電導(dǎo)生物反饋訓(xùn)練儀的制作方法
【專利摘要】一種電導(dǎo)生物反饋訓(xùn)練儀，包括設(shè)置在測試儀外殼內(nèi)部并依次連接的陣列電導(dǎo)傳感器、通路切換開關(guān)、電荷檢測器、多通道ADC轉(zhuǎn)換器以及數(shù)據(jù)處理器；通路切換開關(guān)、電荷檢測器、多通道ADC轉(zhuǎn)換器和數(shù)據(jù)處理器分別與嵌入式信號處理器連接，嵌入式信號處理器上還連接有顯示器和音視頻刺激模塊。本發(fā)明使用陣列式電導(dǎo)傳感器，使測試電極與人體皮膚之間形成一個電容Cs，通過電荷檢測器檢測Cs的充放電電荷，經(jīng)過ADC轉(zhuǎn)換器計算出電容值Cs，從而計算出人體內(nèi)電場的強(qiáng)度，得到體表電導(dǎo)分布圖。本發(fā)明只通過體表電極進(jìn)行檢測而且電極與皮膚是絕緣的，對被試者沒有任何影響，檢測精度高，檢測速度快，穩(wěn)定性好，能對人的情緒變化，注意力變化等進(jìn)行評估。
【專利說明】電導(dǎo)生物反饋訓(xùn)練儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于心理學(xué)生物反饋【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種電導(dǎo)生物反饋訓(xùn)練儀。
【背景技術(shù)】
[0002]量子力學(xué)認(rèn)為，人體的器官，組織，細(xì)胞，分子，原子都要輻射電磁波，這些電磁波駐波的疊加，在體內(nèi)形成非均勻的電場。人體生理和心理的狀態(tài)對人體內(nèi)的電場分布影響極大。通過體表電導(dǎo)分布的檢測，可以檢測體內(nèi)電場分布的變化。利用生物反饋技術(shù)，可進(jìn)行心理訓(xùn)練和治療。
[0003]目前，普遍使用皮電檢測的方法來檢測一些生理指標(biāo)，皮電是表示皮膚上兩個選定點(diǎn)之間的電阻值。皮電生物反饋的原理是:情緒緊張，恐懼或焦慮情況下汗腺分泌增加，皮膚表面汗液增多，引起導(dǎo)電增加而致皮電升高；情緒平靜時汗腺分泌減少，皮膚導(dǎo)電性降低，引起皮電降低。因此，皮電的高低能反映情緒的變化，是反映情緒變化的生理指標(biāo)。
[0004]皮膚電反應(yīng)個體在情緒狀態(tài)時，皮膚內(nèi)血管的舒張和收縮以及汗腺分泌等變化，引起皮膚電阻的變化，它代表了自主神經(jīng)系統(tǒng)的情緒反應(yīng)。
[0005]傳統(tǒng)的皮電檢測方法通常間接測皮膚電阻，加電壓會影響皮膚的生物電。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明就是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題，而提供了一種只通過體表電極進(jìn)行檢測的電導(dǎo)生物反饋訓(xùn)練儀。
[0007]本發(fā)明是按照以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:` 本發(fā)明的電導(dǎo)生物反饋訓(xùn)練儀，包括設(shè)置在測試儀外殼內(nèi)部并依次連接的陣列電導(dǎo)傳感器、通路切換開關(guān)、電荷檢測器、多通道ADC轉(zhuǎn)換器以及數(shù)據(jù)處理器；通路切換開關(guān)、電荷檢測器、多通道ADC轉(zhuǎn)換器和數(shù)據(jù)處理器分別與嵌入式信號處理器連接，嵌入式信號處理器上還連接有顯示器和音視頻刺激模塊；測試儀外殼的一側(cè)分布有多個測試電極，并設(shè)置有一層絕緣膜，測試電極與內(nèi)部的陣列電導(dǎo)傳感器連接；測試儀外殼與設(shè)置有測試電極的一側(cè)相對的另一側(cè)設(shè)置有多媒體液晶屏，多媒體液晶屏與測試儀外殼內(nèi)部的顯示器連接。
[0008]所述的測試儀外殼呈扁平的長方體狀，測試儀外殼的左側(cè)和右側(cè)分別設(shè)置有一條固定帶，左固定帶通過固定帶連接軸連接在測試儀外殼的左側(cè)，右固定帶通過固定帶連接軸連接在測試儀外殼的右側(cè)。
[0009]所述的右固定帶為松緊帶，左固定帶的端部設(shè)置有尼龍搭扣。
[0010]所述的測試儀外殼的上側(cè)設(shè)置有SD卡插槽，下側(cè)設(shè)置有按鍵和外接音頻插口。
[0011]所述的測試儀外殼的一側(cè)分布有16個測試電極。
[0012]本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:
本發(fā)明的電導(dǎo)生物反饋訓(xùn)練儀，使用陣列式電導(dǎo)傳感器，設(shè)有多個測試電極，測試電極與人體皮膚之間有一個絕緣膜，使電極與皮膚之間形成一個電容Cs，通過電荷檢測器檢測Cs的充放電電荷，經(jīng)過ADC轉(zhuǎn)換器計算出電容值Cs，從而計算出人體內(nèi)電場的強(qiáng)度。通過數(shù)據(jù)處理器和信號處理器得到體表電導(dǎo)分布圖。本發(fā)明只通過體表電極進(jìn)行檢測而且電極與皮膚是絕緣的，對被試者沒有任何影響，檢測精度高，檢測速度快，穩(wěn)定性好，能對人的情緒變化，注意力變化，情緒的穩(wěn)定性等進(jìn)行評估。
[0013]本發(fā)明的電導(dǎo)測量技術(shù)可替代皮電測量技術(shù)，比現(xiàn)有的皮電測量方法更合理，更科學(xué)，可應(yīng)用于測試人的情緒變化，注意力變化，意識狀態(tài)變化等心理學(xué)領(lǐng)域。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的電導(dǎo)生物反饋訓(xùn)練儀的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖；
圖2是本發(fā)明的電導(dǎo)生物反饋訓(xùn)練儀外觀結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明的電荷檢測器的電路原理圖；
圖中主要部件符號說明:
1:陣列電導(dǎo)傳感器 2:通路切換開關(guān)
3:電荷檢測器4:多通道ADC轉(zhuǎn)換器
5:數(shù)據(jù)處理器6:顯示器
7:嵌入式信號處理器 8:音視頻刺激模塊 9:左固定帶10:右固定帶
I1:尼龍搭扣12:固定帶連接軸 13:多媒體液晶屏 14:SD卡插槽 15:按鍵 16:外接音頻插口 17:電壓測量點(diǎn) 18:積分電容
19:運(yùn)算放大器20:輸出端
21:體表電位。
【具體實(shí)施方式】
[0015]以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明的電導(dǎo)生物反饋訓(xùn)練儀進(jìn)行詳細(xì)描述，附圖中與現(xiàn)有技術(shù)相同的部件采用了相同的標(biāo)號。下述各實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而并非對本發(fā)明的限制。
[0016]圖1是本發(fā)明的電導(dǎo)生物反饋訓(xùn)練儀的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本發(fā)明的電導(dǎo)生物反饋訓(xùn)練儀外觀結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1和圖2所示，本發(fā)明的電導(dǎo)生物反饋訓(xùn)練儀，包括設(shè)置在測試儀外殼內(nèi)部并依次連接的陣列電導(dǎo)傳感器1、通路切換開關(guān)2、電荷檢測器3、多通道ADC轉(zhuǎn)換器4以及數(shù)據(jù)處理器5。通路切換開關(guān)2、電荷檢測器3、多通道ADC轉(zhuǎn)換器4和數(shù)據(jù)處理器5分別與嵌入式信號處理器7連接，嵌入式信號處理器7上還連接有顯示器6和音視頻刺激模塊8。測試儀外殼的一側(cè)分布有多個測試電極,并設(shè)置有一層絕緣膜，測試電極與設(shè)置在測試儀外殼內(nèi)部的陣 列電導(dǎo)傳感器I連接。測試儀外殼與設(shè)置有測試電極的一側(cè)相對的另一側(cè)設(shè)置有多媒體液晶屏13，多媒體液晶屏13與測試儀外殼內(nèi)部的顯示器6連接。
[0017]測試儀外殼呈扁平的長方體狀，測試電極和多媒體液晶屏分別設(shè)置于測試儀外殼的正面和背面。測試儀外殼的左側(cè)和右側(cè)分別連接有一條固定帶，左固定帶9通過固定帶連接軸12連接在測試儀外殼的左側(cè)，右固定帶10通過固定帶連接軸12連接在測試儀外殼的右側(cè)。右固定帶10為松緊帶，左固定帶9的端部設(shè)置有尼龍搭扣11。使用時，右固定帶10粘貼在左固定帶9端部的尼龍搭扣11上，根據(jù)松緊程度進(jìn)行固定。測試儀外殼的上側(cè)設(shè)置有SD卡插槽14，下側(cè)設(shè)置有按鍵15和外接音頻插口 16。
[0018]本發(fā)明的理論基礎(chǔ)如下:任何生物都由分子構(gòu)成，分子由原子構(gòu)成，原子由原子核及電子構(gòu)成。電子圍繞原子核旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生磁場。人體的心理，生理發(fā)生變化時，首先是構(gòu)成人體的物質(zhì)結(jié)構(gòu)要素發(fā)生變化，構(gòu)成原子的電子的正常運(yùn)動首先異常。由于電子運(yùn)動和磁場的相關(guān)性，一旦引起正常電子的共振磁場變化，從原子到分子，從分子到細(xì)胞，從細(xì)胞到器官的信息傳遞通道發(fā)生變化，結(jié)果引起體內(nèi)電場分布的變化。
[0019]事實(shí)上，當(dāng)被測者情緒波動時，皮膚電阻值并不是單調(diào)的下降，而是急劇地上下波動。在情緒波動時，電磁場的耗散結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)大幅度的漲落，從而導(dǎo)致身體電導(dǎo)能力的大幅度波動。
[0020]電導(dǎo)(J)是電阻(R)的倒數(shù)，也就是R=l/J或J=I/V)。從物理學(xué)的角度來看，電導(dǎo)(J)與電場強(qiáng)度是成正比的。J=oE，0是與物質(zhì)有關(guān)的一個常數(shù)。在皮膚上測量的不是什么皮膚電阻而是身體電導(dǎo)，根據(jù)公式J=oE:電導(dǎo)(J)是與電場強(qiáng)度(E)成正比。結(jié)論是在皮膚上測量的就是身體內(nèi)的電場強(qiáng)度(E )。
[0021]“耗散結(jié)構(gòu)”是一種動態(tài)的結(jié)構(gòu)，依靠不斷的能量供應(yīng)才能存在，而人體內(nèi)的能量分布是由電磁波形成的耗散結(jié)構(gòu)。人體的器官，組織，細(xì)胞，分子等等都會發(fā)射電磁波，所以它們都是電磁波的波源，又稱“振子”。人體的心和肺就是兩個典型的電磁波源，也是兩個振子。常用的心電圖就是測量心臟發(fā)出的電磁波。不常用的肺電圖同樣也是測量電磁波。它們必須有各自的固有頻率，但是它們又不能完全獨(dú)立。運(yùn)動時，彼此都要相應(yīng)加速；休息時，又要相應(yīng)減速。
[0022]物理學(xué)理論指出，人體的電導(dǎo)與內(nèi)電場的強(qiáng)度成正比。在很大程度上，人體電導(dǎo)的測量可以在體表運(yùn)行，從而測定人體內(nèi)電場的分布。這種內(nèi)電場的非均勻分布主要是由電磁駐波的重疊產(chǎn)生的。我們沒有必要測量和計算電磁波的頻譜，而可以在體表對這個電磁波的干涉圖進(jìn)行采樣測定，`從而得出人體生理和心理狀態(tài)的改變。
[0023]為了通過體表檢測體內(nèi)的電場強(qiáng)度，又不影響人體本身的電場。在檢測電極和皮膚之間放置了絕緣膜，使檢測電極和皮膚之間形成了一個測量電容Cs。通過對電容的檢測，推算出體表的電場。
[0024]圖3是本發(fā)明的電荷檢測器的電路原理圖。如圖3所示，電荷檢測器內(nèi)部設(shè)置有運(yùn)算放大器19，積分電容18連接在運(yùn)算放大器19的同相輸入端和輸出端之間，復(fù)位開關(guān)K2與積分電容18并聯(lián)。檢測電極與皮膚上的體表電位21之間形成測量電容Cs，測量電容Cs通過開關(guān)1連接到運(yùn)算放大器的同相輸入端。測量時，首先，對測量電容Cs充電，閉合開關(guān)K1,從運(yùn)算放大器的反相輸入端的電壓測量點(diǎn)17測得測量電壓V1，再斷開開關(guān)K1,從運(yùn)算放大器的輸出端20處得到測量電荷Q1 ;然后，讓測量電容Cs放電，閉合開關(guān)K1，從電壓測量點(diǎn)17得到偏置電壓V2,再斷開開關(guān)K1，從運(yùn)算放大器的輸出端20處得到偏置電荷Q2。根據(jù)公式Cs=(Q1-Q2)AV1-V2)，即可得到檢測電極與皮膚之間的電容值，從而推算出體表的電導(dǎo)。
[0025]音視頻刺激模塊為反饋訓(xùn)練提供特定的音視頻刺激信號。訓(xùn)練儀通過陣列式電導(dǎo)傳感器測得體表各點(diǎn)得電位后，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器計算出電容值Cs，計算出人體內(nèi)電場的強(qiáng)度。通過數(shù)據(jù)處理器和嵌入式信號處理器得到體表電導(dǎo)分布圖，并在顯示器上顯示；并把測試的結(jié)果以多媒體的形式反饋給被試者，進(jìn)行生物反饋訓(xùn)練。
[0026]本技術(shù)只通過體表電極進(jìn)行檢測而且電極與皮膚是絕緣的，對被試者沒有任何影響，檢測精度高，檢測速度快，穩(wěn)定性好。為心理學(xué)的生物反饋提供了一種新的反饋技術(shù)。通過計算機(jī)的計算和圖形技術(shù)，就能得到人體表面電導(dǎo)的分布圖。它能反映人體心理和生理的變化，可為心理學(xué)的生物反饋提供一個新的反饋量。
[0027]本發(fā)明的電導(dǎo)生物反饋訓(xùn)練儀，對心理學(xué)領(lǐng)域普遍使用的皮電測量技術(shù)，進(jìn)行了改進(jìn)。電導(dǎo)測量技術(shù)可替代皮電測量技術(shù)，比現(xiàn)有的皮電測量方法更合理，更科學(xué)。可應(yīng)用于測試人的情緒 變化，注意力變化，意識狀態(tài)變化等心理學(xué)領(lǐng)域。
【權(quán)利要求】
1.一種電導(dǎo)生物反饋訓(xùn)練儀，其特征在于:該測試儀包括設(shè)置在測試儀外殼內(nèi)部并依次連接的陣列電導(dǎo)傳感器、通路切換開關(guān)、電荷檢測器、多通道ADC轉(zhuǎn)換器以及數(shù)據(jù)處理器；通路切換開關(guān)、電荷檢測器、多通道ADC轉(zhuǎn)換器和數(shù)據(jù)處理器分別與嵌入式信號處理器連接，嵌入式信號處理器上還連接有顯示器和音視頻刺激模塊；測試儀外殼的一側(cè)分布有多個測試電極，并設(shè)置有一層絕緣膜，測試電極與內(nèi)部的陣列電導(dǎo)傳感器連接；測試儀外殼與設(shè)置有測試電極的一側(cè)相對的另一側(cè)設(shè)置有多媒體液晶屏，多媒體液晶屏與測試儀外殼內(nèi)部的顯示器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電導(dǎo)生物反饋訓(xùn)練儀，其特征在于:測試儀外殼呈扁平的長方體狀，測試儀外殼的左側(cè)和右側(cè)分別設(shè)置有一條固定帶，左固定帶通過固定帶連接軸連接在測試儀外殼的左側(cè)，右固定帶通過固定帶連接軸連接在測試儀外殼的右側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電導(dǎo)生物反饋訓(xùn)練儀，其特征在于:右固定帶為松緊帶，左固定帶的端部設(shè)置有尼龍搭扣。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電導(dǎo)生物反饋訓(xùn)練儀，其特征在于:測試儀外殼的上側(cè)設(shè)置有SD卡插槽，下側(cè)設(shè)置有按鍵和外接音頻插口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電導(dǎo)生物反饋訓(xùn)練儀，其特征在于:測試儀外殼的一側(cè)分布有16個測試電極。`
【文檔編號】A61B5/053GK103860170SQ201410087431
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月11日
【發(fā)明者】楊海波, 白學(xué)軍, 曾力, 胡振慧 申請人:天津師范大學(xué)