스케이드 카운터에서 생성된다. 결과 코드(659)의 시간 그래프는 상당한 디지털화 잡음을 보여준다. 대조적으로, 스케일링된 프리미티브 합산(660)은 공통 클록 Φ6 을 사용하여 x = 6, 5 및 4에 대해 상응하는 순서로 해상도 ξx = 24, 48 및 96을 증가시키면서 3 개의 상이한 해상도 룩업 테이블(616, 615 및 614)을 구동 한다. 결과 파형(669)은이 해상도에서 디지털화 잡음의 징후를 보이지 않다.
기본 룩업 테이블 의 최대 크기를 제한하기 위해 오디오 스펙트럼을 대역( 예: 상위, 중간 및 하위 스케일)과 0 및 음수 옥타브에 대한 초 저주파 대역( 즉, 20 Hz 미만) 으로 나눌 수 있다. 이러한 접근법은도 53 에 도시 된 쿼드-레인지 스케일링 된 프리미티브 합성 블록 다이어그램에서 사용된다. 이예시적인 프리미티브 프로세서에서, 튜너(599)는 시스템 클록 Φsys 를 고정 된 기준 주파수 Φref , 예를 들어 5 MHz 로 변환하는 시스템 클록 카운터(640) 및 심볼 클록 카운터(641)를 포함 하고, 심볼 카운터 는 Φsym 이 다음에 의해 정의 되는 클록 주파수를 생성 한다 키 선택 입력(642), 네 번째 옥타브의 음 또는 키에 따라 율 Φsym / Φref = (32 ξ fkey)/(5 MHz) 에 의해 정의된다. 튜너(590) 과 3 개의 8 분할 카운터(672, 673 및 674) 로 구성된 카운터 캐스케이드에서 4 개의 주파수가 동시 생성되어 클럭 Φsym , Φ6 = Φsym /8, Φ3 = Φsym /64, 및 Φ0 =Φsym /512 생성한다. 카운터(672 ~ 674)는 각각 3 단계 이진법 캐스케이드 카운터를 포함 하지만 간결함을 위해 단일 χ8 카운터로 표시되었다.
캐스케이드의 가장 높은 주파수의 클럭 심볼 클럭 Φsym은, 다음 네 개의 주파수대에서의 정현파를 합성하는데 사용된다. 상위 대역에서 Φsym 은 선택기(609, 608 및 607)에 따라 각각 사인파 f9 , f8 및 f7 을 생성하는데 사용된다. 선택기 스위치가 활성화 된 경우 Φsym에대한 클록 펄스가 해당 사인파 룩업 테이블(699, 698 또는 697) 로 전달 되어 원하는대로 사인파 f9 , f8 및 f7 을 생성한다.
특히, 분해능 ξ9 = 24 인 사인파(699)는 활성화 된 경우 주파수 f9 = Φsym / ξ9 인 사인파 f 9 를 생성한다. 이 사인파의 주파수가 32 배 fkey 키 선택 주파수와 1/24번째 심볼 주파수의 Φsym를 갖는다. 동일한 상위 스케일에서 해상도 ξ8 = 48 인 사인파(698)(활성화 된 경우) 은 주파수 f8 = Φsym / ξ8 = Φsym /(2 ξ9 ) 인 사인파 f8 을 생성한다. 이 사인파의 주파수가 16 배 fkey 키 선택 키 주파수 1/48번째 심볼 주파수의 Φsym를 생성한다. 마찬가지로 해상도가 ξ7 = 96 인 사인파(697) 이 활성화되면 주파수 f7 = Φsym / ξ7 = Φsym / (4ξ9 ) 인 사인파 f7 을 생성한다. 주파수 f9 , f8 및 f7 의 정현파 생성은 동일한 클록 주파수 Φsym에서 발생하기 때문에 파형 합성은 동일한 시간 증분을 사용한다, 따라서 상위 스케일 내에서 앞서 언급 한 디지털화 오류 문제를 피할 수 있다.
동일한 클럭 Φsym 은 카운터(672)에서 8로 나뉘어 중간 범위 스케일에서 f6 , f5 및 f4 의 정현파 합성에 사용되는 낮은 주파수 속도 클럭 Φ6 을 생성한다. 선택기 스위치(606, 605 및 604) 가 활성화 된 경우, Φ6 = Φsym /8 을 포함하는 클록 펄스는 원하는 사인파 f6, f5 및 f4를 생성하기 위해 상응하는 사인파 룩업 테이블(696, 695, 694) 로 전달된다. 특히, 해상도 ξ6 = 24 인 사인파(696) 은 활성화 된 경우 주파수 f6 = Φ6 /ξ6 = Φsym / (8ξ6 ) 의 사인파 f6 을 생성한다 . 이 사인파의 주파수는 fkey 키 선택 주파수의 4 배이고 기호 주파수 Φsym의 1/192이다. 동일한 중간 척도에서 해상도 ξ5 = 48 인 사인파(695)( 활성화 된 경우) 는 주파수 f5 = Φ6 / ξ5 = Φsym / (16ξ6 ) 의 사인파 f5 를 생성한다. 이 사인파의 주파수는 fkey 키 선택 주파수의 2 배이고 기호 주파수 Φsym의 1/384 이다. 유사하게, 해상도 ξ4 = 96 인 사인파(694)( 활성화 된 경우) 는 주파수 f4 = Φ6 / ξ4 = Φsym /(32 ξ6 ) 의 사인파 f4 를 생성한다 . 이 사인파는 fkey 키 선택 주파수와 동일한 주파수 및 기호 주파수 Φsym의 1/768을 갖다. 주파수 f6 , f5 및 f4 를 갖는 정현파의 생성은 동일한 클럭 주파수 Φ6 = Φsym /8에서 발생하기 때문에 파형 합성은 동일한 시간 증분을 사용하므로 중간 스케일 내에서 앞서 언급한 디지털화 오류 문제를 피할 수 있다.
낮은 스케일에서 정현파 f3, f2,및 f1 을 생성하기 위해 카운터(673)에서 클럭 Φ6 을 8로 나누어 더 낮은 주파수 속도 클럭 Φ3 을 생성한다. 선택기 스위치(603, 602 및 601) 이 활성화 된 경우 Φ3 = Φsym /64를 포함하는 클록 펄스는 해당 사인파 룩업 테이블(693, 692 또는 691) 로 전달 되어 사인파 f3 , f2 및 f1 을 원하는대로 생성한다. 특히, 해상도 ξ3 = 24 인 사인파(693)( 활성화 된 경우) 은 주파수 f3 =Φ3 / ξ3 = Φsym / (64ξ3) 의 사인파 f3 을 생성한다. 이 정현파가 갖는 주파수 f3 1/2을 fkey 키 선택 주파수 1/1,536 심볼 주파수의 Φsym을 생성한다. 동일한 더 낮은 스케일에서 해상도 ξ2 = 48 인 사인파(692)(활성화 된 경우) 는 주파수 f2 = Φ3 / ξ2 = Φsym / (128 ξ3 ) 의 사인파 f2 를 생성한다. 이 정현파는 주파수 갖는 1/4번째 은 fkey 키 선택 주파수 1/3,072 심볼 주파수의 Φsym의 을 생성한다. 마찬가지로 해상도가 ξ1 = 96 인 사인파(691)은,활성화 된 경우, 주파수 f1 = Φ3 / ξ1 = Φsym / (256 ξ3 ) 의 사인파 f1 을 생성한다 . 이 정현파는 주파수 갖는 1/8 번째 fkey 키 선택 주파수 1/6,144 심볼 주파수의 Φsym을 생성한다. F 주파수를 갖는 정현파의 발생 때문에 f3, f2 및 f1은 동일한 클록 주파수로부터 오는 Φ3 = Φsym /64 파형 합성함으로써 따라서 앞서 언급 한 디지털화 오류 문제를 피할 수 있다. 카운터 캐스케이드는 LED의 초 저주파 여기, 즉 주파수가 20 Hz 미만인 사인파 를 생성하는데도 사용할 수 있다 . 클록 주파수 Φ0 = Φsym /512를 갖는 8 로 나누기 카운터(674) 의 출력이 도시 된 바와 같이, 선택기(600)에 의해 선택 되면 생성 된 주파수가 f 0에 의해 제공되는 분해능 ξ0 = 24 에서 사인파 f0 = Φ0 / ξ0 = Φ sym / (512 ξ0 )을 생성한다. 위의 원칙을 사용하여 스케일링 개념을 확장하여 클럭 Φ0 에 의해 구동되는 각각 의 해상도 48 및 96을 갖는 두 개의 추가 사인 룩업 테이블을 포함 함으로써 두 개의 낮은 초 저주파 주파수 f -1 및 f - 2 (원하는대로) 를 생성 할 수 있다.
전술 한 논의에서 일정한 간격으로 구성된 시간 증분을 사용하면 양자화 노이즈가 최소화되지만 LED 패드 내에서 필요한 메모리 용량을 증가시키는 더 큰 고해상도 룩업 테이블이 필요한다. 조회 테이블에 필요한 수의 데이터 포인트가있는 경우 단일 테이블을 사용하여 단일 클록에서 여러 옥타브의 데이터를 생성할 수 있다. 예를 들어 24,576 포인트 테이블을 사용하여 데이터 포인트 당 0.0146484375 ° 의 각도 정밀도로 11번째 옥타브에 걸쳐있는 사인파를 합성할 수 있다. 337,920 Hz 클록과 11번째 옥타브 범용 기본 테이블을 결합하여 주파수 생성 가능할 수 있다. 예를 들어, 9번째 옥타브의 f9 = Φsym/ ξsym = 14,080 Hz,에서 -1 옥타브의 13.75 Hz, 과 440 Hz에서 A 포함)까지의 범위에있는 A 키에서. 이 예는 아래 표의 4번째 열에 설명되어 있다. 동일한 심볼 클럭 속도, 즉 동일한 테이블 열을 사용하여 합성 된 주파수의 수가 7 옥타브로 줄어들면 범용 기본 데이터 테이블의 크기는 9번째 옥타브의 14,080 Hz에서 f3 = 220 Hz까지 범위에 걸쳐 1,536 개의 데이터 포인트로 축소된다. 또는 동일한 7 옥타브 범용 프리미티브 테이블을 사용하여 커버되는 주파수 대역은 더 낮은 심볼 클록 속도를 사용하여 이동할 수 있다. 예를 들어 아래 표의 5번째 열에 표시된 것처럼 심볼 클럭 속도 Φsym = 168,960Hz, 1,536 데이터 포인트 보편적인 프리미티브는 8번째 옥타브의 7,040 Hz에서 2번째 옥타브의 110 Hz까지 범위를 포함 할 수 있다. 테이블 크기를 줄이고 심볼 클럭을 낮춤으로써 사인파 주파수 범위와 데이터 테이블 크기를 타협 할 수도 있다. 아래 표의 6 번째 열을 참조하면 Φsym = 42,240 Hz의 심볼 클럭 속도는(768) 개의 데이터 포인트가있는 룩업 테이블을 사용하여 6 번째 옥타브의 1,760 Hz에서 1 번째 옥타브의 55 Hz까지 사인파를 생성 할 수 있다.
| 월 # | 해상도ξ | 각도 θ | Φsym=337,920 Hz | Φsym=168,960 Hz | Φsym=42,240 Hz |
| 1 | ξsym=24 | 15° | f9 = 14,080 Hz | f8 = 7,040 Hz | f6 = 1,760 Hz |
| 2 | 48 | 7.5° | f8 = 7,040 Hz | f7 = 3,520 Hz | f5 = 880 Hz |
| 3 | 96 | 3.75° | f7 = 3,520 Hz | f6 = 1,760 Hz | f4 = 440 Hz |
| 4 | 192 | 1.875° | f6 = 1,760 Hz | f5 = 880 Hz | f3 = 220 Hz |
| 5 | 384 | 0.98375° | f5 = 880 Hz | f4 = 440 Hz | f2 = 110 Hz |
| 6 | 768 | 0.46875° | f4 = 440 Hz | f3 = 220 Hz | f1 = 55 Hz |
| 7 | 1,536 | 0.234375° | f3 = 220 Hz | f2 = 110 Hz | - |
| 8 | 3.072 | 0.1171875° | f2 = 110 Hz | - | - |
| 9 | 6,144 | 0.05859375° | f1 = 55 Hz | - | - |
| 10 | 12,288 | 0.029296875° | f0 = 27.5 Hz | - | - |
| 11 | 24,576 | 0.0146484375° | f-1 = 13.75 Hz | - | - |
보편적인 프리미티브 합성을 사용하는 파형 합성 과정은도 54 에 도시되어있다. 여기서 튜너(599)는 키 선택(642)에 따라 프로그래밍 가능한 심볼 클럭 Φsym = Φref /(32 ξ f 키 )를 생성 하여 클럭을 주파수가 변하는 하나 이상의 사인파로 변환 한다. 예를 들어, 범용 프리미티브 테이블(677)을 사용하여 f0 에서 f9 까지, 그런 다음 디지털 게인 앰프(678)에 따라 프로그래밍 가능한 게인 Ax 와 혼합하고 믹서(630)에서 합하여 g(t)를 생성한다. 합성 된 각 사인파에 대해 도시 된 바와 같이, 클록 Φsym 에서 시간 기반 사인 테이블(679) 로의 변환은 "ξ Resolution Select"입력(675) 및 사용 가능한 해상도 선택에 따라 달라집니다. 표(676)은 최소 12 포인트에서 65,536 개의 데이터 포인트를 가진 16 비트 해상도까지 사용 가능한 테이블 해상도를 제한없이 보여줍니다. 사인파 룩업 테이블(677)의 데이터 포인트의 수는 이용 가능한 최대 해상도를 결정한다.
범용 기본 테이블을 사용하는 파형 합성에서 동일한 테이블을 사용하여 테이블의 정밀도와 같거나 낮은 정밀도로 사인파를 생성한다. 예를 들어, 테이블(677) 분해능이 96 포인트, 즉 3.75° 씩 증가하는 경우 동일한 테이블을 사용하여 48, 24 또는 12 포인트의 사인파를 생성할 수 있다. 분해능이 높을수록 합성 주파수가 낮아집니다.
| 기호 시계 | Φsym = 224,256 Hz, T = 4.5 μs | ||||
| 해결 | ξsym = 24 | ξsym = 48 | ξsym = 96 | ξsym = 192 | |
| Row | 각도 | fmax=9,344Hz | fmax/2=4,672Hz | fmax/4=2,336Hz | fmax/8=1,168Hz |
| 00 | 0.00 | 0.0000 | 0.0000 | 0.0000 | 0.0000 |
| 01 | 3.75 | - | - | - | 0.0011 |
| 02 | 7.50 | - | - | 0.0011 | 0.0022 |
| 03 | 11.25 | - | - | - | 0.0033 |
| 04 | 15.00 | - | 0.0011 | 0.0022 | 0.0045 |
| 05 | 18.75 | - | - | - | 0.0056 |
| 06 | 22.50 | - | - | 0.0033 | 0.0067 |
| 07 | 26.25 | - | - | - | 0.0078 |
| 08 | 30.00 | 0.0011 | 0.0022 | 0.0045 | 0.0089 |
| 09 | 33.75 | - | - | - | 0.0100 |
| 0A | 37.50 | - | - | 0.0056 | 0.0111 |
| 0B | 41.25 | - | - | - | 0.0123 |
| 0C | 45.00 | - | 0.0033 | 0.0067 | 0.0134 |
| 0D | 48.75 | - | - | - | 0.0145 |
| 0E | 52.50 | - | - | 0.0078 | 0.0156 |
| 0F | 56.25 | - | - | - | 0.0167 |
| 10 | 60.00 | 0.0022 | 0.0045 | 0.0089 | 0.0178 |
모든 각도에 대한 데이터를 조회하거나 각도를 체계적으로 건너 뛰어 다양한 주파수 사인파를 합성한다. 예를 들어 다음 표에서 주파수가 Φsym = 224,256 Hz 이고 행 00, 04, 08, 0C, 10?? 인 심볼 클럭을 사용하면 5,672 Hz 사인파가 생성되고 테이블의 모든 행을 선택하면 1,168 Hz 사인파가 생성된다.
키 선택 및 맞춤형 파형 합성
앞서 설명한 바와 같이 주기적 파형 생성에는 고정 주파수 배수가있는 캐스케이드 카운터가 포함되므로 파형 합성기는 기본적으로 특정 키에 "기본"된다. 사용자 인터페이스(UI) 및 그에 따른 작업(UX 또는 사용자 경험)이도 6에 도시되어있다. 도 55A, 여기서 사용자가 "열쇠를 선택하십시오" 메뉴를 선택 한다. 701 다양한 "뮤지컬"스케일,"생리적"(보고 된 의료 주파수) 스케일, 수동 입력을 포함한 "커스텀"스케일 및 "다른"에 대한 키 선택을 용이하게한다. 또한 "기본"스케일 설정 으로 돌아가는 조항도 포함된다. "뮤지컬"설정을 선택하면 "키 입력"메뉴(702) 가 나타나며 음표를 선택하면 261.626 Hz의 중간 C에서 중간 B까지 범위의 "fkey 키선택" 입력(641) 로 LED 패드에 로드 할 미리 정의 된 음계를 선택한다 . 중간 A가 선택되면 703은 "A"440Hz의 값을 이 스케일을 기반으로 한 다양한 주파수 사인파가 합성되는 곳에서 심볼 레이트Φsym =(32 ξ fkey) 생성하는,예를 들어 f9 = Φsym/ξ9, Φsym/Φref =(32 ξ fkey)/(5 MHz) 따라 심볼 클럭 카운터 642로 전송한다. C에서 F 까지 의 음악 키 에 대한 다양한 튜닝에 대한 옥타브 별 예시 주파수 표가 아래에 나와 있다 (https://en.wikipedia.org/wiki/Scientific_pitch_notation). 표시된 음계는 "동일 조율" 튜닝 이라고한다.
| 키 | C | C#/ Db | D | D#/ Eb | E | F |
| f9=fmax | 8372.0(120) | 8869.8(121) | 9397.3(122) | 9956.1(123) | 10548(124) | 11175(125) |
| f8 | 4186.0(108) | 4434.9(109) | 4698.6(110) | 4978.0(111) | 5274.0(112) | 5587.7(113) |
| f7 | 2093.0(96) | 2217.5(97) | 2349.3(98) | 2489.0(99) | 2637.0(100) | 2793.8(101) |
| f6 | 1046.5(84) | 1108.7(85) | 1174.7(86) | 1244.5(87) | 1318.5(88) | 1396.9(89) |
| f5 | 523.25(72) | 554.37(73) | 587.33(74) | 622.25(75) | 659.26(76) | 698.46(77) |
| f4=fkey | 261.63(60) | 277.18(61) | 293.66(62) | 311.13(63) | 329.63(64) | 349.23(65) |
| f3 | 130.81(48) | 138.59(49) | 146.83(50) | 155.56(51) | 164.81(52) | 174.61(53) |
| f2 | 65.406(36) | 69.296(37) | 73.416(38) | 77.782(39) | 82.407(40) | 87.307(41) |
| f1 | 32.703(24) | 34.648(25) | 36.708(26) | 38.891(27) | 41.203(28) | 43.654(23) |
| f0 | 16.352(12) | 17.324(13) | 18.354(14) | 19.445(15) | 20.602(16) | 21.827(17) |
| f-1 | 8.176(0) | 8.662(1) | 9.177(2) | 9.723(3) | 10.301(4) | 10.914(5) |
아래에 F# / Gb에서 B까지의 음악 건반에 대한 다양한 튜닝에 대한 옥타브 별 예시 주파수 표가 아래에 나와 있다. 표시된 음계는 "동일 단련" 이라고한다.
| 키 | F#/ Gb | G | G#/ Ab | A | A#/ Bb | B |
| f9=fmax | 11838.8(126) | 12543.8(127) | 13289.8(-) | 14,080.0(-) | 14917.2(-) | 15804.0(-) |
| f8 | 5919.9(114) | 6271.9(115) | 6644.9(116) | 7040.0(117) | 7458.6(118) | 7902(119) |
| f7 | 2960.0(102) | 3136.0(103) | 3322.4(104) | 3520.0(105) | 3729.3(106) | 3951(107) |
| f6 | 1480.0(90) | 1568.0(91) | 1661.2(92) | 1,760.0(93) | 1864.7(94) | 1975.5(95) |
| f5 | 739.99(78) | 783.99(79) | 830.61(80) | 880.00(81) | 932.33(82) | 987.77(83) |
| f4=fkey | 369.99(66) | 392.00(67) | 415.30(68) | 440.00(69) | 466.16(70) | 493.88(71) |
| f3 | 185.00(54) | 196.00(55) | 207.55(56) | 220.00(57) | 233.08(58) | 246.94(59) |
| f2 | 92.499(42) | 97.999(43) | 103.83(44) | 110.00(45) | 116.54(46) | 123.47(47) |
| f1 | 46.125(30) | 48.999(31) | 51.913(32) | 55.000(33) | 58.270(34) | 61.735(35) |
| f0 | 23.125(18) | 24.500(19) | 25.957(20) | 27.500(21) | 29.135(22) | 30.868(23) |
| f-1 | 11.563(6) | 12.250(7) | 12.979(8) | 13.750(9) | 14.568(10) | 15.434(11) |
UI 메뉴(701)의 또 다른 옵션은 "다른"을 선택하는 것이며 , 다른 스케일이 LED를 변조하는데 사용될 수있다. 아래 표에 표시된 피타고라스, 전공, 평균 톤및 Werckmeister를 포함한 이러한 스케일은 균등 한 스케일로 261.626Hz에서 중간 C의 주파수를 공유한다.그러나 한 옥타브에 걸친 12 개 반 단계 사이의 상대적인 주파수 관계는 다릅니다.예를 들어, 템퍼링 된 음계에서는 중간 C 위의 A4 톤이 440Hz로 설정되지만 다른 음계에서는 436.05Hz에서 441.49Hz까지 다양한다.
사용자 정의 모드에서, 사용자 인터페이스(UI) 및 결과 작업(UX 사용자 경험)이도 도 55B에 도시되어있다. 여기서 사용자는 "열쇠를 선택하십시오 "메뉴(701)을 선택하고 "다른"를 선택하여 "규모 선택 "메뉴(700)을 엽니다. 그런 다음 사용자 는 메뉴에서 대체 튜닝( 피타고라스, 전공, 평균 톤, 및 Werckmeister, 키 입력라는 제목의 하위 메뉴(702)를 엽니다 . 일단 키(주)가 선택되면, 주파수는 아래의 튜닝 테이블에서 선택되고 "fkey 키 선택"키 레지스터(641)에 로드되며, 이는 후속 적으로 LED 패드로 전송되고 궁극적으로 심볼 클럭 카운터(642)에 로드된다. 예를 들어, Werckmeister 범위에서 "A"키가 선택 되면 437.05 Hz 에서 "A" 값이 Φsym/Φref =(32 ξ fkey)/(5 MHz)에 따라 심볼 클럭 카운터(642)에 로드된다. 따라서, 심볼 카운터는 이 스케일을 기반으로하는 다양한 주파수 사인파가 합성되는 곳으로부터 심볼 레이트 Φsym =(32 ξ fkey)를 생성한다. 예를 들어 f9 = Φsym/ξ9. 키 주파수 fkey 가 Φsym을 생성하는 데 사용되므로 전체 9 옥타브 스케일이 그에 따라 조정된다. 예를 들어 fkey = f4 가 437.05 Hz 로 설정된 경우 f5 = 2f4 = 874.1 Hz, f6 = 4f4 = 1,748.2 Hz, 등이다.
| 노트 | 동등한 단련 | Werckmeister | 노트 | 피타고라스 | 전공 | 평균 톤 |
| C5 | 523.25 | 523.25 | C 5 | 523.25 | 523.25 | 523.25 |
| B4 | 493.88 | 491.67 | B | 496.67 | 490.55 | 489.03 |
| A#/Bb | 466.16 | 465.12 | B b | 465.12 | 470.93 | 468.02 |
| A | 440.00 | 437.05 | A | 441.49 | 436.05 | 437.41 |
| G#/Ab | 415.30 | 413.42 | A b | 413.42 | 418.60 | 418.60 |
| G | 392.00 | 391.16 | G | 392.44 | 392.44 | 391.21 |
| F#/Gb | 369.99 | 367.51 | F # | 372.52 | 367.92 | 365.62 |
| F | 349.23 | 348.83 | F | 348.83 | 348.83 | 349.92 |
| E | 329.62 | 327.76 | E | 331.11 | 327.03 | 327.03 |
| D#/Eb | 311.13 | 310.08 | E b | 310.08 | 313.96 | 312.98 |
| D | 293.66 | 292.37 | D | 294.33 | 294.33 | 292.50 |
| C#/Db | 277.18 | 275.62 | C # | 279.39 | 272.54 | 273.37 |
| C4 | 261.63 | 261.63 | C 4 | 261.63 | 261.63 | 261.63 |
음계는 옥타브 전체에 따라 다르지만 모두 주파수 C에 대해 서로 일치한다. 예를 들어 비교 목적으로 아래 표에 표시된 다섯 번째 옥타브 C5 주파수는 모두 f5 = 525.25 Hz = 2f4 에서 일치 한다. 피타고라스, 전공및, 평균 톤,에서 사용하는 표기법은 샤프 # 및 플랫 b을 사용하는 데있어 Werckmeister 및 균등 한 스케일과 약간 다릅니다. PBT 효능에 대한 튜닝의 정확한 차이에도 불구하고, 과학적 연구는 잘 특성화되지 않았다. PBT 치료의 치료 효과는 분명히 빈도에 따라 다르다는 것을 확인했다. UI 메뉴(701)에서 "Physio"항목이 선택되면, 이러한 의학 연구에서보고 된 치료 적으로 유익하다고보고 된 주파수 척도가 f 키값에 사용된다. 그렇지 않으면, 대신에 도에 표시된 커스텀 버튼이 표시된다. 메뉴(701)에서 56이 선택되면, 맞춤형"키 입력 "메뉴(704)를 포함하는 UX 응답이 나타날 것이다. 키패드에 숫자(예: 444Hz) 를 입력 하고 끝난 버튼을 누르면 fkey 키 선택 레지스터(641) 가 사용자 지정 키 값 444Hz 로 로드되고 심볼 클럭 생성기(642) 로 전송된다.이 값이 Φsym/Φref =(32 ξ fkey)/(5 MHz) 관계에 따라 심볼 클럭 카운터(642)를 사용하여 심볼 클럭 속도를 계산하여 출력 Φsym =(32 ξ fkey)를 생성한다.
개시된 PBT 시스템은 또한 동일한 옥타브 내의 세 개의 주파수 코드를 포함하는 여자 패턴을 발생시킬 수 있다, 즉, 삼인조와 7 번째 로서 임의로 추가 주파수 또는 화음의루트 코드 보다 높은 옥타브. 즉, 삼인조와 7 번째 로서 임의로 추가 주파수 또는 화음의루트 코드 보다 높은 옥타브. 알고리즘 코드 빌더의 블록 다이어그램이은 도 57A에 도시되어있다. 여기에서, fkey 키 선택(642) 에 따라 설정된 튜너(590)는 코드 구성 알고리즘(680)에 공급되는 주파수 Φsym =(32 ξ fkey)를 갖는 심볼 클럭을 생성한다. 코드 빌더는 잘 알려진 수학적 관계를 사용하여 코드 빌더 메뉴(688)에서 선택한 "옥타브, 코드 및 블렌드 선택"입력 681에 따라 다양한 공통 코드 유형의 주파수 구성 요소를 생성한다. 삼인조 코드에는 코드가 구성 될 근음의 옥타브 선택과 구현할 코드 유형(예: 메이저, 마이너, 감소, 증가 또는 사용자 지정)이 포함된다. 쿼드 코드에는 7도, 마이너 7도, 메이저 7도 또는 루트보다 한 옥타브 위에 음이 추가 된 앞서 언급 한 삼인조가 포함된다. 컴포넌트 주파수의 상대적인 진폭 또는 "블렌드"는 또한 화음의 근음, 그 3, 5 및 선택적으로 근음보다 한 옥타브 위의 7도 또는 음의 볼륨을 포함하는 표 688에 지정되어 있다. 작동 코드 구성 알고리즘(680)은 기호 클럭 Φsym의 스케일링 된 부분을 사용하여 4 개의 룩업 테이블(682b, 684, 683 및 682a)을 구동하여 주파수 f ♩ f에서 기본 루트를 갖는 4 개의 사인파를 합성하고 주파수 f ♩ 3에서 세 번째, 주파수 f ♩ 5의 5 분의 1과 주파수 f ♩ t 의 근음(선택에 따라 다름)보다 한 옥타브 높은 7 분음 또는 윗음이다. 3 개 또는 4 개의 주파수는 디지털 이득 증폭기 685A, 686, 687 및 685B에 따라 각각 이득 A ♩ f, A ♩ 3 , A ♩ 5 및 A ♩ t 와 혼합되고 합산 노드(630)에서 혼합되어 g(t)를 생성한다.
코드 에서 음의 정확한 주파수는 선택한 옥타브(681)의 값과 fkey 키 선택(642) 의 값, 즉 이진 캐스케이드 카운터의 튜닝 또는 키에 따라 다릅니다. 이러한 신디사이저 설정은 함께 코드의 기본이라고도하는 주파수 또는 근음을 결정한다. 코드의 나머지 음표는 일반적인 음악 코드의 주파수 비율을 설명하는 다음 표에 따라 코드의 기본 주파수 비율로 계산된다(https://pages.mtu.edu/~suits/chords.html):
코드 빌더는 미리 정의 된 처리 및 세션에서 사용되는 라이브러리 요소일 수 있지만, 코드는 도 57B 의 예시에 도시 된 것과 같은 UI 메뉴를 사용하여 생성 될 수도 있다. 여기서 화음은 코드 선택 화음 메뉴(705)를 주요, 감소 증강 감소 부, 사용자 정의 포함 7 , 마이너 7및 7주코드부터 선택 될 수있다. 사용자 정의 코드를 선택하면 사용자가 코드의 옥타브, 코드의 근음, 세 번째 음을 선택할 수있는 "코드 만들기" 메뉴 706이 열립니다.즉, 다음으로 높은 음, 5도 음, 즉 세 번째로 높은 음, 그리고 선택적으로 루트보다 한 옥타브 위에 음표를 포함할지 여부이다. 루트 메모가 선택되면, 3번, 5번째 및 +1 옥타브 노트 단조 음이 상위 옥타브로 확장하더라도, 오름차순의 주파수에 배치되어있다. 코드의 두 번째 및 세 번째 반전은 가장 낮은 피치를 코드의 근음으로 사용하여 사용자 정의 코드로 입력해야한다. 위쪽 및 아래쪽 화살표를 사용하여 달리 조정하지 않는 한 음표의 볼륨 가중치가 균등한다. 일단 파라미터가 입력되면, 타임 아웃 기간 후 또는 더블 스크린 탭과 같은 다른 수단에 의해 신호가 전달되면, 파라미터는 데이터 테이블(688) 로 형식화되고 결국 사인파가있는 지능형 LED 패드 내의 코드 구성 알고리즘 블록(680)으로 전송된다. 룩업 테이블(677), 디지털 이득 스테이지(678) 및 믹서(630)는 g(t)를 생성한다. 선택 화음 메뉴(705)로부터 다른 메뉴 항목이 선택되는 경우, 사용자가 구성 주파수 성분의 옥타브 및 상대적 진폭 믹스를 선택할 수 있도록 다른 하위 메뉴(도시되지 않음)가 열립니다.그러나 부 메뉴는 마이너, 메이저, 디미니쉬 등의 코드에 존재하는 상대적인 주파수가 정확하게 정의되기 때문에 사용자가 음을 변경할 수 없다.
합성 된 파형 또는 생성 방법에 관계없이 도44의 합성기 블록 다이어그램으로 돌아가서, PWM생성기(555) 가 파일(488)을동기화하기위해 생성하는 데 필요한 PWM 듀티 팩터 변환 ΨP [f(t)]에 대한 값을 수행하려면 파형 g(t)를 처리하여 범위를 0.000에서 1.000 사이로 제한하여 f(t)(553)을 생성해야한다. PWM 변조 펄스의 최대 듀티 팩터는 100 %, 즉 전체 클록 사이클에 대한 1 이므로 1.000 이상의 데이터에 대한 PWM 표현 불가능한다. 따라서 PWM 변환은 0% ≤ΨP [f(t)] ≤100%, 따라서 0.000 ≤f(t) ≤ 1.000으로 제한된다. 자동 범위 지정 동작(584)은 함수 g(t) 를 평균화하면서 데이터 범위와 f(t)를 단위 함수의 범위, 즉 0.000 과 1.000 사이로 제한한다.
이 기능의 예가 도 58A에 나와있다, 사인파(662, 663)및(664)의 합은 코드(669)가된다. 각 사인파는 0.000에서 1.000까지 전체 범위를 확장하지만 코드(669)의 사인파 합은 단위 함수의 전체 범위에 걸쳐 있지 않다. 따라서 코드의 수학적 평균, 특히 0.5는 일정하게 유지되지만 주기적 시변 함수는 0.5 ± 0.5의 전체 범위를 확장하지 않다. 도 58B, 과 같이, 코드(669)는 전체 범위의 74.4 %를 재설정하는 0.13에서 0.87까지만 확장된다. 시변 성분의 진폭을 증가시키기 위해 평균화 함수는 스칼라 Aα의해 증폭된다. Aα 1.344 로 설정 하면 곡선(669)는 코드(689)에 표시된 것처럼 전체 범위로 증가 한다. 함수의 평균 값이 이동하는 것을 방지하기 위해 0.5(1- Aα) 보정 항이 포함되어 클리핑을 방지하기 위해 함수를 0.5 중심에 유지한다. 결과는 합성 된 파형 g(t) 와 동일한 동적 시변 주파수 성분을 갖는 풀 스케일 주기 함수를 갖는 평균값 0.5를 갖는 단위 함수 f(t) 가된다.
도 59는PWM생성기 함수(555) 가 단위 함수 f(t)(553)를 PWM파형 Gsynth(t)(490) 를 설명하는 신스 아웃 파일(488) 로 변환하는 프로세스를 예시한다. 도시 된 바와 같이, 기능 테이블(554)은 각 시간 증분에서 시간 tΦ 대 기능의 값 f(t)에 대한 설명을 포함한다. 예를 들어 tΦ = 5 μs에서 함수 f(t) = 0.5 이고 tΦ = 10 μs에서 함수 값이 f(t) = 0.8 로 변경 될 때까지 해당 값을 유지 한다. 변환 ΨP [f(t)]의 출력은 이 시간 종속 테이블을 시간 ton = 5.00 μs에서 상태가 높아지는 PWM 테이블(489) 로 변경한다, 즉, LED가 켜지고 시간 tΦ = 5.10 μs에 LED가 다시 때까지 시간 tΦ = 5.10 μs가 된다. 0.10 μs의 기간 동안 5.00에서 5.10 까지 켜지고 LED가 다시 켜질 때까지 T = 1/Φx 기간은 5.00에서 5.20 또는 0.20 μs의 지속 시간이기 때문에 펄스의 듀티 팩터는 D = △tΦ /T = 10 μs/20 μs = 0.50 또는 50 % 이면 듀티 계수는 이 간격 동안 그리고 듀티 계수가 0.8 또는 80 %로 전환 될 때 tΦ = 10 μs 까지 함수 f(t) = 0.5 와 같다. 결과적인 신스 아웃 파일(488)은 PWM 펄스 스트링(675)에 그래픽으로 도시되어있다.
변환 ΨP [f(t)]를 사용하는PWM출력(490)의 예는 상수 함수(560)에 대한 PWM 비트 스트림(670)을 포함하는 도 60의 다양한 비 정현파 함수에 대해 보여집니다(여기서 f(t) = 1.000, PWM비트 스트림(671) 톱니 함수(561)의 경우, 삼각형 함수(562)의 경우 PWM 비트 스트림(672). 동일한 PWM 변환 ΨP [f(t)]는 삼각형과 같은 단순한 톤, 기타 또는 바이올린과 같은 스트링, 심볼 충돌과 같은 복잡한 톤 또는 음악을 포함한 모든 오디오 샘플의 오디오 샘플을 인코딩하는 데 사용할 수 있다.
PWM 플레이어 작동
도43의 블록 다이어그램을 다시 살펴 보자. 파형 합성기(483) 의 출력 Gsynth(t) = ΨP [f(t)]는 입력 PWM 플레이어(484) 이다. PWM 플레이어는 Gsynth(t)를 파형 Gpulse(t)(492) 와 결합하여 펄스 스트링 (493)을 생성한다. PWM 플레이어의 기능은 두 가지이다.
위 함수에 대한 진리표는 다음과 같은 논리 의사 코드이다.
만약 Gpulse(t) = 1
그런 다음 PWM 플레이어 산출 = Gsynth(t)
기타 PWM 플레이어 산출 = 0
Gpulse(t)는 PWM스트링 펄스로 구성되므로 파형은 하이 로직 상태와 로우 로직 상태를 번갈아 가며 나타납니다. 특히, 함수 Gpulse(t) = 1, 즉 PWM 펄스(492) 가 하이 또는 로직 "1" 상태 일 때마다 Gsynth(t) 의 디지털 상태 가 PWM 플레이어(484)의 출력에서 정확하게 재현된다. 예를 들어 Gpulse(t) = 1일 때 Gsynth(t) = 1이면 PWM 플레이어(484)의 출력이 높고 Gsynth(t) = 0 이면 PWM 플레이어(484)의 출력이 낮다. 그러나 함수 Gpulse(t) = 0, 즉 PWM 펄스(492) 가 로우 또는 로직 "0" 상태에있을 때마다 Gsynth(t)의 디지털 상태는 0으로 강제 설정되어 다음 입력 Gsynth(t)의상태를 무시한다. 논리적으로 이 기능은 AND 게이트와 동일한다. 수학적으로는 PWM 플레이어(492)의 출력이 Gsynth(t)·Gpulse(t) 제품에 의해 제공되는 디지털 곱셈과 동일한다. PWM 플레이어(492) 의 실제 구현은 하드웨어, 소프트웨어/펌웨어 또는 이들의 일부 조합에서 달성 될 수 있다.
도 61A 에서계략적으로 설명되었듯이, PWM 플레이어(484) 는 PWM 클록 카운터(710), 펄스 폭 변조기(711), 디지털 인버터(712a 및 712b), 및 논리 AND 게이트(713)를 포함한다. PWM 플레이어(491)에 대한 입력에는 클럭 레퍼런스 Φref, 신디사이저산출(488) 및 PWM 플레이어 파라 메트릭(491) 이 포함 된다. 작동 시 기준 클럭 Φref = 5 MHz는 PWM 카운터(710)에 대한 입력으로 주기 Tref = 0.20 μs의 시간 기준을 제공하여 PWM 클럭 ΦPWM = 20 kHz를 생성 한다. 주기TPWM = 5 μs, 기준 클록 Φref 주기보다 250 배 더 긴 펄스 폭 변조기(711)는 PWM 플레이어 파라 메트릭 입력 491에 정의 된 표 714에 따라 만들어진 지속 시간 ton = DPWMTPWM을 변경하는 PWM 펄스(492)의 시퀀스를 생성한다. 예를 들어, 표(714)에서 0에서 180 초까지 Gpulse(t)는 듀티 팩터가 60 % 인 2,836 Hz의 주파수에서 펄스화되고 그 후 펄스 주파수가 584 Hz로 변경된다. 시간 t = 360 초에서 펄스 주파수는 2,836 Hz 로 돌아갑니다. 펄스 스트링(492)의 관점에서, 0 ~ 180 초의 간격 동안 기간 TPWM = 0.43 ms 및 펄스가 ton = DPWMTPWM =(60%)(0.43 ms) = 0.26 ms 하이 상태에있는 기간의 부분 인 온 타임.
펄스의 꺼짐 부분은 toff = TPWM - ton =(0.43 ms) -(0.26 ms) = 17 ms 로 제공된다. 펄스 주파수가 584 Hz로 변경 되면 주기는 1.712 ms로 증가하고 온 타임은 1.027 ms이다. 이러한 펄스 스트링(492)은 표 491에 명시된 동적 조건에 따라 펄스 폭 변조기(711)에 의해 동적으로 생성된다. 게이트된 PWM 펄스 스트링(493)으로 나타낸 PWM 플레이어(484)의 출력은 파형 합성기로부터 출력 된 내장 파형(494)을 포함한다.
펄스 폭 변조기(711)의 동작은 기본적으로 두 개의 순차적 카운터를 포함한다. 하나는 온 시간을 계산하기위한 것이고 다른 하나는 오프 시간을 계산하기위한 것이다. 여기서 ton 간격 동안 Gpulse(t) = 1이고, toff 간격동안 Gpulse(t) = 0 이다. 논리 의사 코드에서, 펄스 폭 변조기(711)의 동작은 다음 서브 루틴을 정의함으로써 설명 될 수 있다 .
서브 루틴 "펄 스 폭 변조기" 루프 시작:
부하 레지스터 펄스 폭 변조기 [△t, TPWM, ton]
카운터 지우기
(1/Φref) 펄스 카운트 시작
루프 시작
만약 카운트(1/ Φref) > △t, 다음 출구 서브 루틴
그밖에
정의 toff =(TPWM - ton)
Gpulse = 1 로 설정
ton 까지 카운트 (1/ΦPWM) 펄스
재설정 Gpulse = 0
toff 까지 카운트 (1/ΦPWM) 펄스
루프 끝
"펄 스 폭 변조기" 라는 제목의 위 서브 루틴은 블록(711) 과 동일한 기능을 수행하는 소프트웨어 의사 코드 설명 이다. 즉, 클럭 Tref = 1/Φref의 카운트가 △t를 초과 할 때까지 지속 시간(TPWM - ton) 동안 로직 1 상태 및 지속 시간 [△t, TPWM, ton] 동안 로직 0 상태에서 디지털 펄스를 교대로 포함하는 간격 △t 동안 루프를 실행한다. 변수 [△t, TPWM, ton]은 테이블 룩업이 다음의 값에 의해 지정되는 다음 예제 실행 가능한 의사 코드에서 설명되지 않은대로 테이블(714) 또는 PWM 플레이어 매개 변수 49에 정의 된 시퀀스에서(행, 열) 쌍, 즉 테이블(행, 열)에 의해 서브 루틴으로 로드된다. 여기서 행은 정의 된 변수이다.
실행 가능한 코드 " 치료 요통"
로드 테이블 [PWM 플레이어 파라 메트릭]
행 설정 = 0
루프 시작
세트 △t = 표((행+1),1) - 표(행,1)
세트 TPWM = 표(행,4)
세트 ton = 표(행, 5)
TPWM = 1 인 경우
그때
집행 종료
그밖에
서브 루틴 호출 "펄 스 폭 변조기" [△t, TPWM, ton]
행 1 씩 증가
루프 끝
설명 된 바와 같이, 위의 실행 가능한 의사 코드는 지속 시간 △t, PWM 펄스주기 TPWM 및 각 루프가 완료된 후 행 번호를 증가시키는 PWM 펄스 온-타임 ton대한 인수를 사용하여 서브 루틴 호출 펄스 폭 변조기에 데이터를 로드하는 테이블(714)를 반복적으로 읽어 행을 증가시킵니다. 예를 들어 행 = 0을 시작할 때 △t는 두 번째 행의 시간과 테이블의 첫 번째 열에있는 첫 번째 행 항목의 차이로 계산된다. 즉, 표(2,1) = 180 초이고 여기서 테이블 표(1,1) = 0 이므로 코드의 첫 번째 루프에서 △t = 180 초이다 . 마찬가지로 첫 번째 행과 네 4번째 열에서 PWM 기간 동안의 데이터는 TPWM = 표(1, 4) = 0.43ms 이고 첫 번째 행과 다섯 5번째 열에서 PWM데이터는 t이다. 테이블 ton = 표(1, 5) = 0.26 ms. 루프의 끝에서 행 번호는 1에서 2로 증가하므로 두 번째 행에서 새 데이터를 읽다. 여기서 △t = [표(3,1) - 표(2,1)] = [360 초 - 180 초] = 180 초, TPWM = 표(2, 4) = 1.712 ms, ton = 표(2, 4) = 1.027 ms이다. 이 프로세스는 TPWM 대한 null 항목이 발견 될 때까지 계속 된다. 즉, TPWM = 표(행,4) = 0 이다.이 시점에서 프로그램 실행이 종료된다. 따라서 설명 된 바와 같이, PWM 플레이어(484) 및 펄스 폭 변조기(711)의 기능은 소프트웨어 또는 하드웨어 또는 이들의 일부 조합을 사용하여 실행될 수있다.
예를 들어, PWM 플레이어(484) 의 기능은 61B 에 개략적으로 표현된다. 세트/초기화 플립 - 플롭 또는 S/R 래치(720), ton및 toff 카운터(721, 722), 기동 저항(733) 뿐만 아니라, AND 게이트(723, 724 및 725) 인버터 그리고 ton및 toff 레지스터(726 및 727). 동작시, 시동 저항기(733)는 Q 출력을 로직 하이 또는 "1" 상태로 설정하는 S/R 래치(720)의 S 입력을 끌어 올린다. 이 0에서 1 로의 논리 전이의 상승에지는 톤 레지스터(726)에서 카운터로 데이터를 복사하는 톤 카운터(721)의로드 기능을 작동시킨다. Q 출력의 로직 하이 상태는 또한 AND 게이트(723)에 대한 입력이고, 그 반대 상태인 인버터(725)의 출력은 AND 게이트(724)에 입력 된 로직 "0"을 제공한다.
클록 ΦPWM으로부터의 그러한 클록 펄스는 AND 게이트(723)를 통해 카운터(721) ton 로 라우팅 되지만 AND 게이트(724)에 의해 차단되어 toff 카운터(722)에 도달하지 못하도록 차단된다 . 따라서 톤 카운터(721)는 기간 ton 동안 카운트 다운한다. 카운트 다운 동안, 톤 카운터(721)의 출력은 논리 "0" 상태로 유지되고 S/R 래치(720)에 영향을 미치지 않는다. 동시에, 토프 카운터(722)의 클록 입력 동작이없는 것은 중단된다. 연관된 타이밍 다이어그램을 참조하면, Tx에서(Tx + ton) 까지의이 간격 동안 , PWM 클록 ΦPWM(728)은 계속 카운팅하고, S/R 래치(720)에 대한 R-입력을 포함하는 리셋 신호(729)는 로우로 유지되고, 설정 신호(730) 은 다음을 포함한다. S/R 래치(720)에 대한 S-입력은 낮게 유지되고(도시되지 않은 시작 펄스 제외 ), 출력 Gpulse(t)(731)는 높게 유지된다.
카운터(721) ton 가 간격 ton의 카운트 다운을 완료 하면, 카운터의 출력은 리셋 펄스(734)에 의해 도시 된 바와 같이 순간적 으로 높아진다. S/R 래치(720)의 R 입력에 대한 상승 에지는 출력 Q를 논리 "0"으로 재설정하고 PWM 클록 ΦPWM 이 AND 게이트(723)를 통과하여 래칭 카운터(721) ton 구동 하지 못하도록한다. 동시에 Q의 하강 에지 출력은 toff 레지스터(727 데이터) 의 부하 를 toff 카운터(722) 로 트리거하는 인버터(725)의 출력에 상승 에지를 생성한다. AND 게이트(724)에 대한 로직 하이 입력은 ΦPWM 클록을 toff 카운터(722) 로 라우팅 할 수있게 한다. 관련 타이밍 다이어그램에서,(Tx + ton)에서(Tx +TPWM), 까지이 간격 동안 PWM 클록 ΦPWM(728)은 계속 카운팅하고 S/R 래치 720에 대한 R- 입력을 포함하는 리셋 신호(729)는 로우로 유지된다(예외 간격의 시작에서 리셋 펄스(734)), S/R 래치(720)에 대한 S-입력을 포함하는 설정 신호(730)는 로우로 유지되고, 출력 Gpulse(t)(731)는 로우로 유지된다. toff 카운터가 toff 간격 후에 0으로 카운트 다운 되면 그 출력은 S/R 래치(720)의 Q 출력을 논리 "1" 상태로 다시 토글하는 짧은 설정 펄스(732)를생성하여 ton에서 현재 값 을 로드한다 . 카운터(721)의 ton 726을 등록 하고 전체 프로세스를 다시 시작한다.
도시 된 바와 같이, Gpulse 출력(731)은 ton = DPWM TPWM 동안 로직 하이 상태를 toff =(1-DPWM) TPWM 동안 로직 로우 상태로 토글한다 . 세트 펄스(732) 가 트리거 될 때마다, ton의 현재 값 레지스터(726) 가 ton 카운터(721)에 로드된다. 마찬가지로 리셋 펄스(734) 가 트리거 될 때마다, toff의 현재 값 레지스터(727)의 현재 값은 toff 카운터 722으로 로드된다. 이러한 방식으로, PWM 플레이어 파라 메트릭 파일(491)은 PWM 플레이어의 주파수 및 듀티 팩터를 동적으로 변경하여 소프트웨어 등가 구현과 동일한 파형을 생성할 수 있다. 스타트 업 동안 S-입력을 S/R 래치(720) 로 하이로 끌어 당기는 데 사용되는 저항기(733)는 높은 저항을 가지며 스타트 업이 종료되고 회로에 대한 전력이 안정화되면 toff 카운터(722) 에서 출력되는 로직 로우 상태를 극복 할 수 없다..
결론적으로, PWM 플레이어에서 주파수 fPWM 및 해당 듀티 팩터 DPWM 은 특정 재생 파일에 따라 시간이 지남에 따라 변경되어 다양한 기간의 ton및 toff 펄스의 PWM 시퀀스를 정의한다 . 펄스 폭 변조기의 펄스 주파수 fPWM = 1/TPWM은 변조기 를 구동하는 데 사용되는 PWM 클록 ΦPWM = 20 kHz 보다 주파수가 낮다. 또한 PWM 주파수 fPWM은 파형 합성기 블록 의 PWM 생성기 ΨP [f(t)]에서 사용되는 오버 샘플링 된 클록 Φsym 보다 훨씬 낮다 즉, 1/ Φsym >> 1/ ΦPWM ≥fPWM.
LED 드라이버 작동
분산된 PBT 시스템의 LED 플레이어에서 세 번째 단계는 LED 드라이버 회로이다. 도43에 도시 된 바와 같이, LED 드라이버(485) 가 입력 Gsynth(t)·Gpulse(t)를 선택적인 시간 종속 기준 전류(496) 와 함께 하나 이상의 아날로그 제어 신호 , 즉 LED 드라이브 스트림(497) αIref(t)·Gsynth(t)·Gpulse(t) 와 동일한 총 신호는 예제 파형(498) 로 나타낸 것처럼 수많은 LED 스트링의 전류를 제어하는 데 사용된다.
LED 드라이버 동작의보다 상세한 내용은 도 62 의 LED 드라이버(485)의 블록도에 도시되어있다. 도은 2 개의 PWM 펄스 스트링 입력 IN1 (493) 및 IN2(750) 과 LED 스트링(743a 및 743b)를 구동하기위한 2 개의 출력만을 보여 주지만, 예를 들어 합성 된 파형의 임의의 수는 PBT 분야의 숙련자에게 이해 될 것이다. 1 ~ 16 개가 필요할 수 있으며, LED 스트링의 수는 n 1 ~ 36 개(또는 대형 장치의 경우 더 많음)까지 다양 할 수 있지만, 더 작은 LED 패드의 경우 스트링 수는 8 ~ 24 개이다. 또한 직렬 연결된 LED의 수 "m"은 전체 직렬 연결이 제대로 작동하는 데 +VLED 보다 큰 전압이 필요하지 않을 정도로 오랫동안 문자열마다 다를 수 있음을 이해한다.
도시 된 바와 같이 LED 드라이버(485)는 입력 당 2 개의 버퍼를 포함 한다. 예를 들어 IN1 은 인버터(744a 및 744b)를 필요로 하고 IN2 는 인버터(745a 및 745b)를 필요로하며 PWM 클록 카운터(710), LED 패드 컨트롤러(747), 출력 ILED1, ILED4, ??의 다중 채널을 포함한다. 여기서 각 채널 은 제어된 전류 소스 또는 싱크를 포함하고 선택적으로 D/A 컨버터 및 관련 Iref 데이터 레지스터를 포함한다. 예를 들어, 도시 된 ILED1 출력은 LED 스트링(743a)을 구동하는 제어 된 전류 싱크(740s), 기준 전류 Iref1생성하는 D/A 컨버터(741a), 및 연관된 Iref1 데이터 레지스터(742a)를 포함한다. 유사하게, ILED4 출력은 LED 스트링(743d)을 구동 하는 제어 된 전류 싱크(740d), 기준 전류 Iref4 생성하는 D/A 컨버터(741d) , 및 관련 Iref4데이터 레지스터(742d)를 포함한다. 선택적 크로스 점 행렬(746)은 동적으로 할당하기 위해 사용하고, 지도, 입력 IN1, IN2, 출력에 ILED1, ILED2, ILED3, ILED4, ILED??필요에따라'.... PWM 파형 입력 외에도 Gsynth(t)·Gpulse(t) LED 드라이버(485)는 LED 드라이버 매개 변수 파일(749) 및 기준 클럭 Φref 또한 필요하다.
작동시 입력 파형은 할당 된 LED 스트링의 전류를 동적으로 제어하는 출력 채널에 매핑 된다. 예를 들어, 파형(493)은 IN1입력 된 다음 교차점 스위치(746)를 통해 전류 싱크(740a) 및 다른 채널(도시되지 않음) 에 대한 디지털 En1 입력에 매핑된다. 첨부 된 범례에 자세히 설명 된대로 교차점 스위치의 검은색 원은 닫힌 스위치, 즉 연결을 나타내고 열린 원은 연결 없음, 즉 개방 회로 를 나타냅니다. 유사하게, 파형(750) 은 IN2입력 된 다음 교차점 스위치(746)를 통해 전류 싱크(740d) 및 다른 채널(도시되지 않음) 에 대한 디지털 En2 입력에 매핑된다. 동시에, PWM 클록 ΦPWM 의해 동기화 된 바와 같이, 아날로그 신호 Iref1은 전류 싱크(740a)에 공급되고 아날로그 신호 Iref4는 전류 싱크(740d)에 공급된다. 전류 Iref1및 Iref4 는Iref1및 Iref4 레지스터 742A 및(742d)에 로드 된 디지털 값과 대응하는 D/A 변환기(741a 및 741d)에 의해 설정된다. 결과 파형(748a 및 748d)은 전류 ILED1 = αIref1, ILED4 = αIref4 이다. 전류 싱크(또는 대안 적으로 전류 소스)의 설계, 구현 및 동작은도(20a)에서(23a) 까지 예시에서 설명된다. LED가 드라이버 기능은 또한 제 출력에 입력을 매핑하는, 두 단계에서 소프트웨어를 사용하여 지정되고 실행될 수있다, 예를 들어
"I/O 매핑"설정
En1 = IN2
En4 = IN1
En5 = IN2
이 매핑을 동적으로 변경할 수 있지만 매핑은 처리 단 한 번만 실행되고 처리 내내 변경되지 않은 상태로 남을 가능성이 높다. 대부분의 경우 단일 입력 만 사용된다. 현재 각 채널의 전류에 대한 실행 코드는 상수 값으로 고정 될 수 있다.
"출력 전류"를 설정한다.
ILED1 = 20 mA
ILED4 = 20 mA
ILED5 = 20 mA
제조 교정시, 에러 항 또는 곡선 Icalib는 예를 들어, 각 채널에 대한 비 휘발성 메모리에 저장된다 Icalib1 = 1.04 mA, Icalib4 = -0.10 mA, Icalib4 = 0.90 mA. LED가 패드는 또한 저장 미러 비의 값,를, 예를 들면 α = 1/β = 1,000,1000 하기, 밀리 암페어의 출력 전류를 의미하는 것은 대응하는 마이크로 암페어 기준 전류를 필요로한다. 재생을 시작하기전에 패드 μC 는 각 채널에 대한 Iref 값을 계산하고 저장한다 .
Iref1 = [ILED1 + Icalib1]/ α = [20 mA +(1.04 mA)] /106 = 21.04 μA
Iref4 = [ILED4 + Icalib4]/ α = [20 mA +(-0.10 mA)] /106 = 19.99 μA
Iref5 = [ILED5 + Icalib5]/ α = [20 mA +(0.90 mA)]/106 = 20.90 μA
Iref 값은 프로그램 실행 전에 휘발성 메모리의 Iref 레지스터(742a, 742d, 742e) 등에 동등한 디지털 형식으로 저장된다. 목표 LED 전류의 값이 변경되면 레지스터 값은 프로그램 실행 전에 덮어 쓰거나 처리가 진행됨에 따라 동적으로 "즉석"으로 덮어 쓸 수 있다. 예를 들어, 실행 가능한 의사 코드를 사용하여 동적 LED 드라이브는 다음을 포함 할 수 있다.
실행 가능한 코드"치료 허리 통증"
로드 표"드라이브" [LED 드라이브 매개 변수]
로드 표" 캘리브 " [LED 캘리브레이션]
세트 α = LED 구성 [행,열]
행 설정 = 0
루프 시작
양수인 △t = 표"드라이브" ((행+1),1) - 표"드라이브" (행,1)
△t = 0 인 경우
그때
실행 종료
그밖에
세트
Iref1 = [표"드라이브"(행,2) + 표"캘리 브"(1,1)] / α
Iref4 = [표"드라이브"(행,5) + 표"캘리 브"(4,1)] / α
Iref4 = [표"드라이브"(행,6) + 표캘리 브"(5,1)] / α
테이블 "드라이브"에 대한 (1/ΦPWM) 펄스 카운트((행+1), 1)
행 1 씩 증가
루프 끝
실행 중에 각 채널에 대한 Iref값은 [ILED + Icalib]/ α에 의해 설정된다. 여기서 ILED1 = "드라이브"(행,2), ILED4 = "드라이브"(행,5) 등이다. 열 2 셀에는 ILED2 대한 LED 전류 드라이브 데이터가 포함 열 5에는 ILED4데이터 등이 포함된다. 행의 값은 치료를 위한 다양한 간격을 정의하는 데 사용된다. 예를 들어 최대(540) 초까지 20mA를 전도 한 후 전송한다 23 mA.
| 행 | 열1, 시간 | 열2: ILED1 | 열3: ILED2 | 열4: ILED3 | 열5: ILED4 | 열6: ILED5 |
| 1 | 0 | 20 mA | 20 mA | 15 mA | 20 mA | 20 mA |
| 2 | 180 | 20 mA | 20 mA | 15 mA | 20 mA | 20 mA |
| 3 | 540 | 23 mA | 20 mA | 20 mA | 23 mA | 23 mA |
| 4 | 900 | 23 mA | 20 mA | 20 mA | 23 mA | 23 mA |
| 5 | 900 | 치료 종료 | ||||
모든 채널이 동일한 전류를 전달하는 경우 아래에 표시된 것처럼 채널 특정 열을 테이블에서 제거 할 수 있다.
| 행 | 열1, 시간 | 열2: ILED |
| 1 | 0 | 20 mA |
| 2 | 180 | 20 mA |
| 3 | 540 | 23 mA |
| 4 | 900 | 23 mA |
| 5 | 900 | 끝내다 |
프로그램은 또한 표 대신 함수를 호출 할 수있다, 예를 들어 치료 두통 예에서
실행 가능한 코드 "치료 두통"
로드 표"캘리브"[LED 캘리브레이션]
설정 α = LED 구성 [행,열]
fLED = 5.5 로 설정
(1/Φref) 펄스 카운트 시작
t = 0으로 설정
루프 시작
t = t+(1/Φref) 로 설정
t ≥tend 이면
그때
Iref = 0으로 설정
그밖에
ILED(t) = [20 mA] [0.5 +0.5sin(2πfLED t)]
"채널 별 기준 전류" 설정
Iref1 = [ILED(t) + 표"calib"(1,1)] / α
Iref4 = [ILED(t) + 표"calib"(4,1)] / α
Iref4 = [ILED(t) + 표"calib"(5,1)] / α
루프 끝
앞의 예에서 20 mA 사인파는 Φref 클럭(또는 선택적으로 그 배수 )을 사용하여 정의 된 주파수(예: 5.5 Hz) 를 갖는 기준 전류 ILED(t)에 대한 수학적 함수에 의해 생성된다. 각 사례에서 원하는 출력 전류 ILED (t)는 미러 비율 α에 의해 대응하는 기준 전류 Iref1 레지스터(742a, 742, 742e) 등으로 변환되기 전에 보정 테이블 데이터에 의해 채널별로 보정된다. "설정t = t+(1/Φref)," 명령에 따라 시간 t의 각 루프가 기간(1/Φref) 만큼 증가 하고 합계가 변수 t에 다시 저장되어 이전 값을 덮어 씁니다. 따라서 변수는 프로그램의 각 루프와 함께 증가하는 클럭 역할을한다 . 클록은조건 t ≥ tend 이 충족 될 때까지 TLED = 1/fLED의 고정 된 주기로 사인파를 계속 계산하고 반복적으로 생성한다 .
분산 PBT 시스템의 LED 플레이어
도 43의 LED 재생 동작에서, 파형 합성기(483), PWM 플레이어(484) 및 LED 드라이버(485)의 시퀀스는 LED 드라이브 스트림(497)을 생성한다. 재생 동작에서, 파형 합성은 오디오 주파수 스펙트럼보다 상당히 높은 클럭 주파수 Φsym에서 수행된다. 즉, 여기서 Φsym >> 20 kHz, PWM 플레이어(484)에서 사용하는 PWM 클럭 ΦPWM과 LED 플레이어 (485)에서 사용하는 LED 클럭 ΦLED는 ΦPWM ≤ 20 kHz 및 ΦLED ≤ 20 kHz 인 오디오 스펙트럼에서 작동 한다. 요약하면 LED 플레이어 작동에는
도63A ~ 도65 은 다양한 파형에 대해 개시된 LED 플레이어의 기능성을 보여주는 예를 나타낸다.
도 63A는 ΨP [f(t)] = 100%인 일정한 시간 불변 Gsynth 파형(762) 을 초래하는 상수 f(t) = 1 함수(761) 를 예시한다. 이어서 상수 ΨP [f(t)]에 PWM 펄스 스트링(773a) 과 D = 50% 를 곱하여 Gsynth(t)·Gpulse(t)를 포함 하는 펄스 스트링(774a)을 생성한다. 20 mA를 생성하기 위해 상수 기준 (781a)를 곱하면 결과 파형 ILED = αIref(t)·Gsynth(t)·Gpulse(t)는 50% 듀티 팩터와 10 mA의 평균 전류를 갖는 20 mA 피크 구형파 (802a) 로 구성 된다.
도 63B는 ΨP [f(t)] = 100%인 일정한 시간 불변 Gsynth 파형(762)을 초래하는 상수 f(t) = 1 함수(761)를 예시한다. 이어서 상수 ΨP [f(t)]에 PWM 펄스 스트링(773b) 과 D = 20%를 곱하여 Gsynth(t)·Gpulse(t) 값을 갖는 펄스 스트링(774b)을 생성한다. 50mA를 생성하기 위해 상수 참조 781b를 곱하면 결과 파형 ILED = αIref(t)·Gsynth(t)·Gpulse(t)는 20% 듀티 팩터와 10mA의 평균 전류를 갖는 20mA 피크 구형파(802b) 로 구성된다.
도 63C는 ΨP [f(t)] = 100%인 일정한 시간 불변 Gsynth 파형(762)을 초래하는 상수 f(t) = 1 함수(761)를 예시한다. 이어서 상수 ΨP [f(t)]에 PWM 펄스 스트링(773c)을 곱하여 D = 95% 로 Gsynth(t)·Gpulse(t)를 포함 하는 펄스 스트링(774c)을 생성한다. 상수 참조 (781c)를 곱하여 10.6 mA를 생성한다. 결과 파형 ILED = αIref(t)·Gsynth(t)·Gpulse(t) 는 95 % 듀티 계수가 95 %이고 평균 전류가 10mA 인 10.6mA 피크 구형파(802c) 로 구성된다.
도 63D는 ΨP [f(t)] = 100% 인 상수 시간 불변 Gsynth 파형(762)을 초래하는 상수 f(t) = 1 함수(761)를 도시한다. 그런 다음 상수 ΨP [f(t)]에 PWM 펄스 문자열(773a) 와 D = 50%를 곱하여 값 Gsynth(t)·Gpulse(t)를 갖는 펄스 문자열 (774a)를 생성한다 . 단계식 기준(781d)를 곱하여 25 %에서 25 mA까지 단계적으로 20 mA를 생성한다 . 결과 파형 ILED = αIref(t)·Gsynth(t)·Gpulse(t)는 20 mA 피크 제곱으로 구성된다. 듀티 팩터가 50% 이고 평균 전류가 10 mA 인 웨이브(802c)는 듀티 팩터가 50% 이고 평균 전류가 112.5 mA 인 25 mA 피크 구형파까지 스테핑된다.
도 63E는 ΨP [f(t)] = 100% 인 상수 시간 불변 Gsynth 파형(762)을 초래하는 상수 f(t) = 1함수(761)를 도시한다. 그런 다음 상수 ΨP [f(t)]에 상수 값 771과 D = 100% 이다. 펄스 기준 782를 곱하여 20mA 구형파를 생성하면 결과 파형 ILED = αIref(t)·Gsynth(t)·Gpulse(t)는 듀티 계수가 50 %이고 평균 전류가 다음과 같은 20mA 피크 구형파(802a) 와 10mA로 구성된다.
도63F는 ΨP [f(t)] = 100% 인 상수 시간 불변 Gsynth 파형(762)을 초래하는 상수 f(t) = 1함수(761)를 도시한다. 그런 다음 상수 ΨP [f(t)]에 상수 값 771과 D = 100%를 곱하여 상수 값 (772)를 생성한다. 여기서 Gsynth(t)·Gpulse(t) = 100% 이다. 정현파 기준 783을 곱하여 20 mA 사인파를 생성한다. 결과 파형 ILED = αIref(t)·Gsynth(t)·Gpulse(t)는 평균 전류가 10 mA 인 20 mA 사인파(803a) 로 구성된다.
도63G 는 상수 f(t) = 1 함수(761)를 나타내어 일정한 시간 불변 Gsynth 파형(762)을 생성하며, 여기서 ΨP [f(t)] = 100% 이다. 그런 다음 상수 ΨP [f(t)]에 상수 값(771)과 D = 100 % 를 곱하여 상수 값 (772)를 생성한다. 여기서 Gsynth(t)·Gpulse(t) = 100% 이다. 아날로그-디지털 샘플(784a)를 곱하여 피크 값이 20mA 인 기타 현을 생성한다. 결과 파형 ILED = αIref(t)·Gsynth(t)·Gpulse(t) 는 평균 전류가 10 mA 인 20 mA 샘플 (804a) 로 구성 된다.
도 63H는 ΨP [f(t)] = 100% 인 상수 시간 불변 Gsynth 파형(762)을 초래하는 상수 f(t) = 1함수(761 )를 도시한다 . 그런 다음 상수 ΨP [f(t)]에 상수 값(771) 과 D = 100%를 곱하여 상수 값 (772)를 생성한다. 여기서 Gsynth(t)·Gpulse(t) = 100% 이다. 아날로그-디지털 샘플(784b)를 곱하여 피크 값이 20 mA 인 심벌즈 크래쉬를 생성하면 결과 파형 ILED = αIref(t)·Gsynt(t)·Gpulse(t)는 평균 전류가 10 mA샘플(804b) 로 구성된다.
도 64A 는 정의 된 기간 Tsynth를 갖는 연속적으로 변화하는 PWM 펄스 스트링 파형(764) 으로서 Gsynth = ΨP [f(t)]를 초래 하는 f(t) = sin(ft) 의 정현파 함수(763)를 예시한다. 그런 다음 PWM 문자열 ΨP [f(t)]에 상수 값 771과 D = 100 %를 곱하여 Gpulse(t)를 포함하는 디지털 펄스 스트링을 생성한다. 사인파의 PWM 표현(775)을 포함하는 Gpulse(t). 20mA를 생성하기 위해 상수 기준(781a)를 곱하면 결과 파형 ILED = αIref(t)·Gsynth(t)·Gpulse(t)는 평균 전류가 10mA 인 50% 인 20mA 피크 사인파(803a) 로 구성된다.
도 64B 는 정현파 함수(763)를 도시하며, 여기서 f(t) = sin(ft) 이고, 그 결과 Gsynth = ΨP [f(t)] 가 정의된주기 Tsynth를 갖는 연속적으로 변화하는 PWM 펄스 스트링 파형(764)으로 생성된다. 그런 다음 PWM 스트링 ΨP [f(t)]에 상수 값(771)과 D = 100%를 곱하여 사인파의 PWM 표현(775)을 포함하는 디지털 펄스 스트링 Gsynth(t)·Gpulse(t)를 생성한다. 단계 식 기준(781d)를 곱하여 25%에서 25 mA까지 단계적으로 20 mA를 생성하면 결과 파형 ILED = αIref(t)·Gsynth(t)·Gpulse(t)는 20 mA 피크 사인파(803b)를 포함한다. 10mA의 50 % 평균 전류는 112.5 mA의 50 % 평균 전류로 25 mA 피크 사인파까지 스테핑된다.
도 64C 는 Gsynth = ΨP [f(t)]에 의해 정의 된주기 Tsynth를 갖는 연속적으로 변화하는 PWM 펄스 스트링 파형(764)으로 변환 된 정현파(763) 의 코드를 도시한다. 그런 다음 PWM 스트링 ΨP [f(t)]에 상수 값(771) 과 D = 100%를 곱하여 디지털 펄스 스트링 Gsynth(t)·Gpulse(t) 는 사인 코드의 PWM 표현(776) 을 포함한다. 웨이브. 20 mA를 생성하기 위해 일정한 기준(781a)를 곱하면 결과 파형 ILED = αIref(t)·Gsynth(t)·Gpulse(t)는 10mA의 평균 전류가 50 % 인 20mA 사인파 코드(803c) 로 구성된다.
도 64D 는 Gsynth = ΨP [f(t)]에 의해 정의 된 주기 Tsynth를 갖는 주기적으로 변화하는 PWM 펄스 스트링 파형(767)으로 변환 된 톱니파(763) 를 도시한다. PWM 스트링 ΨP [f(t)]는 D = 100% 로 상수 값(771) 과 곱 해져 디지털 펄스 스트링 Gsynth(t)·Gpulse(t) 톱니파의 PWM 표현(777)을 포함하는를 생성한다. 20 mA를 생성하기 위해 상수 기준(781a)를 곱하면 결과 파형 ILED = αIref(t)·Gsynth(t)· Gpulse(t)는 평균 전류가 10 mA 인 50% 인 20 mA 톱니파(804) 로 구성된다.
도 64E는 Gsynth = ΨP [f(t)]에 의해 정의 된주기 Tsynth를 갖는 주기적으로 변화하는 PWM 펄스 스트링 파형(769a) 으로 변환 된 기타 스트링(768a)의 오디오 샘플을 예시한다. PWM 스트링 ΨP [f(t)]는 D = 100%를 갖는 상수 값(771) 과 곱 해져 디지털 펄스 스트링 Gsynth(t)·Gpulse(t) 톱니파의 PWM 표현(779a)을 포함하는 를 생성한다. 20 mA를 생성하기 위해 상수 기준(781a)를 곱하면 결과 파형 ILED = αIref(t)·Gsynth(t)·Gpulse(t)는 평균 전류가 10 mA 인 50% 인 20 mA 오디오 샘플(805a) 로 구성된다.
도 64F는 Gsynth = ΨP [f(t)]에 의해 정의 된 기간을 갖는 주기적으로 변화하는 PWM 펄스 스트링 파형(769a)으로 변환 된 기타 스트링(768a)의 오디오 샘플을 예시한다. 그런 다음 PWM 스트링 ΨP [f(t)]에 상수 값(771) 과 D = 100 %를 곱하여 디지털 펄스 스트링 Gsynth(t)·Gpulse(t) 기타 스트링의 PWM 표현(779a)을 포함하는 를 생성한다. 20 mA를 생성하기 위해 상수 기준(781a)를 곱하면 결과 파형 ILED = αIref(t)·Gsynth(t)·Gpulse(t)는 평균 전류가 10 mA 인 50% 인 20 mA 오디오 샘플(805a) 로 구성된다.
도 64F는 Gsynth = ΨP [f(t)]에 의해 정의 된 기간을 갖는 주기적으로 변화하는 PWM 펄스 스트링 파형(769b)으로 변환 된 심벌즈 충돌(768b)의 오디오 샘플을 예시한다. 그런 다음 PWM 스트링 ΨP [f(t)]에 상수 값(771) 과 D = 100%를 곱하여 디지털 펄스 스트링 Gsynth(t)·Gpulse(t)는 심벌즈 충돌의 PWM 표현(779b)을 포함한다 20 mA를 생성하기 위해 상수 기준(781a)를 곱하면 결과 파형 ILED = αIref(t)·Gsynth(t)·Gpulse(t)는 평균 전류가 10 mA 인 50%의 20 mA 오디오 샘플(805b) 로 구성된다.
도 65 는 정의 된주기 Tsynth를 갖는 연속적으로 변화하는 PWM 펄스 스트링 파형(764) 으로서 Gsynth = ΨP [f(t)]를 초래하는 사인 곡선 함수(763)를 도시한다. 그런 다음 PWM 스트링 ΨP [f(t)] 에 고정주기의 PWM 펄스(771d) 를 곱하여 D = 67% 로 디지털 펄스 스트링 Gsynth(t)·Gpulse(t) 절단 된 PWM 표현을 포함하는 (778) 낮은 주파수 PWM 펄스에 의해 게이트 된다. 30mA를 생성하기 위해 상수 기준(781a)를 곱하면 결과 파형 ILED = αIref(t)·Gsynth(t)·Gpulse(t)는 평균 전류가 10mA 인 30mA 사인파 코드(803e) 로 구성된다.
PBT 치료를, 실행하기 위해 특정 LED 재생 파일 뒤에 먼저 LED 플레이어가 LED 패드에 PBT 제어기에서 다운로드되어 실행된다. LED 플레이어가 다운로드되면 새로운 치료법을 선택할 때마다 LED 플레이어를 다시 로드 할 필요가 없다. 플레이어가 LED 패드의 휘발성 메모리에 남아있을 때까지 새 재생 파일을 반복적으로 로드하고 새 치료 또는 세션을 실행할 수 있다. 그러나 PBT 시스템을 끄거나 PBT 컨트롤러에서 LED 패드를 분리하면 LED 패드의 휘발성 메모리에서 LED 플레이어 소프트웨어가 지워지고 LED 재생 파일을 실행하고 치료 또는 세션을 수행 시작하기 전에 패드에 다시 설치해야한다. LED 플레이어 파일을 보안을 위해 비 휘발성 메모리에 저장하여 프로그램 삭제 문제를 피할 수 있지만 비 휘발성 EEPROM 또는 플래시보다는 SRAM 또는 DRAM과 같은 휘발성 메모리에서 프로그램을 오른쪽으로 지정하는 것이 좋다. 그런 식으로 프로그램의 내용을 리버스 엔지니어링하려는 모든 시도는 전원 중단과 함께 손실되며 실행 코드의 즉각적인 손실로 인해 프로그램을 추출하려는 해커의 노력이 방해를받다.
도 66에 도시 된 바와 같이, 페이로드 데이터(831)를 포함하는 LED 재생 파일(830)은 휘발성 메모리(832) 로 전송된다. 그 후 페이로드는 압축 해제되어 파형 프리미티브(487) 및 파형 합성기(833)에로드 된 파형 합성기 매개 변수(486), PWM 플레이어(834)에 로드 된 PWM 플레이어 매개 변수(491) 및 LED 드라이버(835)에로드 된 드라이버 파라미터(749)를 추출한다. 도(66)에서와 같이, 페이로드 데이터(831)를 포함하는 LED 재생 파일(830)은 휘발성 메모리(832)로 전송된다.그 다음 페이로드는 압축 해제되어 파형 합성기(833)에로드 된 파형 프리미티브(487) 및 파형 합성기 파라 메트릭(486), PWM 플레이어(834)에로드 된 PWM 플레이어 파라 메트릭(491) 및 LED 드라이버(835)에 로드 된 LED 드라이버 파라 메트릭(749)을 추출한다. 페이로드 데이터(831)의 내용의 예가 도(67)에 도시된다. 파형 프리미티브(487), 파형 합성기 파라 메트릭(486), PWM 플레이어 파라 메트릭(491) 및 LED 드라이버 파라 메트릭(749)의 내용을 포함한다. 페이로드 데이터(831)의 내용의 예가도 3에 도시된다. 파형 프리미티브(487), 파형 합성기 파라 메트릭(486), PWM 플레이어 파라 메트릭(491) 및 LED 드라이버 파라 메트릭(749)의 내용을 포함하는 67. 파형 합성기 파라미터(486)는 특정 처리 또는 세션, 즉 명령 파일을 실행하는 데 필요한 정보를 포함한다. 파형 합성을위한 일반 지침 파일에는 다음이 포함된다.
동작시에 파형 합성기 파라미터(487)에 의해 지정된 재생 파일에 의해 요구되는 파형 프리미티브(486) 만이 LED 패드로 다운로드된다. 다운로드 가능한 프리미티브 라이브러리(487)는 예를 들어 24, 46, 96, 198 또는 360- 포인트 또는 16-비트 해상도를 사용하는 다양한 해상도 ξ 에서 사인파 프리미티브의 선택을 포함한.예를 들어 ξ = 96 인 다른 라이브러리 구성 요소에는 한 옥타브 f와 2f의 두 개의 사인파, f와 4f의 두 옥타브, 또는 f와 16f에서 4 옥타브 떨어져 있거나, 또는 f 와 32f에서 5 옥타브 떨어져있을 수 있는 구성된 이중 옥타브 코드를 포함하는 코드가 포함된다.
다른 옵션으로는 두 옥타브에 걸친 [f, 2f, 4f] 와 같은 트라이 옥타브 코드를 포함한다; 3 옥타브에 걸쳐있는 [f, 2f, 8f] 또는 [f, 4f, 8f] 또는 예를 들어 [f, 2f, 16f], [f, 4f, 16f] 또는 [f, 8f, 16f] 로 4 옥타브에 걸쳐 있음. 기타 3 화음에는 장조, 단조, 감소 및 증강 코드가 포함된다(예: [f, 1.25f, 1.5f], [f, 1.2f, 1.5f], [f, 1.2 f, 1.444f]). 트라이어드는 근음 한 옥타브 위에 음표를 포함하여 쿼드 코드로 수정할 수 있다.
PWM 플레이어 매개 변수 파일(491)은 상수 또는 펄스 모드에 대한 설정을 포함한다. 펄스 모드에서 재생 파일은 일련의 PWM 주파수 fPWM과 해당 듀티 팩터 DPWM 대 재생 시간으로 구성된다, 이에 따라 다양한 기간의 ton및 toff의 PWM 펄스 시퀀스를 정의한다. 펄스 폭 변조기의 펄스 주파수 fPWM은 변조기를 구동하는 데 사용되는 PWM 클록 ΦPWM = 20 kHz보다 주파수가 낮다.
펄스 폭 변조기의 펄스 주파수 fPWM은 변조기를 구동하는 데 사용되는 PWM 클록 ΦPWM = 20 kHz 보다 주파수가 낮다. 결론적으로, PWM 플레이어 작동에서 PWM 주파수 fPWM은 PWM 매개 변수 파일(491)에 지정된 재생 프로그램에 따라 달라지지 않다. 주파수 fPWM 은 대부분의 경우 클럭 ΦPWM만큼 높을 수 있지만 더 낮다. 그 fPWM ≤ ΦPWM. 이 되도록 낮다. 또한 주파수 fPWM은 파형 합성기 블록의 PWM 생성기 ΨP [f(t)]에서 사용되는 초음속 범위에서 오버 샘플링 된 클록 Φsym 보다 훨씬 낮은 오디오 스펙트럼에 있다. 즉, 수학적으로 fPWM ≤ΦPWM << 1/ Φsym.
LED 드라이버 파라미터(749)에서, 단위 기능 디지털 PWM 입력 INx 는 전류 싱크 활성화 Eny에 대해 매핑된다. 예를 들어, 입력 IN1은 채널 4 전류 싱크 활성화 En4 에 매핑되고, 입력 IN2는 전류 싱크 활성화 En1 및 En5(도시되지 않음)에 채널 1 및 5 등을 매핑한다 . LED 전류 제어는 시간에 대한 αIref의 재생 파일로 구성된다. 시간에 대한 αIref 파일. 각 채널에 대한 Iref 값은 상수, 주기적 함수 또는 오디오 샘플을 포함 할 수 있는 각 해당 D/A 변환기의 출력에 의해 설정된다. 또는 하나의 D/A 컨버터를 사용 하여 동일한 기능 또는 상수 값 으로 모든 출력 채널 의 기준 전류 를 공급할 수 있다 .
분산 PBT 시스템 에서 재생 시작
LED 플레이어 및 LED 재생 파일을 LED 패드에 다운로드한 후, 소프트웨어로 구현되거나도 1의 예시 회로를 사용하여 구현 될 수 있는 시작 신호(840) 및 PBT 시스템 타이밍 제어에 의해 재생 이 활성화된다. 도 68 은 세트/리셋 또는 S/R 유형 플립 플롭, 인터럽트 래치(843), PBT 시스템 클록 카운터(640), 시동 원샷(848), 논리 AND 게이트(845) 및(846), 및 논리 OR 게이트(846) 및(847). 2 개의 입력 AND 게이트(845)는 시작 및 제어 신호(840 및 841) 와 다양한 인터럽트, 특히 깜박임 타이머 타임 아웃(844), 감시 타이머 타임 아웃(845), 또는 과열 플래그(846)에 의해 게이트되는 LED 플레이어에 대한 발진기 Φosc의 시스템 클록 인 에이블 역할을한다.
시작시에, 원샷(848)은 OR 게이트(846)의 출력을 즉시 하이로 구동하는 펄스를 생성한다. 동시에, 원샷 신호는 인터럽트 래치(843)의 세트 입력를 트리거하고 그 출력 Q를 하이로 트리거한다. 사용자 입력 "시작"(840) 가 선택 되면 시작/중지 래치(846)의 출력 Q를 하이로 설정하는 양의 진행 펄스를 생성한다. 시작/중지 래치(846) 및 인터럽트 래치(843) 모두의 Q 출력이 하이로 설정되면 AND 게이트(845) 가 활성화 된다. 이와 같이 발진기 Φosc는 클럭 Φsys 로 PWM 플레이어에 전달 되고 참조 클럭 Φref. 로 카운터(640)으로 나뉩니다 .
"일시 중지"(841)를 선택하면 시작/중지 래치(842)의 출력을 0으로 재설정하고 재생을 중지하는 펄스가 생성된다. 일시 중지 명령을 취소하는 "시작"(840) 이 선택 될 때까지 재생이 잠긴 상태로 유지된다. 이와 같이 시작/정지 래치(842)는 프로그램 실행을 시작 및 중지한다. 어떤 이유로 든 인터럽트가 발생하는 발명에서, 즉 OR 게이트(647)에 대한 입력 중 어느 하나가 하이가되면 PR 게이트의 출력도 하이가되어 인터럽트 래치(843)의 출력 Q를 0으로 재설정한다. Q 출력이 낮으면 AND 게이트 846 및 845의 출력도 낮아져 LED 플레이어에서 클록 Φosc를 분리하고 치료를 중단한다. 이 상황은 인터럽트의 원인이 해결되고 OR 게이트(647)에 대한 입력이 로우로 재설정되고 시스템 복원 펄스가 인터럽트 래치(843)의 S 입력으로 전송 될 때까지 지속된다 . 예를 들어, 과열 상태가 발생하면 오버 온도 플래그는 정상온도가 반환되고 오류 플래그가 재설정 될 때까지 (846) 이 높아지고 LED 패드 작동이 비활성화 된다.
공개 된 분산 PBT 시스템의 고유 한 안전 기능은 깜박임 타이머이다. 이 타이머는 지능형 LED 패드 자체 내에서 작동하며 PBT 컨트롤러에 의존하지 않다. 예를 들어 20 초 또는 30 초마다 패드 μC 에서 일정한 간격으로 프로그램 카운터는 인터럽트 서비스 루틴 (ISR) 을 실행하기 위해 작동을 중단한다 . 이 간격 동안 깜박임 시간 초과 플래그는 논리 1로 설정되고 LightPadOS 소프트웨어는 LED 패드 전기 연결, 모든 우선 순위 메시지 또는 파일 업데이트, 파일 패리티 검사 등에 관한 안전 검사를 실행한다. 깜박임 인터럽트 루틴이 완료되면 깜박임 타임 아웃이 0으로 재설정되고 하드웨어 감시 타이머가 재설정되며 프로그램 실행이 주 루틴으로 돌아갑니다. ISR을 완료 한 후, 패드 μC는 래치(843)을 중단하고 프로그램 작동이 재개되는 시스템 복원 펄스를 생성 한다. 어떤 이유로든 소프트웨어가 정지 된 경우 프로그램은 작동을 재개하지 않고 패드의 LED 표시등이 꺼진 상태로 유지된다. 그렇지 않으면 LED 패드가 정의 된 간격(예: 2 초) 후에 작동을 재개한다 .
또 다른 장애 모드는 LED가 켜져 있고 빛을 방출하는 동안 소프트웨어가 정지되는 것과 관련된다. 상태가 지속되면 LED가 과열되어 환자에게 화상의 위험이 있다. 위험한 상황이 발생하는 것을 방지하기 위해 하드웨어 감시 타이머(작동이 소프트웨어에 종속되지 않음) 가 소프트웨어 프로그램 카운터와 병렬로 카운트 다운된다. 소프트웨어 타이머가 온 상태에서 동결되면 감시 타이머는 재설정되지 않으며 감시 타이머는 깜박임 타임 아웃 인터럽트(844)를 생성하고 오류 상태가 해결 될 때까지 PBT 시스템의 작동을 중단하는 타임 아웃된다.
이러한 방식으로 개시된 분산 PBT 시스템을 사용하여 LED 패드 작동을 원격으로 제어 할 수 있다. 또한, 본 명세서에 개시된 방법은 공통 PBT 컨트롤러로부터 동시에 다수의 지능형 LED 패드를 제어하도록 적응 될 수있다.
구성 요소 통신 오버 PBT 시스템을 분산
분산 PBT 시스템의 구성 요소간에 필요한 통신을 구현하려면 복잡한 통신 네트워크와 실시간 및 파일 기반 데이터 전송의 혼합을 수용 하도록 설계된 전용 프로토콜이 필요하며 , 그중 일부는 안전 시스템에 연결된다. FDA 규정에 따라 안전은 의료 기기의 주요 설계 고려 사항이다. 분산 시스템에서 이러한 우려는 구성 요소의 자율 운영으로 인해 더욱 악화된다. 분산 PBT에서 장치 간 통신이 실패하거나 중단되는 경우 안전 시스템이 오작동 할 수 없다. 통신, 안전, 감지 및 바이오 피드백에 대한 주제는이 특허의 CIP(continuation-in-part) 출원으로 동시에 제출 된 "분산 광 생체 변조 치료 장치, 방법 및 통신 프로토콜"이라는 제목의 관련 특허에서 더 자세히 논의된다.
설명한 바와 같이, 분산 PBT 시스템에서 LightOS 데이터 패킷의 전달은 USB, I2C, SMBus, FireWire, Lightening 및 기타 유선 통신 매체와 같은 유선 버스를 통해 실행되는 4 계층 통신 프로토콜을 사용하여 달성 할 수 있다 . 경우 단 분산 PBT 시스템 통신 이더넷, WiFi를 통해 수행되는 데이터가 공용 라우터를 통해 전달되는 경우,(예를 들면 3G/ LTE/4G 또는 5G)를 전화 상을 통해 셀룰러 네트워크를 또는 통신은 MAC 주소를 통해서만 수행 될 수없는 것을 즉, 계층 1 및 계층 2 통신 스택은 네트워크를 통해 데이터 라우팅을 실행하기에 충분하지 않다.
도 69에 도시 된 바와 같이, PBT 제어기(1000)는 7-계층 OSI 준수 통신 스택을 사용하여 이더넷(1002)을 통해 지능형 LED 패드(1003) 로 통신하며, 특히 PBT 제어기(1000)의 통신 스택(1005)은 이더넷 통신 프로토콜을 실행하는 PHY 계층-1 및 데이터 링크 계층-2를 포함한다. 이더넷 차동 신호(1004); TCP/IP(인터넷 프로토콜 네트워크를 통한 전송 통신 프로토콜)에 따라 네트워크 통신을 실행하는 네트워크 계층 -3 및 전송 계층-4, 인증을위한 세션 계층-5, 보안을위한 프레젠테이션 계층-6(암호화/복호화) 및 PBT 시스템 제어 및 치료를위한 애플리케이션 계층-7. LED 라이트 패드(1006)의 통신 스택(1006)은 이더넷을 위한 대응하는 레이어 1 및 레이어 2 프로토콜과 TCP/IP를위한 레이어 3 및 레이어 4를 포함하며, LightPadOS 정의 레이어 5-7과 함께 포인트-투-포인트 통신, 즉, IP 라우터를 포함하지 통신, 이더넷 연결(1002)는 네트워크 계층 3을 통해 사설 네트워크로 동작한다. 지능형 LED 패드의 운영 체제 인 LightPadOS는 LightOS의 하위 집합이므로 물리적으로 서로 분리되어 있음에도 불구하고 단일 가상 머신(VM)으로 서로 통신 할 수 있다.
설명 된 7-계층 OSI 통신 스택을 사용하여, 개시된 PBT 시스템의 네트워크 통신을 WiFi 무선 통신에 쉽게 적용 할 수 있다. 분산 PBT 시스템에서 도 70에 도시 된 바와 같이,전력 공급 장치(1011)에 의해 전력이 공급되는 WiFi 가능 PBT 컨트롤러(1010)는 802.11에 대한 IEEE 표준에 따라 OFDM 무선 신호(1015)를 사용하여 WiFi 신호(1012)에 의해 지능형 LED 패드(1013) 로 통신한다. WiFi 통신 프로토콜은 인텔리전트 LED 패드(1013)에 사용되는 칩셋에 따라 802.11a, 802.1b, 802.11g, 8012.11n 또는 802.11ac 또는 기타 관련 버전을 포함 할 수 있다. PBT 컨트롤러(1090)는 모든 표준 WiFi 프로토콜의 상위 집합을 지원할 수 있다. WiFi는 전력을 전달할 수 없기 때문에 지능형 LED 패드(1093)는 AC/DC 변환기 및 DC 전원 공급 장치(브릭)(1014a) 또는 USB 저장 배터리(도시되지 않음) 로 전원이 공급되는 USB 케이블(1014b)를 통해 전력을 공급 받아야한다. WiFi 통신은 지능형 LED 패드(1013)에 존재하는 통신 스택(1017)에 연결된 PBT 제어기(1010)에 존재하는 전체 7-계층 OSI 통신 스택(1016)을 통해 발생한다.
작동 중, 도 71A에 도시 된 WiFi 라디오는 유선 통신 링크(1025)(예를 들어 PCI, USB, 이더넷)를 마이크로파 라디오(1024) 로 변환하여 인터페이스 회로 및 관련 펌웨어(1022)를 사용하여 MAC 액세스(1020a)를 라디오 액세스 포인트(1020b) 로 변환한다. 동작시, 통신 링크(1108) 로부터의 신호는 PHY 신호(1119a) 로서 통신 스택(1021a)을 통과하고, 여기서 포맷은 인터페이스(1022)에 의해 PHY 신호(1119b) 로 변환되어 마이크로파 통신(1024)을 위해 다중 대역 안테나 어레이를 통해 전송되는 다양한 무선 주파수를 통해 작동하는 무선장치(1026a~1026n) 로 변환된다. 작동 중 통신 스택(1021a)는 링크 통신 데이터 링크 계층-2프로토콜에 따라 데이터(1023a)를 전송하며, 여기서 인터페이스 회로 및 과련 펌웨어(1022)는 라디오(1026a~1026n)에 대해 포맷된 통신스택(1021b)의 데이터 링크 계층-2에따라 이를 WiFi 데이터(1023b) 로 변환한다. 이 WiFi 라디오는 차례로 이더넷 2017 및 USB(1028)에 연결된 PBT 컨트롤러(131 ~ 135)에 연결된다.
도 71B에서 동일한 WiFi 라디오(1024)는 PCI, USB 또는 이더넷 프로토콜을 사용하여 통신 인터페이스(338)에 대한 유선 데이터 링크(1030)를 통해 지능형 LED 패드(337) 와 통신한다. 이 인터페이스는 USB(1033) 및 이더넷(1032)를 통해 다른 장치 또는 센서에 연결할 수도 있다. 분산 PBT 통신 네트워크의 예가도 4에 도시되어있다. 여기서 WiFi 라우터(1052)는 WiFi 링크(1012a, 1012b, 102c)를 통해 지능형 LED 패드(1053, 1054, 1055) 와 통신하고 WiFi 링크(1012b)를 통해 시스템 제어 창(1051a) 및 환자 창(1051b) 이있는 중앙 제어 UI/UX LCD 디스플레이(1050) 와 통신한다.시스템은 또한 중앙 제어 UI/UX LCD 디스플레이(1050) 로 돌아갈 필요없이 간호사가 환자의 방에서 치료를 시작하는 데 유용한 본 발명의 구성 요소 인 WiFi PBT 원격 제어(1056)를 포함한다.
무선 연결을 사용하면 PBT 컨트롤러를 휴대폰, 태블릿 또는 노트북 컴퓨터와 같은 모바일 장치에서 실행되는 응용 프로그램으로 대체 할 수 있다. 도 73 의 휴대 전화(1100) PBT 제어기 어플리케이션 소프트웨어(실행하는 예에 대한 PBT "경 앱 ')에 연결되어, 셀 타워 (1705) 이상의 셀룰러 네트워크(1704), 예를 들어 3G/LTE, 4G, 5G을하고. 셀 타워(1705) 난 n은 인터넷(1706)에 연결을 설정 이더넷, 섬유, 또는 다른 수단에 의해. 전술 한 Light 앱을 실행하는 휴대폰(1700)은 또한 WiFi(1702)를 사용하여 인텔리전트 LED 패드(1701)에 연결되며 , 여기서 인텔리전트 LED 패드(1711) 는 AC 어댑터(1703a) 및 코드(1703b)에 의해 전원이 공급된다 . 의 7-계층 OSI 통신 스택(1714) 라디오 타워(1707) 개 용도 모바일 네트워크 도없고 된 데이터 패킷들을 통신 스택(1709) 와 의 휴대 전화에서 실행되는 빛 앱(1700) 차례로 광 앱도 사용 7-계층 통신 스택(1709) 에 연결할 통신 스택(1708)을 포함하는 지능형 LED 패드(1701). 슈로서, PBT 통신 스택(1709), 혼합물 두 7-계층 통신 스택과, 통신 스택 다이얼로그(1707) 의 휴대 전화 타워(1705) 및 인터넷(1706) 라우터 및 클라우드 기반 서버(미도시) 및 다른 하나는 지능형 LED 패드(1701) 및 통신 스택(1708) 에 연결하기위한 것으로, Light 신청층-7만이 둘을 연결한다. 이러한 방식으로, 전술 한 Light 앱을 실행하는 휴대 전화(1700)는 인터넷(1706)을 통해 클라우드 기반 컴퓨터 서비스 (도시되지 않음) 및 지능형 LED 패드(1708) 와 개별적으로 통신 하지만 로컬 제어를 포기하지 않는 PBT 컨트롤러로서 동작한다 .
PHY 계층-1 및 데이터 링크 레이어 계층-2를 공유하지 않기 때문에 계층간에 통신 계층 -1 층-계층-6 셀 타워 통신 스택(1707) 직접 액세스 지능형 수없는 LED 패드 통신 스택(1708) . 대신, 통신 스택(1709) 내의 애플리케이션 계층 -7만이 두 통신 네트워크를 연결한다. 이 애플리케이션은 LightPadOS 와 같이 이전에 설명한 전용 하드웨어 PBT 컨트롤러에서 사용되는 LightOS 운영 체제의 축소 된 명령 세트 버전으로 작동하는 전용 Light 앱을 포함 할 수 있다. 본질적으로 Light 앱은 PBT 제어 기능과 UI/UX 터치 스크린 기반 제어를 용이하게하는 LightOS의 작동을 에뮬레이션한다. Light 앱은 해당 모바일 장치에서 사용되는 운영 체제에서 작동하도록 설계된 소프트웨어로 구현된다. 예를 들어, 스마트 폰과 태블릿에서 Light 앱은 Android 또는 iOS에서 실행되도록 생성되고 노트북에서는 Light 앱이 MacOS, Windows, Linux 또는 UNIX에서 실행되도록 생성된다. Light 앱의 기본 로직 및 기능인 소스 코드를 특정 플랫폼에서 실행되도록 조정 된 실행 코드로 변환하는 것은 "컴파일러"라고하는 변환 프로세스이다.
따라서 소스 코드를 컴파일 된 코드로 변환하는 것은 플랫폼에 따라 다릅니다. 즉, 소프트웨어 개정, 패치 또는 새 릴리스가 발생할 때마다 소프트웨어의 여러 버전을 배포해야한다. 모바일 장치 기반 분산 형 PBT 시스템의 동작은도 4에 도시되어있다. 도 74 여기서, 휴대 기기 무선 위에(1102) 휴대 기기 지능형 LED 패드(1119a 및 1119b)를 제어하기 위해(1130) 인터페이스 제어 UI/UX 빛 앱 또한, 셀룰러 링크(1104)를 사용하여 인터넷 및 이동 통신망에 연결할 수(1100) 호스트 예컨대 3G를 사용/LTE, 4G 및 5G 프로토콜.
PBT 시스템 동작의 소프트웨어 제어의 예가도 1의 예시적인 화면(1120)에 도시된다. 도 75에서, "세션 선택" 이라는 제목의 UI/UX 화면은 PBT 치료의 시간을 증가시키기 위해 "확장 된 세션"(1122)에 대한 버튼과 함께 치료 메뉴(1121)를 포함한다. "LED 패드 선택"(1122)은 모바일 장치를 특정 지능형 LED 패드에 페어링하는 데 사용된다. 도시 된 바와 같이, 스트레스 제거 치료를 선택하면 치료 이름(1131)을 보여주는 진행중인 치료를 모니터링하고 치료를 취소하거나(1133) 일시 중지하기 위해 제 2 화면 "실행 중"(1130) 이 열립니다. 창은 또한 치료에 남은 시간(1134), 단계 진행 바(1135), 치료 진행 바(1136) 및 바이오 피드백(1137)을 보여준다.
기타 분산 구성 요소 구동
PBT 컨트롤러는 LED 패드 이외의 다른 치료 장치를 제어하는 데 사용할 수 있다. 이러한 주변 구성 요소 는 레이저 PBT 막대 및 시스템, 분산 PBT 시스템을 통해 프로그래밍 된 자율 LED 패드, 자기 치료 패드 및 막대, LED 마스크, LED 캡, LED 귀 및 코 싹 등을 포함 할 수 있다. LED 안면 마스크, 헤드 캡 및 LED 침대는 고유 한 LED 전달 시스템을 사용하는 단순한 다중 구역 PBT 시스템이다. 따라서 전기 제어는 앞서 언급 한 PBT 시스템과 동일한다. 일반적으로 앞서 언급 한 분산 형 PBT 시스템은 LED를 구동하는 데 국한되지 않고 레이저의 간섭 성 빛을 포함하여 살아있는 조직에 에너지를 주입하거나 시간에 따라 변하는 자기를 방출하기 위해 환자 옆에 위치한 에너지 방출기를 구동하는 데 사용할 수 있다. 자기장(자기 요법), 미세 전류(전기 요법), 초음파 에너지, 초 저주파, 원적외선 전자기 복사 또는 이들의 조합.
분산으로 인해 치료제 의 점검 가능 레이저 PBT, 온열, 자성, 초음파 치료의 사용이 다른 에너지 방사체로서 그들이보다 LED를 구동하기 위하여 일부 변경이 필요 하여 에너지 방출 개시된 PBT 컨트롤러. 공개 된 PBT 시스템을 대체 요법에 적용하는 몇 가지 예가 아래에 설명되어 있다.
레이저 PBT 시스템 - 도. 도 76 은 레이저 PBT 요법에 유용한 핸드 헬드 PBT 장치 또는 "지팡이"를 예시한다. 도시 된 바와 같이 핸드 헬드 완드(1150)는 LCD(1160) 및 제어 버튼(1161a 및 1162b)을 갖는 원통형 암(1153)을 포함한다. 실린더 핸들의 바닥은 또한 배터리(1166)를 충전하는 데 필요한 USB 포트(1162)를 포함한다. 실린더 핸들은 센서(1158) 와 함께 레이저(1156 및 1157) 가있는 인쇄 회로 기판 PCB(1155)를 포함하는 투명한 면판(1154)을 갖는 PBT 헤드(1151)에 대한 짐벌(1152)에 연결된다. 하나의 본 발명의 특징은 유닛이 조직과 접촉하지 않는 한 레이저의 조명을 방지하기 위해 피부에 대한 접촉을 감지하는 데 사용되는 원형 전도성 블레이드(1159) 이다.
도 1의 핸드 헬드 PBT 치료 블록 다이어그램에 대한 블록 다이어그램. 77 은 패드 μC(1181), 클록(1183), 휘발성 메모리(1185), 비 휘발성 메모리(1184), 통신 인터페이스(1182) 및 Bluetooth(1190)을 포함한다. 패드 μC는 데이터 버스(1187) 로 통신하여 버튼(1161a) 및(1161b) 로 UI(1177)을 제어 하고 LCD가있는 디스플레이 드라이버 UX(1176) 을 제어한다.(1160) 레이저 드라이버(1174) 및 안전 시스템. 도시 된 바와 같이, 레이저 드라이버(1174)는 레이저 다이오드(1156 및 1157)를 구동한다. 동시에, 접촉 블레이드 신호(1188) 및 온도 센서 신호(1189)는 안전 시스템 인터페이스(1175)에 의해 사용된다. 레이저 드라이버(1174)는 리튬 이온 배터리(1172)에 의해 구동되는 레이저 전원 공급 장치(1173)에 의해 구동된다. USB 입력(1186)에 의해 전원이 공급되는 배터리 충전기 및 조절기(1171)을 통해.
안전 센서에 대한 자세한 내용은도 4에 나와 있다. 도 78 은 PN 다이오드(1202)(단자 A 및 K)를 사용한 열 측정(1200) 및 단자 C 및 C'를 가로 질러 환자의 조직을 통해 AC 전류를 전도하는 폐쇄 회로를 형성하는 커패시터(1201a 및 120b) 와 접촉 블레이드(1159)를 포함한다. 무화과. 도 79는 예시 레이저 PBT 휴대용 안전 시스템 차동 증폭기(1222) 저역 통과 필터(1223) 동작 비교기(1225) 전압 기준(1224) 와 함께 발진기(1220) 접촉 센서 캐패시터(1201a 및 1201b)를, 센스 저항기(1221)를 포함하여 발진기(1220) 전압 Vosc 저항(1221) 과 커패시터(1201a 및 1201b) 와 저항(1221)의 직렬 연결 사이에 형성된 전압 분배기에 주파수 fosc를 직렬 로 주입한다. 스위칭 주파수 fosc에서 직렬 연결된 커패시터는 등가 임피던스 Z를 나타내고 전압을 떨어 뜨립니다. VZ = ZC·Iave의 노드 C 와 C' 사이의 네트워크 전압 반면 저항(1221) 양단의 전압 강하 는 VR = R·Iave 이다. 두 방정식 VR = Vosc R/(R + ZC). 즉, 접촉 블레이드 센서(1159) 가 환자의 피부에 접촉하지 않을 때 ZC 의 값 은 크고 VR은 0에 가까워진다. 이러한 경우, 차동 증폭기의 출력은 온도 독립 전압 레퍼런스(1224)의 전압 인 Vref 보다 낮다. 따라서, 안구 안전 비교기(1225) 의 출력은 접지 되고 레이저 드라이버 는 억제된다. 센서 블레이드가 피부에 닿으면 AC 임피던스 ZC는 저역 통과 필터(1223)에 의해 AC 신호를 제거한 후 저항(1221)의 평균 DC 전압이 Vref 초과 하여 눈 안전 비교기의 출력이 로직 하이 및 접촉 감지 인 에이블 신호(1228)을 레이저 μC로 전송한다. 유사하게 온도 센서(1202)는 온도 보호 회로(1231a)에 의해 처리된다. 과열 상태가 발생하면 과열 플래그(1232) 가 레이저 μC로 전송되고 논리 및 게이트에 대한 입력이 낮아져 레이저 드라이버(1174)를 비활성화한다. 과열 상태가없는 경우 제공된 접촉 감지(1228) 가 확인된다. 논리 게이트(1226)는 PWM 드라이버(493)의 출력의 디지털 값을 전달할 것이며, 즉 레이저 드라이버(1174) 가 활성화된다.
도 80 은 이중 채널 레이저 드라이버에 대한 예시적인 개략도를 도시한다. 도시 된 바와 같이, 레이저 PBT 제어(1240)는 레이저 μC(1181), 통신 인터페이스(1182), 클록(1183), 비 휘발성 메모리(1184), 및 휘발성 메모리(1185)를 포함하는 전술 한 LED 제어기와 유사하다. 보호 기능은 눈 보호 장치(1131b) 와 함께 센서(1202) 가있는 과열 보호(1131a)를 포함한다. 레이저 μC에서 출력되는 오류 신호와 PWM 플레이어는 논리 및 게이트(1228a 및 1228b)에 입력 된 다음 두 개의 직렬 인버터 쌍(1247 및 1246)에 의해 버퍼링된다. 출력은 레이저 드라이버의 디지털 전류 싱크(1256 및 1257)의 디지털 입력으로 공급된다(1174). 듀얼 출력 D/A 컨버터(1245)는 전류 싱크가 전도 될 때 전류 ILaser1및 ILaser2 의 아날로그 값을 제어하는 데에도 사용된다.
제어 된 전류 싱크(1256)는 파장 λ1을 갖는 레이저 스트링(1156a 내지 1156n)을 구동하기 위해 사용된다. 제어 된 전류 싱크(1257)는 레이저 어레이(1242)에서 파장 λ2를 갖는 레이저 스트링(1157a 내지 1157n)을 구동하는데 사용된다. 레이저 문자열 전원 전압 +VHV에 의해 구동되는 레이저 어레이에입력 커패시터(1265)를 포함 승압 형 스위칭 레귤레이터(1241)에서 출력 PWM 컨트롤러(1260), 저압 측 전력 DMOSFET(1262), 인덕터(1261), 쇼트 키 정류기(1263) 및 PWM 컨트롤러(1260)에 대한 전압 피드백이있는 출력 커패시터(1264). 레이저 전원 공급 장치(1241)에 대한 입력은 리튬 이온 배터리(1172) 및 배터리 충전기(1171)에 의해 공급된다. USB 전원 입력. 2.5 V 전압 조정 출력은 또한 배터리 충전기(1171) 및 필터 커패시터(1266)에서 출력되어 레이저 PBT 제어 회로(1240)의 구성 요소에 전력을 공급한다. 더 높은 전압이 필요한 경우, +VHV 전원 공급 장치 출력이 구동에 사용된다. 레이저 어레이는 부스트 컨버터가 작동 한 후 레이저 PBT 제어를 공급하는데도 사용될 수 있다.
자율 LED 패드 Photobiomodulation 요법은 - 분산 PBT 시스템과 다른 주변 호환은 자율 LED의 PBT의 콘트롤러 나 휴대 전화를 사용할 수 없거나, 응급 치료 관리에 의한 불편 때 애플리케이션에 사용되는 패드, 예를 들면 전투 현장이나에서 산간지에서 비행기 추락 사고. 작동 중에는 자율 LED 패드에 위치한 단일 버튼을 사용하여 치료를 선택한다. 일반적으로 정보에 대한 UX 디스플레이가 없다. 차 자치 LED 패드가 작동 "자율적으로 " (즉, 인 스스로) 들이 연결되어 제조 과정, 치료 치료 중 적용 가능한 프로그램을로드하고 성공적인 작업을 확인하는 분산 PBT 시스템의 일부.
LED 패드에로드되는 PBT 소프트웨어 프로그램은 대상 시장 및 응용 프로그램에 따라 다릅니다. 예를 들어, 스키 리조트 의 LED 패드 에 로드 된 치료 프로그램 은 뇌진탕 (일반적인 스키 부상)에 대한 치료를 포함 할 수 있으며 구급대 원이 사용하는 치료 프로그램은 열상이나 화상과 같은 상처 치료에 집중할 수 있다. 스포츠 시설 및 테니스 클럽에서는 근육 및 관절 통증을위한 자율 LED 패드가 더 일반적 일 수 있다. 군사 응용 분야에서 주요 현장 응용 분야 는 총알이나 파편 상처의 감염 확산을 늦추거나 예방하는 것이다.
도 3의 지능형 LED(337)의 전기적 설계. 도 14 는 온/오프 제어 및 프로그램 선택을위한 푸시 버튼 추가를 제외하고는 동일하게 적용 가능한 자율 LED 작동이다. 프로그래밍 중에 전원 공급 장치 브릭(132), PBT 컨트롤러(131), USB 케이블(136) 및 자율 지능형 LED 패드(337)을 포함한 전체 PBT 시스템이 존재한다. 프로그래밍에서 PBT 컨트롤러는 제조 데이터를로드하고 PBT 플레이어를 다운로드 하여 LED 패드 를 구성한다. 그리고 필요에 따라 미리로드 된 LED 재생 파일. 클라이언트가 재해의 여러 유형에 적응하기 위해 자신의 인벤토리의 용도를 변경 할 수 있도록, 판매 또는 필드에 배치하면 휴대용 프로그래밍 시스템은 또한, 리 프로그램 패드에 사용될 수있는 예제를 위해 겨울에 동상, 질병 발생의 항 바이러스 치료 또는 대유행, 테러리스트의 신경 물질 방출로 인한 폐 손상 등의 중요한 요소 자치 LED 패드는 비용이 표준 디자인 사용에 의해 제어되어야한다이다,이다 흐름과 제품의 BOM(빌드 제조 하나 개의 공통 사용하여 다음을 사용자 정의하는 데 사용할 소프트웨어 다운로드에 모든 응용 프로그램 및 시장 자료) 일반 제품을 애플리케이션 특정 버전으로 변환한다. 하나의 범용 패드의 예가도 4에 도시되어있다.
하나의 범용 패드의 예가도 4에 도시되어있다. 도 81A는 평면도(1281), 밑면(1284) 및 단일 USB 소켓(1198)을 포함하는 측면도로 도시 된 자체 포함 된 사전 프로그래밍 된 지능형 LED 패드를 포함한다. 단면(1280)은 단단한 PCB(1288)를 포함하고; 플렉스 PCB(1289), LED(1991) 및(1292), 센서(1290) 및 제어 스위치(1299). LED 폴리머 패드 커버(1281)은 개구부(1295) 및 캐비티(1296), 스위치(1298) 용 얇은 부분(1288) 및 보호용 투명 플라스틱(1287)을 포함한다. LED 패드(1280)은 상단 커버 플렉시블 폴리머(1281)을 포함한다. 돌출부(1283), 돌출부(1285) 가있는 바닥가요 성 폴리머(1284).
설명 된 바와 같이, 자율 LED 패드는 디스플레이, 무선 링크 또는 원격 제어를 사용하지 않으므로, 일반적으로도 1에 도시 된 바와 같이 1 개에서 5 개까지의 제한된 수의 사전로드 된 치료 프로그램을 제공한다. 도 81 B.로서 도시는 그의 오프 상태에서 자율(1257a) LED 패드 상태로 변경한다 한번 누름 스위치(1293) 이후(1257b). 잠시 후이 상태를 선택하면 "치료 1" 프로그램을 사용하여 치료가 시작된다. 버튼을 두 번 누르면 프로그램이(1257c) 상태로 진행되고 "치료 2"가 시작된다. 버튼을 누를 때마다 유사한 방식으로 프로그램은 해당 상태(1257d, 1257e 및 1257f) 로 표시된 다음 처리 3, 4 및 5로 진행한다. 스위치(1293)를 여섯 번째로 누르면 자율 LED 패드가 다시 오프 상태(1297a) 로 돌아 간다.
펄스 LED 온열 요법 - 광 생체 조절 요법 에서 가시 광선 및 근적외선과 유사한 방식으로 열 요법은 일반적으로 1μm~100μm의 파장을 포함하는 원적외선의 적용이다. 온열 요법에는 스파, 온열 패드, 히터 바디 랩이 포함된다. Wikipedia에 따르면, 열의 치료 효과에는 "콜라겐 조직의 확장 성 증가; 관절 강성 감소; 통증 감소; 근육 경련 완화; 염증, 부종을 줄이고 급성 후 치유 단계를 돕다. 그리고 혈류 증가. 감염된 부위로의 증가 된 혈류는 더 나은 치유를 위해 단백질, 영양소 및 산소를 제공한다." 또한 대사 폐기물 과 이산화탄소 의 전달을 촉진한다. 열 치료도 유용한다 완화 , 근육 경련, 근육통, 섬유 근육통, 구축, 활액낭염
치료 적 주장이 PBT 가 제공하는 주장과 겹치는 반면, 온열 요법의 물리적 메커니즘 은 상당히 다릅니다. 분자에 의해 흡수 된 광자를 전달하여 그렇지 않으면 발생하지 않을 화학 반응, 즉 광 생체 조절 을 자극하는 PBT 와 달리 조직과 물에 흡수 된 열은 분자 진동 속도를 가속화하여 진행중인 화학 반응을 촉진한다. 그러나 아인슈타인 관계 E = hc/λ에 따르면 광자의 에너지는 파장에 반비례하기 때문에 3μm 원적외선 복사 에너지 는 적색 및 NIR PBT 의 에너지의 20%에 불과 한다. 낮은 에너지는 화학 결합을 끊거나 분자 구조를 변형시키기에 충분하지 않기 때문에이 에너지 차이는 중요한다. 이러한 온열 요법은 일반적으로 PBT에서 나타나는 가속화 된 치유없이 증상 완화로 간주된다. 3μm 미만의 원적외선 소스(즉, IRB)에 대한 침투 깊이는 긴 파장보다 더 큰 침투 깊이를 나타내므로 긴 파장 소스보다 선호된다 .
앞서 언급 한 PBT 시스템은 가시광 선과 근적외선 LED를 원적외선 스펙트럼의 LED로 대체하여 온열 요법에 적용 할 수 있다. LED는 일반적으로 제한되어 12 개 ㎛의 파장 이하 "생물학적 효과 및 의료용 원적외선(FIR) "Far infrared radiation(FIR): its biological effects and medical applications", Photonics Lasers Med., vol. 1, no. 4, Nov. 2012, pp. 255-266: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/ articles/PMC3699878/, F. Vatansever, M.R. Hamblin. 더 작은 대역폭을 위해 III-V 화합물 초 격자 화합물 반도체의 결정 구조를 조정함으로써 원적외선 스펙트럼에서 작동하는 LED 가 최대 8.6μm 파장까지 달성되었다("Superlattice InAs/GaSb light-emitting diode with peak emission at a wavelength of 8.6 μm," IEEE J. Quant. Elect., vol. 47, no. 1, Jan 2011, pp. 5-54)) . 따라서 본 명세서에 개시된 NIR LED를 구동하는 데 사용되는 PBT 시스템은 NIR LED를 더 긴 파장 대응 물로 교체함으로써 간단히 FIR LED를 수용하도록 쉽게 개조 될 수 있다. 다이빙 회로는 펄스 파형 또는 사인 파형을 사용하여 동일한 방식으로 사용할 수 있다. 파장이 길기 때문에 100 Hz 미만의 구동 주파수는 원적외선 복사를 균일하게 전달하는 데 더 적합한다. 더 낮은 주파수(예: 10 Hz 미만)에서 패드의 FIR LED를 행별로 스캔하여 각 패드에 물결 치는 파도와 같은 마사지를 생성하여 치료 된 조직 전체에 걸쳐 체계적인 패턴으로 혈관 확장을 연속적으로 자극 할 수 있다. 선택적으로 PBT 용 근적외선 LED와 온열 요법 용 원적외선 LED를 하나의 지능형 패드로 결합하여 동시에 또는 시간에 따라 교대로 구동 할 수 있다.
자성 - 자성 (MT) 의는 손상된 조직이 자기장을 실시 대체 의학 치료 의. 의 영향 조직에 고정 된 자기장이 의심스러운이며, 일반적으로 의사 의학, 의사 의학, 프린지 의학, 심지어 엉터리 치료로 간주된다, 일부 연구는 영구 자석 의료 주장 결론을 내렸다 미국 FDA 자성이 있다 전적으로 과학의 결과에 의해 지원되지 않는 및 임상 연구 및 의학적 주장을 사용하는 자석 요법 제품의 마케팅을 금지한다(https://en.wikipedia.org/wiki/Magnet_therapy). 상충되는 주장 은 살아있는 조직 이 전하의 방향으로 인해 쌍극자 역할을하는 많은 수의 자유 이온과 심지어 전기적으로 균형 잡힌 분자(예: 물)를 포함 하기 때문에 펄스 자기장이 치료 효과를 나타낸다는 것을 시사 한다 . 진동하는 자기장을 받으면 분자는 자기 공명 영상(MRI)에 의해 수행 되는 영상 과 유사한 방식으로 전하에 따라 반발되고 끌어 당깁니다. 단, 여기가 낮은 주파수에서 발생한다는 점이 다릅니다. 이러한 유형의 자기 요법은 일반적으로 펄스 자기 요법 또는 PMT라고한다.
보고 된 PMT의 효과는 근육 이완, 국소 혈액 순환 개선 및 혈관 확장을 포함하여 주로 진통제이다. 항 염증 효과 s; 의 로컬 버전을 통해 통증 완화 엉 엔돌핀; 휴대에 유익한 효과 막 활동 전위의 의. 작용 메커니즘은 주로 열보다는 전기 화학적으로 여겨지며, 본질적으로 진행중인 화학 반응 속도를 가속화하여 촉매 방식으로 작용한다. 보고 된 PMT 펄스 주파수는 20 kHz에서 1 Hz 미만까지 오디오 및 초 저주파 스펙트럼에 걸쳐 있다. 출판 된 문헌에서 이러한보고 된 주장의 정확성을 결정하거나 펄스 자기 요법의 치료 효능 을 확인 하는 것은 불가능한다. 또한 PMT는 특정 위험을 수반한다. 특히 PMT는 종양 의 경우 금기이며 심장 박동기 작동에 영향을 미칠 수있는 안전 위험이 있다.
본 발명에 따르면, 펄스 자기 치료 시스템은 광학 부품을 전자석으로 교체하고 지능형 패드 또는 막대에 포함 된 구동 회로를 조정함으로써 개시된 PBT 시스템 을 용도 변경함으로써 실현 될 수 있다 . 선택적 으로 PBT 용 LED 는 자기 방출기와 함께 동시에 또는 시간에 따라 교대 로 구동 될 수 있다 . 전자석 어레이를 구동하는 경우, 전자석 어레이는 여기에서 LED 어레이에 사용되며 "3D Bendable Printed Circuit Board with Redundant Interconnections," 이라는 제목의 USPTO 출원 번호 14/919,594에 공개 된 것과 유사한 3 차원 적으로 구부러지는 인쇄 회로 기판(또는 3D PCB)에 장착되어야한다. 중복 상호 연결이있는 인쇄 회로 기판, 여기에 참조로 포함된다. 경질 - 플렉스 PCB는 구부러지는 PCB와 경질 전자석 사이의 솔더 조인트를 기계적으로 손상시키지 않고 치료중인 환자 의 조직에 대해 90° 각도(즉, 직각)로 수많은 전자석의 방향을 조정하는 데 필요한다 . 리지드 플렉스 PCB는 안정적인 3D 굽힘 성을 달성하기위한 완벽한 솔루션을 제공한다.
도 82 는 보호되지 않은 구리 상호 연결을 갖는 리지드-플렉스 PCB를 도시한다. 도시 된 바와 같이, 플렉스 PCB는 전형적으로 패턴 화 된 구리를 포함하는 금속 층(1301 및 1302)에 의해 샌드위치 된 절연 층(1303)을 포함한다. 도시 된 횡단면의 일부 부분 및 다른 부분(이 특정 횡단면에 도시되지 않음)에서,이 플렉스 PCB는 절연 층(1304 및 1305)을 포함하는 단단한 PCB의 중간에 끼워지고 패턴 화 된 금속 층(1311 및 1312)으로 적층된다. 일반적으로, 플렉스 PCB 금속층(1301 및 1302)은 경질 PCB 금속층(1311 및 1312) 보다 더 얇다. 단면은 설명을위한 것이다. 단면에서 각 레이어의 정확한 패턴은 위치 와 구현되는 회로에 따라 다릅니다. 도시 된 바와 같이, 금속 비아(1307)는 금속 층(1301 내지 1311)을 연결하는 데 사용되고 비아(1308)는 금속 층(1302 내지 1312)을 연결하는 데 사용된다. 완전히 매립 된 비아(1306)는 플렉스 금속 층(1301 및 1302)을 연결하는데 사용된다.
폴리이 미드, 실리콘 또는 기타 스크래치 보호 재료로 코팅 된 보호 층 은 PCB의 단단한 부분과 플렉스 부분을 모두 밀봉하는 데 사용된다. 도시 된 바와 같이, 절연체(1304)는 금속층(1301)을 보호하고 절연체(1305)는 금속층(1302)을 습기 및 기계적으로 유발 된 스크래치의 위험으로부터 완전히 밀봉하는 금속층(1302)을 보호한다. PCB의 단단한 부분에서 패턴 화 된 절연 층(1313)은 금속층(1311)의 일부를 보호하고 패턴 화되지 않은 절연 층(1314)은 금속층(1312)을 완전히 보호한다. 금속층(1311)의 일부 부분은 단단한 PCB에 부품을 납땜 할 목적으로 보호되지 않은 상태로 남아 있다.
도시 된 바와 같이, 주어진 리지드 PCB 내, 리지드 PCB 간 및 플렉스 PCB 내에서 다양한 금속 층의 전기적 상호 연결은 전도성 비아(1306, 1307 및 1308)를 사용하여 와이어, 커넥터 또는 솔더 조인트 없이도 수행 될 수 있다 . 이러한 전도성 비아는 다양한 금속 층에 수직으로 형성된 금속 또는 기타 저 저항 재료의 전도성 열로 구성되며 두 개 이상의 금속 층을 관통하여 다중 레벨 연결 및 비평면 전기 토폴로지, 즉 도체가없이 서로 교차해야하는 회로 를 용이하게 한다. 전기적으로 단락된다.
PMT 패드에서, 개시된 리지드-플렉스 PCB의 리지드 부분의 역할은 다양한 방식으로 사용될 수있다. 한 가지 경우에 개별 전자기, 영구 자석 및 영구 자석/전자석 스택을 리지드 플렉스PCB의 단단한 부분에 장착 할 수 있다. 대안으로, PCB 상호 연결은 스루 홀 자성 재료와 결합 될 때 평면 자성 구조 를 형성하는 토 로이드를 형성하는 데 사용될 수 있다. 평면 자기 토 로이드의 하나의 예시적인 레이아웃이도 1의 폭발 다이어그램에 도시되어있다. 도 83 개 금속의 도전 층(1311, 1301, 1302 및 1312) 형태의 자기 코어(1316)는 주어진 층의 각 원형 도체를 감싸는 원형의 환형은 금속 비아(1306, 1307, 1308) 그래서 아래 금속층에 비해 회전 전류는 PCB의 각면에있는 모든 층에서 반 시계 방향으로 흐르는 방식으로 상기 층을 상호 연결할 수있는 예 에 면 강성 PCB 교차 이러한 구조는 상기도(1320) 자세히 설명한다. 도 84 리지드 플렉스 PCB는 도전성 층과사이의 단락을 방지하기 위해 자기 코어(1316)를 둘러싸는 환상의 층을 형성하는 자심 , 자기 코어는 (1316) 도전 층으로부터 절연 될 수있다 (1311, 1301, 1302 및 1302) 결과적인 평면도가도 1에 도시되어있다. 도 85 의 평면 단면이 교차 강성 PCB(1320, 1306) 통해 통해 덮는 도전 층에 연결하고 또한(1308) 통해 통해 하부 도전 층에 연결하는 동안 플렉스 PCB(1321)로 원형 형상 도체(1302) 도시 도통하는 자기 코어를(1316) 둘러싼 다.
PMT를 구동하기 위해 사용되는 예시적인 회로 가도 1에 도시되어있다. PMT 드라이버(1340)를 포함하는도 86; 전자석 드라이버(1341); 전자석 전원 공급 장치 1363; 및 전자석 어레이(1350); 배터리 충전기(1360), 리튬 이온 배터리(1361) 및 USB 커넥터와 함께. 지능형 LED 패드 또는 레이저 완드 회로와 유사하게 PMT 드라이버(1340)는 PMT μC(1181), 클록(1183), 비 휘발성 메모리(1134), 휘발성 메모리(1135), 통신 인터페이스(1182) 및 Bluetooth 또는 WiFi 무선 링크(1190)을 포함한다. PMT의 디지털 펄스 출력 μC(1181)는 과열 보호(1131a)를 용이하게하기 위해 논리 AND 게이트(1128a, 1228b) 및 선택적으로 기타(도시되지 않음)에 의해 게이트된다. AND 게이트의 출력은 각각 프로그래밍 가능한 전류 싱크(1342 및 1343)의 디지털 입력을 구동하기 위해 듀얼 인버터 스트링(1346 및 1347)에 의해 버퍼링된다. 제어 된 전류 싱크(1342 및 1343) 는 디지털 입력에 응답하여 전자석(1352 및 1353)을 통해 흐르는 전자석 전류 IEM1 및 IEM2 의 크기와 파형을 제어하고 D/A 컨버터(1345)의 출력에서 파생된 아날로그 기준 전류에 의해 제어된다.
프리 휠링 다이오드(1354 및 1355)는 전자석 저장 에너지 EL = 0.5LI2 가 소모 될 때까지 또는 전류 싱크가 다시 전류를 전도 할 때까지 인덕터 전류를 재순환하여 전류 싱크가 빠르게 꺼질 때마다 고전압 스파이크를 방지하기 위해 포함된다 . 커패시터 1356 및 1357은 스위칭 노이즈를 필터링하거나 선택적으로 코일의 인덕턴스로 탱크 회로를 형성하고 fLC = 1/(2π SQRT (LC)) 의 공진 주파수에서 발진하는 데 사용 된다. 전자석 +VEM 을 구동하기위한 전력은 전압을 높이기위한 부스트 컨버터 또는 강압을위한 벅 컨버터 중 하나의 스위칭 전원 공급 회로에서 파생된다. 대안 적으로, 전류 싱크(1343 및 1343)는 어쨌든 인덕터 전류를 제어하기 때문에 전압 조정기가 제거 될 수있다.
스위칭 레귤레이터의 동작은 당 업계에 잘 알려져 있지만, 예시적인 목적을 위해 예시적인 부스트 컨버터가 전자석 전원(1363)으로서 여기에 포함된다. 동작시, PWM 컨트롤러(1365)는 파워 MOSFET(1366)을 턴온하여 부스트 인덕터(1369)의 전류가 파워 MOSFET(1366) 이 스위치 오프 된 후 스위칭 기간의 고정 된 부분 동안 램프 업되도록한다. MOSFET에서 전도를 차단하면 전력 MOSFET(1366)의 드레인 전압이 즉시 상승하여 쇼트 키 다이오드(1367)를 순방향 바이어스하고 커패시터(1368) 를 전압 +VEM 충전 한다. 커패시터 전압의 피드백 신호는 PWM 컨트롤러(1365)에 "피드백" 되어 컨트롤러가 출력 전압이 목표 전압보다 낮거나 높은지를 결정할 수있게한다.
전압 목표를 밑도는 경우, 시간에 펄스 폭이 더 큰 비율로 길게 D = ton/(ton + toff) =(ton/TPWM) 다음 클록주기 TPWM, 인, D 가 증가하면 인덕터(1369)의 평균 전류가 증가하여 출력 전압 +VEM 더 높게 구동 할 수있다 . 반면에 출력 전압이 너무 높으면 듀티 팩터 D, 즉 MOSFET(1366)의 온 타임이 감소되어 인덕터(1369)의 전류가 여러 스위칭 사이클에 걸쳐 점차적으로 감소하여 출력 전압이 쇠퇴. 듀티 팩터 D와 펄스 폭(파워 MOSFET(1366)의 온 타임)을 지속적으로 조정함으로써 출력 전압이 전압 피드백을 통해 일정한 값으로 조정된다. 따라서 스위치 주파수 및 기간 TPWM 에서 작동 하는 스위칭 레귤레이터 의 조절 프로세스는 펄스 폭 변조를 의미하는 PWM 이라고한다. 출력 커패시터(1368) 의 역할은 출력 전압을 필터링하는 반면, 입력 커패시터(1364)는 전원으로의 잡음 역주 입을 방지하고 전력 네트워크를 안정화하는 데 사용된다. 표시된 바와 같이 스위칭 컨버터 및 레귤레이터의 출력 전압은 입력보다 높으므로, 즉 +VEM > Vbat 이므로 컨버터를 부스트 컨버터 라고한다. 그러나 원하는 전자석 드라이버 전압이 배터리 전압 +VEM < Vbat 보다 낮 으면 스텝 다운 또는 벅 컨버터가 필요한다. 토폴로지 적으로 벅 컨버터를 구현하려면 공통 노드에 부착 된 3 개의 구성 요소를 오른쪽으로 회전하여 동일한 구성 요소를 재 배열함으로써 부스트 컨버터 회로를 약간만 수정하면된다. 즉, 쇼트 키 다이오드(1367)을 인덕터(1369) 로 교체하고 전력 MOSFET(1366)을 교체한다. Schottky(1367)을 사용하고 인덕터(1369)를 전력 MOSFET(1366)으로 대체한다.
선택적으로, 전자석 대신에, 미리 실현하는 평면을 이용하는 마그네틱 - 또는 이산 전자석 모듈 조립을 채용 할 수있다. 도 1에 도시 된 바와 같이. 도 87 에 도시 된 바와 같이, 자기 코어(1376) 및 와이어 권선 코일(1375)을 포함하는 개별 표면 실장 전자석(1351)은 금속 발(1359a 및 1359b)을 2 개의 분리 되고 전기적으로 절연 된 전도 층 세그먼트 에 납땜함으로써 리지드 플렉스 PCB의 강성 부분에 표면 실장 부품으로서 부착된다 동일한 구리 도체 층 의 (1311a 및 1311b). 도시 된 바와 같이 격리 된 전도성 세그먼트(1311a) 는 패턴 화 된 비아(1309a, 1306a, 1310a)를 통해 하부 전도성 층(1312)을 연결한다. 이러한 방식으로 별개의 개별 전자석이 각각의 단단한 PCB 위에 위치되어도 1 의 단면에 도시 된 바와 같은 어레이를 형성 할 수있다. 도 88A, 특별히 여기서 분리 전자석(1351a) 플렉스 PCB 부(1349a) 내지(1348b)의 강성 PCB에 연결하는 PCB의 강성(1348a)에 장착된다; 이산 전자석(1351b)은 플렉스 PCB 부분(1349b)을 통해 강성 PCB(1348c)에 연결되는 강성 PCB(1348b)에 장착되고; 이산 전자석(1351c) 이 플렉스 PCB 부분(1349c)을 통해 다른 강성 PCB(도시되지 않음)에 연결되는 강성 PCB(1348c)에 장착되는 경우.
이러한 설계와 같이 어레이의 모든 자석(1351a, 1351b, 1351c)은 전자석이고 PMT 드라이버(1340) 로부터 생성 된 PMT 재생에 응답하여 이전 PMT 회로에 따라 자기장을 변화 시키도록 전자적으로 제어 될 수있다. 파형은 PMT 패드간에 특별한 패턴 또는 자석 파를 형성하도록 개별적으로 그리고 어떤 순서로 전자석 구동 포함 할 수있다 대안 적으로 배열 된 모든 전자석의 자기장에 연속 펄스 또는 정현파 변동을 생성하거나 할 수있다 예를 들어 기복을 생성 패드를 가로 질러 또는 일련의 패드의 길이를 따라 행별로 자기장 파동. 다른 경우에 일부 전자석은 일정한 자기장을 생성하기 위해 바이어스 될 수있는 반면 다른 전자석은 시변 자기장을 생성하도록 변조된다.
대안적인 실시 예에서, 일부 전자석은 일정한 자기장과 시변 자기장의 혼합을 결합하기 위해 전자석으로 대체 될 수있다. 도 88B, 이전 전자석 (13511b) (도 이전 도시. 도 88A는 영구 자석(1370)으로 대체는 전자석(1351a 와 1351c)는 변하지하면서 강성 PCB에 부착(1348b). 도 88C에서, 강성 PCB(1348b)는 전자석(1351d) 및 밑에있는 영구 자석(1370b)의 스택을 구동하거나 대안 적으로도에서. 도 88D, 강성 PCB의(1348b) 드라이브 전자석(1351e) 스택 및 오버레이 영구 자석(1370c). 이러한 경우 전자석의 작동은 적층 된 영구 자석에 의해 생성되는 자기장을 향상 시키거나 감소시킵니다.
PMT 장치는 또한도 1에 도시 된 바와 같이 핸드 헬드 자기 치료 장치 또는 막대(1450) 로 사용하도록 구성 될 수있다. 도 89 는 UX 디스플레이(1460) 이 있는 원통형 핸들 (1458), 작동 및 프로그램 선택을 제어하는 푸시 버튼(1461b), 켜기/끄기 버튼(1461a), 배터리(1643) 및 USB 커넥터(1462)를 포함한다. 원통형 핸들(1458)은 이동식 짐벌(1452)를 통해 자기 헤드 유닛(1453)에 연결된다. 유닛(1453)은 제어 회로와 함께 PCB(1454) 상에 장착 된 페라이트 코어(1457) 및 코일(1556)을 포함하는 전자석(1455)을 포함한다. 분산 시스템의 일부로 작동하는 경우, 휴대용 자기 치료 막대(1450) 와 PBT 컨트롤러의 통신 링크는 USB, WiFi 또는 Bluetooth를 통해 수행 될 수 있다. 자율 장치로서 USB 커넥터(1462)는 완드를 PBT 컨트롤러에 연결하여 제조 중에 프로그래밍하는 데 사용된다.
치주 PBT LED 마우스 피스 - PBT는 잇몸 질환을 치료하기 위해 뺨을 통해 수행 할 수 있지만, 또 다른 옵션은 레이저 또는 LED를 사용하여 근적외선 및 청색 스펙트럼의 빛을 환자의 입에 직접 주입하는 것이다. 이러한 장치는 작고 입에 편안하게 맞아야한다. 자율 치료 장치 인이 장치는 사전 프로그래밍 된 몇 가지 알고리즘 만 실행할 수있는 경량 소프트웨어 클라이언트를 사용해야한다. 또는 장치는 유선 연결, Bluetooth 또는 저전력 WiFi 802.11ah를 사용하여 사용자 제어 모듈에서 데이터 스트리밍을 사용할 수 있다. 사용자 제어 모듈 은 인텔리전트 LED 패드의 컨트롤러와 동일하게 작동하는 PBT 컨트롤러 와 통신한다. 단, 그 출력은 패드 내에서 LED를 구동하지 않고 대신 수동 전기 신호로 LED 마우스 피스에 스트리밍되므로 처리가되지 않다. PE는 마우스 피스 내에.
이러한 치주 PBT 장치의 예가도 3의 3 차원 투시도에 도시되어있다. 도 90 은 치아와 잇몸을 덮는 말굽 모양 부분을 포함하는 몰딩 된 마우스 피스(1500)을 포함한다(1503), 말굽 모양 부분을 라이닝하는 두 개의 서로 다른 파장 LED(1504 및 1505) 위치(1506) 이 3D 투시도에서 보이지 않는 LED의 위치를 식별 함), 전기 케이블 전력 용 또는 선택적으로 버스 통신용 커넥터를 포함하는 제어 유닛(1501) 및 제어 유닛(1502). 해당 단면은 플렉스 PCB(1513), 리지드 PCB베이스(1515) 및 LED(1513) 이있는 리지드 플렉스 PCB 어셈블리를 포함하는 치아(1510)을 둘러싼 자형 단면을 나타냅니다. 치아를 청소하려고하는 대신 마우스 피스는 LED를 배치하도록 설계되었다. LED는 염증 및 치주 질환을 퇴치하기 위해 적색, 적외선, 청색 또는 자주색 LED를 포함 할 수있다. U 자형 어셈블리는 리지드 플렉스 PCB 주변에 몰딩 된 얇은 실리콘 마우스 피스 내에 포함된다.
단일 턱(상악 또는 하악 모두는 아니지만 둘다는 아님)을 덮고 처리하도록 설계된 UI 자형 단면을 갖는 마우스 피스의 제조가도 1에 도시되어있다. 단단한 PCB 부분(1513) 및 플렉스 PCB 날개(1514)를 포함하는 도 91. SMT 제조 직후에 표시된 것처럼 LED (1513a) 는 플렉스 윙 (1514) 에 장착 되고 선택적으로 LED(1513z) 는 리지드 PCB(1515)에 장착된다. PCB 표면 실장 기술(SMT) 조립 중에 리지드 플렉스 PCB는 구성 요소가 필요한 대량 자동 조립을 수용한다. 리플 로우 동안 픽 앤 플레이스 및 균일 한 솔더 온도 프로파일. SMT 조립 중에 PCB가 단단히 평평하게 유지되는 것이 중요한다. PCB의 단단하고 굴곡 부분이 픽과 장소 동안 동일한 평면에 고정되어 있지만, 리지드 플렉스 PCB의 필요가 선형되지하지만 대신에 배치 아웃 할 수 있다 내가 n은 껌 모양의 말굽 모양의 디자인, 그래서 플렉스 PCB의 불필요한 구부러짐이 발생하지 않거나 나중에 파손될 수있는 스트레스를 추가하지 않다. 표면 장착 조립 후 플렉스 윙(1514) 은 강성 PCB베이스(1515) 에 수직으로자형으로 구부러진 다음 강성-플렉스 PCB를 덮는 투명한 실리콘 마우스 피스(1516) 로 성형된다.
동일한 공정을 사용하여 위턱과 아래턱 모두에서 PBT 를 동시에 사용하는 데 유용한 H 형 마우스 피스 를 제조 할 수 있다. 도 1에 도시 된 방법. 도 92A 는 PCB 조립 후 두 개의 개별 부품이 전기적 및 물리적으로 결합되어 H 형 마우스 피스를 생성한다는 점을 제외하고는 전술 한 U 자형 마우스 피스에 대해 설명 된 것과 동일한 제조 공정을 사용한다. 도시 된 바와 같이, 두 개의 PCB, 하나는 리지드 PCB(1515a) 플렉스 PCB(1514a), LED(1513a) 및 선택적인 LED(1513z)를 포함하고, 두 번째는 리지드 PCB(1515b), 플렉스 PCB(1514b), LED(1513b) 및 선택적인 LED(1513y)를 포함하는 것이다. 본딩 공정에서 강성 PCB(1515a 및 1515b)는 함께 납땜되어도 1에 도시 된 바와 같이 전기적 및 기계적으로 단일 다층 PCB(1517)를 형성한다. 도 92B 따라서 마우스 피스는 잇몸의 위와 아래를 동시에 치료할 수 있다.
강성 PCB(1515a 및 1515b) 의 접합이도 1 에 도시되어있다. 도93 보여주는 콘 산적 인면(1518b 와 1518d) 도전성 표면 대응 납땜(1515b) 강성 PCB 꼭대기 (1518a) 및 강성 PCB의(1515a) 아래(1518c)는 상단과 하단의 PCB 간의 전기적 연결을 설정하고 상기 마우스 피스에 기계적지지 및 강성을 제공한다. 선택적 으로은 솔더 페이스트로 채워진(1519a 및 1519b)를 통한 관통 구멍 은 용융되어 상단 단단한 PCB(1515a) 와 하단 단단한 PCB(1515b) 모두를 통해 연장되는 연속 관통 구멍을 형성 할 수 있다.
치주 PBT 마우스 피스의 회로는도 4에 도시되어있다 도 94. 환자의 입에 고전압이 허용되지 않기 때문에 입력 전압 +VIN은 낮은 드롭 아웃 선형 레귤레이터 LDO(1520)에 의해 낮은 전압 +VLED 로 조절되어야한다. 필터 커패시터(1521 및 1522)는 조절기를 안정화하고 입력 및 출력 과도를 각각 필터링한다. 클록(1534) 및 시간 기준(1531) 에 따라 휘발성 및 비 휘발성 메모리(1536a 및 1526b)에 저장된 프로그램을 실행하는 장치의 마이크로 컨트롤러(1535)의 제어하에, 마이크로 컨트롤러로부터의 신호는 제어 신호(1537a 및 1537a 및 1524b) 로 프로그래밍 가능한 전류 소스(1524a 및 1524b)를 독립적으로 구동하는 데 사용된다(1537b).
신호는 LED를 디지털 방식으로 켜고 끄는 데 사용되거나, 대안 적으로 전도 전류를 프로그래밍하거나 사인파와 같은 주기적 파형을 합성하는 데 사용될 수 있다. 전류 소스(1524a) 로부터의 전류는 NPN 바이폴라 트랜지스터(1525a)에 의해 미러링되어 NPN 바이폴라 트랜지스터(1526a)의 전류, 따라서 LED(1504a 및 1504b)의 전류를 제어하고, 모두 마이크로 컨트롤러(1535)의 프로그램 실행에 따라 LED(1504c 및 150d)의 전류를 동일하게 제어한다. 유사하게, 전류 소스(1524b) 로부터의 전류는 NPN 바이폴라 트랜지스터(1525b)에 의해 미러링되어 NPN 바이폴라 트랜지스터(1526b) 및 따라서 전류LED(1505a 및 1505b) 및 유사하게 마이크로 컨트롤러(1535)의 프로그램 실행에 따라 LED(1505c 및 1505d) 에서 전류를 제어한다. 이러한 방식으로 공간을 절약하기 위해 최소한의 구성 요소를 사용하여 LED 전류를 제어 할 수 있다. 따라서 소형화 된 제어기의 회로는도 1에 도시 된 인클로저(1502)에 수용 될 수있다 도 90.
초음파 치료 - 는 그 분산 개시된 PBT 시스템 과 같은 구동을 적용한다 압전 트랜스 듀서 범위에서의 주파수 범위에서 생산 초음파로 는 100 kHz의 4 MHz 한다. 초음파 치료의 지배적 인 치료 작용 메커니즘은 진동 이며, 흉터 조직을 깨뜨리고 열을 발생시켜 깊이 침투가 잘된다. 구동 알고리즘은 디지털(펄스) 및 정현파 구동을 모두 포함하여 여기에 개시된 LED의 정현파 구동에 사용되는 것과 유사 할 수 있다. 개시된 분산 형 PBY 는 독립적으로 또는 PBT와 조합 하여 초음파 치료를 수행 할 수있다 . 개시된 시스템을 사용하면 초음파 변환기를 LED 어레이 와 결합 하여 초음파를 사용하여 흉터 조직을 분해하고 PBT 가속 식균 작용을 사용하여이를 제거 할 수 있다 .
결합 된 초음파 PBT 치료 시스템 또는 USPBT 패드의 한 구현이도 1에 도시되어있다. 클록(1556) 및 시간 기준(1553)에 따라 휘발성 및 비 휘발성 메모리(1558a 및 1558b)에 저장된 프로그램을 실행하는 마이크로 컨트롤러(1557)를 포함하는 도 95, 마이크로 컨트롤러 로부터의 신호는 로우 사이드 N-채널 MOSFET(1563a)를 포함하는 H-브리지 를 독립적으로 구동 하는 데 사용된다 및(1563b) 및 하이 사이드 P-채널 MOSFET(1564a 및 1564b)는 압전 초음파 변환기(1562)를 구동한다. H- 브리지는 입력 커패시터(1551), 출력 커패시터(1552) 및 DC/DC 컨버터(1550)에 의해 생성 된 조정 된 공급 전압 +VPZ에 의해 전력을 공급받다. 선택적으로 인덕터(표시되지 않음).
하이 사이드 MOSFET(1564a 및 1564b)는 레벨 시프 팅 드라이버 회로(1566a 및 1566b)에 의해 구동된다. 유사하게 로우 측 MOSFET(1563a 및 1563b)는 로우 측 버퍼(1565a 및 1565b)에 의해 구동된다. 작동시, 로우 사이드 N-채널 MOSFET(1564a) 및 하이 사이드 P- 채널(1563a)에 의해 형성된 하프 브리지는 로우 사이드 N-채널 MOSFET(1564b) 및 하이 사이드 P-에 의해 형성된 하프 브리지와 위상이 다른 상태로 구동된다. 채널(1563b). 의 하이 사이드 P-채널 MOSFET와(1564a)을 실시하고, 다음 로우 사이드 N-채널 1563a는 꺼지고 Vx = +VPZ. 동시에 하이 사이드 P-채널 MOSFET(1564b) 가 꺼진 다음 로우 사이드 N 채널(1563b) 이 켜지고 전도되어 Vy에서 Vx 전류가 흐르는 동안 V y = 0 이다. 다음 반주기에서 전류 흐름은 Vy에서 Vx, 역전된다. 동작시, 2 개의 하프 브리지는 패드 μC(1557) 의 출력 에 응답하여 인버터(1567)에 의해 위상차 로 구동된다 . 하프 브리지의 출력은 절대 크기 ±VPZ 갖는 양방향 이다. 패드 μC(1557)의 출력은 또한 이전에 개시된 LED 드라이버(1560)를 통해 LED 어레이(1561)를 구동하는데 사용된다.
도 1 에 도시 된 대안적인 실시 예 에서. 도 96에 도시 된 바와 같이, 전류 싱크의 프로그래밍 가능한 어레이는 다중 압전 변환기를 구동 할 때 하프 브리지를 대체한다. 도시 된 바와 같이, 패드 μC(1557)는 각각 대응하는 압전 변환기(1562a 및 1562b)를 통해 전류 싱크(1576 및 1575)에 의해 전도되는 전류를 제어하는 데 사용되는 D/A 변환기(1573)에 디지털 크기 를 출력한다. 압전 전류 IPZ1 및 PZ2는 생성 된 초음파 주파수를 제어하기 위해 인버터(1571 및 1572)에 의해 디지털 방식으로 펄스된다.
USPBT 패드의 예가도 4에 도시되어있다. 도 97 은 평면도(1581), 밑면도(1584), 단일 USB 소켓(1598)을 포함하는 측면도로 도시 된 지능형 LED 패드를 포함한다. 단면(1580)은 강성 PCB(1588)를 포함하고; PCB(1589), LED(1591), 센서(1590) 및 압전 변환기(1592a 및 1592b). LED 폴리머 패드 커버(1581)는 개구(1595) 및 공동(1596) 및 보호용 투명 플라스틱(1587)을을함한다. LED 패드(1580)는 돌출부(1583) 가있는가요 성 폴리머(1581) 위의 상부, 돌출부(1585)가있는 하부가요 성 폴리머(1684)를 포함한다 .
선택적으로 PBT 용 LED는 초음파 압전 방출기와 함께 동시에 또는 시간에 따라 교대로 구동 될 수 있다. (본원 USPBT 라 함) 및, 초음파 치료의 photobiomodulation 결합 된 애플리케이션은 흉터 조직을 파괴 초음파를 사용하여 가속 PBT를 사용하는데 유용하다 레모 브로 죽은 세포.
Infrasound Therapy - Infrasound Therapy는 일반적으로 20-Hz에서 1-Hz 이하의 오디오 스펙트럼 아래의 매우 낮은 주파수에서 발생한다는 점을 제외하면 조직 마사지와 유사한다. 비교적 있어야 저주파수를 생성하기위한 액추에이터, 대규모 , 예를 들어 , 따라서, 직경 10 cm 및 잘 지팡이에 포함 적합 마찬가지 도 89 는 전자석이 스피커와 유사한 보이스 코일 드라이버로 대체된다는 점을 제외하고는 가동 부가 매우 낮은 주파수에서 처리 된 조직을 밀어내는 플런저 또는 멤브레인에 부착된다는 점을 제외하고는 따라서 공개 된 PBT 시스템은 초음파 주변 장치를 지원하도록 직접 호환된다. Infrasound는 운동 범위와 근육 탄력을 개선하는 데 유용한 조직 및 저주파에 깊은 마사지를 제공한다. 선택적으로 PBT 용 LED는 초 저주파 음성 코일 액추에이터와 함께 동시에 또는 시간에 따라 교대로 구동 될 수 있다.
코/귀용 PBT LED 버드 - PBT는 초 두개로 수행 할 수 있지만, 또 다른 옵션은 근, 적외선 및 청색 스펙트럼의 레이저 또는 LED를 사용하여 코나 귀에 직접 빛을 주입하는 것이다. 장치 등이 작다. 자율적으로 치료 장치, 장치가 할 수있는 가벼운 소프트웨어 클라이언트 사용해야한다 실행 몇 사전 - 그래밍 알고리즘을. 또는 장치는 유선 연결, Bluetooth 또는 저전력 WiFi 802.11ah를 사용하여 사용자 제어 모듈에서 데이터 스트리밍을 사용할 수 있다. 사용자 제어 모듈 은 인텔리전트 LED 패드 의 컨트롤러와 동일하게 작동하는 PBT 컨트롤러와 통신 하는 것이다. 단, 그 출력은 패드 내에서 LED를 구동하지 않고 대신 수동 전기 신호로 LED 버드에 스트리밍되므로 처리가 수행되지 않다. 새싹 안에. 따라서 공개 된 PBT 시스템은 코 및 귀 치료를위한 PBT LED 버드를 지원하도록 직접 호환된다. 비강 내 및 귀 내(즉, 귀) PBT 의 또 다른 이점은 부비동을 감염시키는 병원균과 박테리아를 죽이는 능력이다.
침술 용 PBT LED 스팟 - 또 다른 작은 크기의 LE D 소스는 작은 LED 또는 레이저 "스팟"으로, 침술 포인트 위에 몸에 부착 된 동전 크기의 패드이다. 장치는 작고 배터리 전원을위한 공간이 없다. 이 장치는 유선 연결, Bluetooth 또는 저전력 WiFi 802.11ah를 사용하여 사용자 제어 모듈에서 데이터 스트리밍을 사용할 수 있다. 사용자 제어 모듈은 지능형 LED 패드의 컨트롤러와 동일하게 작동하는 PBT 컨트롤러와의 통신을 통해 출력이 패드 내의 LED를 구동하지 않고 대신 수동 전기 신호로 LED/레이저 지점으로 스트리밍되므로 처리는 스팟 내에서 수행된다. 따라서 공개 된 PBT 시스템은 침술 LED 스팟 용 PBT LED 버드를 지원하도록 직접 호환된다.
블루투스 헤드폰 - 의학적으로 치료할 수는 없지만 이완 애플리케이션 에서는 PBT 치료 파형에 동기화 된 블루투스를 통해 음악이 헤드폰으로 방송 될 수 있다. 공개 된 PBT 시스템의 파형 합성 기능을 고려할 때 동기화 된 음악 및 PBT 처리 를 지원할 수 있다.
Claims (34)
- 분산형 광 생체 조절 요법(PBT) 시스템으로서,
메인 마이크로컨트롤러, 통신 인터페이스 및 디지털 시계를 포함하는 PBT 컨트롤러;
패드 마이크로컨트롤러, 메모리 및 발광 다이오드(LED) 어레이를 포함하는 LED 패드로서, 상기 LED 어레이는 하나 이상의 LED 스트링과 각각의 LED 스트링 내 전류를 제어하기 위한 LED 드라이버를 포함하고, 상기 LED 스트링 각각의 LED들은 직렬로 연결되는, LED 패드; 및
상기 하나 이상의 LED 스트링의 전류 및 조명을 제어하기 위해 상기 PBT 컨트롤러와 상기 LED 패드 사이에 디지털 데이터를 전달하기 위한 통신 링크를 포함하는, 분산형 광 생체 조절 요법 시스템. - 제 1 항에 있어서,
각각의 LED 드라이버는 상기 패드 마이크로컨트롤러가 각각의 LED 스트링의 전류를 제어할 수 있도록 상기 패드 마이크로컨트롤러에 연결된, 분산형 광 생체 조절 요법 시스템. - 제 2 항에 있어서,
상기 LED 어레이는 둘 이상의 LED 스트링을 포함하며, 제1 LED 스트링의 LED는 제1 파장의 광을 방출할 수 있고 제2 LED 스트링의 LED는 제2 파장의 광을 방출할 수 있으며, 제2 파장은 제1 파장과는 상이한, 분산형 광 생체 조절 요법 시스템. - 제 2 항에 있어서,
각각의 LED 스트링을 위한 LED 드라이버는 MOSFET 및 전류 감지 및 제어 요소를 포함하고, 상기 MOSFET 및 상기 전류 감지 및 제어 유닛 각각은 상기 LED 스트링의 LED와 직렬로 연결되며, 상기 전류 감지 및 제어 유닛은 상기 MOSFET를 온 및 오프하기 위한 인에이블 펄스의 소스 및 상기 MOSFET이 온될 때 상기 MOSFET에서 상기 전류의 레벨을 제어하기 위한 기준 전류의 소스에 연결된, 분산형 광 생체 조절 요법 시스템. - 제 2 항에 있어서,
제1 LED 스트링을 위한 기준 전류의 소스는 제1 기준 MOSFET을 포함하고 제2 LED 스트링를 위한 기준 전류의 소스는 제2 기준 MOSFET을 포함하며, 상기 제1 및 제2 기준 MOSFET 각각은 제3 임계값-연결된 MOSFET와 전류 미러 배열로 연결된, 분산형 광 생체 조절 요법 시스템. - 제 5 항에 있어서,
상기 제3 임계값-연결된 MOSFET에 연결된 트림 네트워크를 더 포함하는, 분산형 광 생체 조절 요법 시스템. - 제 5 항에 있어서,
디지털-아날로그(D/A) 변환기를 더 포함하고, 상기 D/A 변환기의 출력은 상기 제3 임계값-연결된 MOSFET에서 전류의 크기를 제어하는, 분산형 광 생체 조절 요법 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 통신 링크는 USB 케이블 또는 다른 유선 통신 매체를 포함하는, 분산형 광 생체 조절 요법 시스템. - 제 8 항에 있어서,
상기 통신 링크는 상기 LED 패드에 전력을 공급하기 위한 도체를 포함하는, 분산형 광 생체 조절 요법 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 PBT 컨트롤러는 제1 클록을 포함하고, 상기 LED 패드는 제2 클록을 포함하고, 상기 제2 클록은 상기 제1 클록에 동기화되지 않는. 분산형 광 생체 조절 요법 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 LED는 장치 ID 레지스터를 포함하고, 상기 장치 ID 레지스터는 비 휘발성 메모리에 저장되고 상기 LED 패드의 신원을 인증하기 위해 상기 PBT 컨트롤러에 의해 사용되는 데이터를 포함하는, 분산형 광 생체 조절 요법 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 LED 패드는 메모리를 포함하고, 상기 메모리는 선택된 PBT 치료에 따라 LED 드라이버를 제어하기 위한 데이터를 보유하는, 분산형 광 생체 조절 요법 시스템. - 제 1 항의 PBT 시스템을 사용하여 광 생체 조절 요법(PBT)을 수행하는 방법으로서, 상기 PBT 컨트롤러에서 상기 LED 패드로의 PBT 치료 세션을 정의하는 소프트웨어를 전송하는 단계를 포함하며, 상기 PBT 치료 세션은 상기 LED 어레이의 LED가 온 및 오프되는 시간들을 정의하고, 상기 소프트웨어는 세그먼트로 전송되어 상기 PBT 컨트롤러가 치료 세그먼트를 상기 LED 패드로 전송하고 이어서 상기 LED 패드가 상기 치료 세그먼트를 실행하도록 하는, 방법.
- 제 13 항에 있어서,
상기 메모리는 직렬 시프트 레지스터를 포함하고 상기 LED 패드는 디코더를 포함하며,
상기 방법은 상기 PBT 컨트롤러로부터 상기 디코더로의 상기 PBT 치료 세션을 정의하는 데이터 스트림을 전송하는 단계, 상기 디코더의 출력을 직렬 시프트 레지스터에 로딩하는 단계로서 상기 디코더의 출력은 상기 LED가 온 및 오프되는 상기 시간들을 지정하는 단계, 및 상기 직렬 시프트 레지스터를 사용하여 상기 LED 드라이버를 제어하는 단계를 포함하는, 방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 PBT 컨트롤러로부터 상기 디코더로 상기 데이터 스트림을 전송하는 상기 단계는 상기 디코더의 출력을 상기 직렬 시프트 레지스터로 로딩하는 상기 단계와 동시에 발생하지 않는, 방법. - 제 1 항의 PBT 시스템을 사용하여 광 생체 조절 요법(PBT)을 수행하는 방법으로서, 상기 방법은 상기 PBT 컨트롤러에서 상기 LED 패드로 실행 가능 코드를 포함하는 파일을 전송하는 단계를 포함하며, 상기 실행 가능 코드는 상기 패드 마이크로컨트롤러가 상기 PBT 컨트롤러로부터의 추가 지시없이 PBT 치료를 실행하고 완료하기 위한 명령을 포함하는, 방법.
- 제 16 항에 있어서,
상기 PCT 컨트롤러로부터 상기 LED 패드로 전송된 실행 가능 코드를 포함하는 상기 파일은 압축, 암호화, 또는 압축 및 암호화되며, 상기 방법은 상기 LED 패드에서 상기 파일을 압축 해제, 복호화, 또는 압축 해제 및 복호화하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제 17 항에 있어서,
상기 LED 패드에서 상기 파일 전체를 복호화하고 이어서 상기 PBT 치료를 실행하는 단계를 포함하는, 방법. - 제 17 항에 있어서,
상기 LED 패드에서 상기 파일의 제1 부분을 해독하고 상기 치료의 제1 부분을 실행하는 단계; 및
상기 LED 패드에서 상기 파일의 제2 부분을 해독하고 상기 치료의 제2 부분을 실행하는 단계를 포함하는, 방법. - 제 1 항의 PBT 시스템을 사용하여 광 생체 조절 요법(PBT)을 수행하는 방법으로서, 상기 방법은 LED 플레이어를 포함하는 파일을 상기 PBT 컨트롤러로부터 상기 LED 패드로 전송하는 단계를 포함하며, 상기 LED 플레이어는 LED 드라이버를 포함하는, 방법.
- 제 20 항에 있어서,
상기 LED 플레이어를 포함하는 상기 파일은 암호화, 압축, 또는 암호화 및 압축되고, 상기 방법은 상기 LED 패드에서 상기 파일을 해독, 압축 해제, 또는 해독 및 압축 해제하고 이어서 상기 파일을 상기 LED 패드의 휘발성 메모리에 저장하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제 20 항에 있어서,
상기 LED 플레이어는 파형 합성기 및 펄스 폭 변조(PWM) 플레이어를 포함하는, 방법. - 제 22 항에 있어서,
파형 프리미티브 및 파형의 파형 파라메트릭을 상기 파형 합성기에 전달하는 단계를 포함하며, 상기 파형 합성기는 상기 파형 프리미티브 및 상기 파형 파라메트릭을 처리하여 상기 파형을 나타내는 PWM 함수를 생성하는, 방법. - 제 23 항에 있어서,
상기 파형 프리미티브는 상기 파형을 사인파로 식별하고, 상기 파형 파라메트릭은 상기 사인파의 주파수 및 진폭을 지정하는, 방법. - 제 22 항에 있어서,
상기 파형을 표현하는 수학적 함수를 상기 파형 합성기에 전달하는 단계를 포함하며, 상기 파형 합성기는 상기 수학적 함수를 처리하여 상기 파형을 나타내는 PWM 함수를 생성하는, 방법. - 제 22 항에 있어서,
상기 PWM 플레이어는 상기 파형 합성기의 출력 신호를 수신하고 펄스 트레인을 생성하며, 상기 펄스 트레인의 각 펄스는 상기 파형을 나타내는 상기 PWM 함수의 일부 또는 전부를 포함하며, 상기 펄스 트레인의 펄스들은 상기 PWM 함수의 펄스들보다 작은 주파수를 갖는, 방법. - 제 26 항에 있어서,
상기 LED 드라이버는 상기 PWM 플레이어의 출력 신호를 수신하고 상기 파형을 나타내는 아날로그 신호를 생성하며, 상기 LED 드라이버는 상기 하나 이상의 LED 스트링의 각각의 전류의 최대 값을 제어함으로써 상기 아날로그 신호의 최대 값을 결정하는, 방법. - 제 20 항에 있어서,
LED 재생 파일을 상기 LED 패드의 휘발성 메모리로 전달하는 단계를 포함하고, 상기 재생 파일은 PBT 치료의 시퀀스를 정의하는, 방법. - 제 1 항의 PBT 시스템을 사용하여 광 생체 조절 요법(PBT)을 수행하는 방법으로서, 상기 메모리에 저장된 소프트웨어는 깜박임 타이머를 포함하며, 상기 방법은:
상기 깜박임 타이머가 계수를 시작하게 하는 단계;
상기 깜박임 타이머가 작동을 시작한 이후로 제1 미리 결정된 기간이 경과할 때 상기 깜박임 타이머가 깜박임 타임 아웃 신호를 생성하게 하는 단계로서, 상기 깜박임 타임 아웃 신호는 상기 프로그램 소프트웨어가 인터럽트 서비스 루틴(ISR)을 실행하게 하는, 단계; 및
상기 프로그램 소프트웨어가 PBT 치료를 중단하고 상기 ISR 동안 상기 LED 패드의 안전 점검을 수행하게 하는 단계를 포함하는, 방법. - 제 29 항에 있어서,
상기 안전 점검은 온도 센서를 판독하는 것과 상기 LED 패드의 전기적 연결을 점검하는 것 중 하나 이상을 포함하는, 방법. - 제 29 항에 있어서,
상기 메모리에 저장된 소프트웨어는 워치독 타이머를 포함하며, 상기 방법은:
ISR 종료시 상기 워치독 시간을 재설정하고 시작하는 단계;
상기 워치독 타이머가 동작하기 시작한 이후에 제2 미리 결정된 기간이 경과할 때 상기 워치독 타이머가 인터럽트 플래그를 생성하게 하는 단계로서, 상기 제2 미리 결정된 기간은 상기 제1 미리 결정된 기간보다 더 긴, 단계; 및
상기 인터럽트 플래그가 생성될 때 상기 프로그램 소프트웨어가 PBT 치료를 중단하게 하는 단계를 포함하는, 방법. - 제 29 항에 있어서,
상기 LED 패드는 온도 센서를 포함하며,
상기 방법은 상기 온도 센서가 과열 상태를 검출하면 상기 소프트웨어가 PBT 치료를 중단하게 하는 단계를 포함하는, 방법. - 제 29 항에 있어서,
상기 통신 링크는 WiFi 또는 다른 무선 통신 경로를 포함하는, 방법. - 제 33 항에 있어서,
상기 LED 패드는 안전 시스템을 포함하고, 상기 안전 시스템은 깜박임 타이머, 워치독 타이머 및 온도 센서 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 안전 시스템은 상기 통신 링크를 통한 통신이 중단되더라도 계속 동작하는, 방법.
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