生物体信号的测量和引导装置制造方法及图纸

一种生物体信号的测量和引导装置，包括：生物体的信号输入接口，用来生物体信号的检测部分相连；生物体刺激信号接口，用来与刺激生物体五个感觉中至少一个的生物体刺激部分相连；生物体信号处理装置，用来把来自输入接口的生物体信号处理成数字信号；测得生物体信号的存储装置，用来存储数字化信号处理中的生物体信号的处理结果；生物体刺激信号存储装置，用来以数字信号形式存储待传送到生物体刺激信号接口的生物体刺激信号，其中所述元件被制成适合于由生物体穿戴的一个整体。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于生物体信号的测量和引导的装置，该装置测量生物体的信号，例如血压，脉速，以及脑波，一方面作为人体健康的指标，另一方面，按照测量的信号值提供刺激作用，使生物体的特定信号被引导进入预定的方向，更具体地说，本专利技术涉及一种其大小可便于佩载的用于生物体信号的测量和引导的装置。有各种可由人们测量的生物体的信号，这些信号作为得知身心健康的重要参数，例如血压，脉速，体温以及脑波电压。而且，对于经受这种测量的人来说，当生物体的信号是一个不好的值或是在生理或心理上不希望的值时，把所述的值引导向呈现好的值的方向对人的心身健康是有利的。因此，已经有几种装置用于生物体信号的测量和引导，这些装置测量生物体的特定信号并提供刺激信息，以便把生物体导向心理和生理上希望的方向。下面以脑波为例更具体地进行说明。据说在人的脑波和人的生理心理状态之间有着密切的关系。一般地说，按照脑波的频率可把其分为四类，即1—4Hz的叫δ波，4—8Hz的叫θ波，8—13Hz的叫α波，13Hz以上的叫β波。在正常生理条件下，这些脑波以混合状态存在。当这些脑波的特定的一个占优势时，则表现出下列特征。即δ波是当人熟睡时出现的脑波，θ波是当人完全放松状态下出现的脑波，即当人处于沉思状态或处于刚睡着之后达到的状态下出现的脑波，α波是增加精力集中增强理解力和记忆力的脑波，并在人放松时出现，β波则是当人脑积极活动时出现的脑波，即在人学习或工作时出现的脑波。如果测量上述这些脑波，并且如果例如有意地使α波这种特定脑波占优势，在一个短的时间内可使人精神集中并增加理解力，因而他们被带到可进行创造性的研究和改善工作效率的状态。作为一种常规的关于脑波的测量和引导装置，已知的例子在日本专利公开Nos.Sho59—146639，Hei2—168932，Hei2—168933，以及Hei2—168934中披露了。在上述日本专利公报中，No.Sho59—146639公开了一种这样的系统，该系统包括脑波检测处理部分，用来检测脑波并对其进行分析处理，声音再现装置，用来报告脑波状态并把该状态返馈回生物体。为了借助于生物体信号的频率分析快速获得目标信号，至少需要一个大的装置，因为个人计算机或DSP已用来进行这种分析。此外，在这种系统中，作为生物体刺激信号的声音再现装置被设计成一种声音再现装置，例如磁带录音机，该装置和脑波检测处理部分在实体上是完全分开的。因此，脑波检测处理部分和声音再现装置是独立的装置并需要使用连接件例如声音接插件把两个装置连在一起。因为这种结构，该系统不适用于携带和佩带，即不适用于安装在人体上或衣服上。因而，作为一种特殊应用的处理器，个人计算机、或DSP(数字信号处理器)已被应用于频率分析，以便快速地完成脑波信号的分析处理，并实时地诱发目标脑波信号。因而至今需要用大的装置。这是因为，快速付氏变换算法一般被用于脑波信号的频率分析。在脑波分析的情况下，作为例子，如果需要在0.5Sec的间隔内计算512点的一维数据的付氏变换，则必须使用具有高速时钟CPU的微处理器或用高性能的CPU例如个人计算机进行程序处理。当作为一种刺激，例如使用音乐声音刺激时，声音存储介质是一种单独的装置，例如磁带录音机和CD唱机，并且和上述的脑波分析部是分开分的。因此，当携带这些装置以进行生物反馈时，因为必须携带许多设备而难于使用。此外，因为必须使用电池以便携带并利用生物体信号测量和引导装置，该装置必须设计成耗电低的。在进行上述的频率快速分析中，CPU时钟速度必须增加。因而，当设备使用速度较高时，会出现功率消耗过大的问题，而如果把其作成较低速度的，频率分析的精度又会变低。而且，虽然再现的声音(包括音乐)输出适于按照脑波的状态而改变，但它没有用来记录每次改变的信号的装置。因而，过去声音改变的历史就不能反映在随后的反馈信号中，即不能达到足够的学习效果。换句话说，假定系统每次都采取相同的反馈步骤，则不能达到减少诱发特定脑波类型所需的时间的效果。在用来引导上述已知例子中的其它三种脑波的装置中，设计用光刺激作为被反馈回生物体的一种主要刺激信号，并且作为提供刺激的一种方法，使用和要被驱动的脑波的频率同步闪烁的光的一种刺激方法被采用。即，用户闭上眼睛经受特定脑波的驱动。此时，要被给予用户的光刺激必须如此强烈，使得用户在闭上眼睛的情况下可以通过眼睑识别这种刺激。然而，因为电池的功率是有限的，该系统不适于作为可携装置。同时，在任何这些已有的例子中，脉冲刺激不仅包括光刺激而且包括声刺激和与特定脑波频率同步的振动刺激，这些刺激被用作脑波引导。这些系统都不能提供用来通知用户当前脑波状态的可靠的装置，因而可能使用户产生不舒服的感觉。即，即使用户被给予一种刺激使其舒服时，但也不能保证了是否已觉得舒服，除非知道脑波处于例如占优势的波是α波或β波的状态。如果生物体信号例如脑波的测量和生物体的反馈控制可在任何时间任何地点容易地实现，则该装置可以用于在日常生活中的各种情况下，例如了改善学习和工作的效率，为了放松在运动比赛之前的紧张的情绪，以及为了防止开车时睡眠。然而，上述任何一种用于生物体信号的测量和引导的装置不便于携带不能在任何时间任何地点使用。此外，在这种用于生物体信号的引导装置中，其引导方法仅以单一方式实现，即仅改变脉冲刺激的声音或仅改变脉动刺激的频率，并且不能实现根据每个人的不同而采取不同的引导方法。本专利技术的目的在于提供一种用于生物体信号的测量和引导的装置，并能够在任何时间和地点测量生物体的信号，能够按照对每个人合适的程序驱动特定的生物体信号，此外，还能够以这种方式快速地驱动特定的生物体信号，在所述方式中，由该系统学习的先前引导的历史效果会被反映出来。本专利技术的另一个目的在于，提供一种用于生物体信号测量和引导的装置，该装置体积小，并能够利用电池工作长的时间，从而它可以从运动着的生物体中提取生物体信号。本专利技术的另一个目的在于，提供一种装置，根据其测量部分，借助于减小引入作为信号传输工具的电缆中的电噪声而不需要屏蔽电缆，并进一步消除对电缆处理的限制，因此容易获得关于健康状态的正确信息。为了实现上述目的，本专利技术提供一种装置，用于测量和引导生物体的信号，其本体被制成可佩戴的大小，例如作成小型卡的形式，使其可被带到任何地方并可在任何时间使用。即，该装置具有把生物体的模拟信号例如血压、脉速、体温以及脑波电压这些作为健康指示的信号转换成数字信号的功能，并把这些信号存储在半导体存储单元中，并能按照测量结果产生刺激信号，并通过把这些功能和非常小且性能高的数字计算机例如单片机结合，从而诱发生物体的特定信号。此外，它还能延长电池的寿命。此外，本专利技术的特征在于，它可以实时地检测例如1—4Hz的δ波，借助于使用小的高性能数字计算机例如单片机通过重叠FFT(快速付氏变换)处理而不影响频率分辨率。此外，本专利技术的特征在于，通过在小体积高性能的数字计算机例如单片机中装上计时器，用于转换脑波信号的模数转换的A/D转换器，DMAC(直接存取控制器Direct Memory Access Con-troller)以及用来进行FFT处理之类的CPU核心部分使得它具有小的体积并消耗小的功率。此外，本专利技术的特征在于，当它被用户携带时，刺激的内容例如声本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生物体信号的测量和引导的装置，包括：生物体的信号输入接口，在操作上和用来检测在生物体中发生的生物体的信号的生物体的信号检测部分相连；生物体刺激信号接口，在操作上和用来通过所述生物体的五个感觉中的至少一个给予所述生物体刺激的生 物体刺激部分相连；生物体的信号处理装置，用来把来自所述生物体的信号输入接口的生物体的信号处理成数字信号；测量的生物体信号存储装置，用来存储作为测量的生物体信号的在所述数字化信号处理中的生物体信号的处理结果；以及生物体刺激信号存储 装置，用来以数字信号的形式存储要被传送到所述生物体刺激信号接口的生物体刺激信号，其中所述元件被制成一个适合于被所述生物体佩戴的整体。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：桂城正彦，浜本信男，大竹正利，大川武宏，熊谷幸夫，中野定树，水石贤一，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]