生物阻抗测量仪及生物阻抗测量仪组合

摘要

一种生物阻抗测量仪包含一软带部、两探针组、一生物阻抗测量装置以及一无线装置。两探针组固定于软带部。软带部被建构以固定于一身体部位上。一探针组的探针具有一顶端部，该顶端部被建构以凸出该内表面且可刺入邻近一穴位的皮肤，而另一探针组的探针则被建构以接触其他无穴位的皮肤，而可作为生物阻抗测量时的电位接地参考点。生物阻抗测量装置设置于该软带部上，且电性耦接该两探针组，其中该生物阻抗测量装置为该穴位提供一脉冲电流信号，并放大该穴位与接地参考点间的电压响应信号。无线装置耦接该生物阻抗测量装置，以向无线遥控主机传送该穴位的编号及阻抗数据。利用本发明的生物阻抗测量仪，可更准确地测量穴位的阻抗数据。

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物阻抗测量仪，特别涉及一种具无线传输能力的生物 阻抗测量仪。

背景技术

在1950年代，Reinhard Voll医生研亢穴位(Acupuncture Points)，并发现 人体有近2000穴位在皮肤表面，且该些穴位随一些称为经络(Meridian)的路 径分布。根据中医理论，这些经络为能量传递的管道，而该能量的移动通常 被称为“气”(Chi)。在西方的研亢中发现，穴位可通过测量皮肤直流电阻较 小的部位而找出。换言之，穴位是一种特殊的表面解剖位置(Superficial  Anatomic Location)，而在该些位置上的皮肤直流电阻值，低于周围皮肤的电 阻值。而Reinhard Voll医生又发现，可通过测量穴位的阻抗数据，以测量出 对应器官运作正常与否。此外，一些电性治疗方法也发现，可将治疗的电性 信号(therapy signals)，以电极导入相关穴位，反复几次，可使相关穴位的阻 抗信号，恢复正常，进而达成对应器官的治疗。

美国专利第4,981,146号、美国专利第5,397,338号、美国专利第5,626,617 号、美国专利第6,735,480号、美国专利公开号第2005/0197555号等，均为 关于利用穴位进行治疗，或进行监测人体健康情况的专利。传统上，穴位的 阻抗信号检测，是用生物阻抗测量仪及其金属探棒进行检测的。测量时，探 棒通常不刺入人体，且每次只能测量一个穴位。传统的生物阻抗测量仪，常 因探棒与皮肤电性接触不良，而使测量结果受到影响。而且测量一穴位时， 需进行几次不同位置的测量后，才可以获得较稳定与可靠的皮肤电性阻抗数 据。

如图1至图3所示，Reinhard Voll医生发现，人的手与足部，分布许多 的电性传导点(穴位)。而由于传统的生物阻抗测量仪，每次只能测量一个穴 位，因此要测量手与足部的相关穴位，则需耗费许多的时间，非常麻烦。

再者，穴位如果位于角质层较厚的皮肤底下，容易测量出较大的阻抗信 号，而造成较大的测量误差。

鉴于前述传统的生物阻抗测量仪的缺陷，因此有必要发展出新的生物阻 抗测量仪。

发明内容

本发明的一目的，是提供一种生物阻抗测量仪，其具有一可刺入皮肤的 探针，利用该探针，可更准确地测量穴位的阻抗数据。

本发明的另一目的，是提供一生物阻抗测量仪，其可包含一无线装置， 利用该无线装置，可将测量的穴位编号及阻抗数据，传送到一无线遥控主机， 以进行分析。

本发明的又一目的，是提供一生物阻抗测量仪及无线装置的组合。此组 合包含多个生物阻抗测量仪及多个无线装置，且可被穿戴于一身体部位上， 故可一次测量多个穴位的阻抗数据。

为达到上述目的，本发明一实施例，揭示一种生物阻抗测量仪，其包含 一软带部、两探针组、一生物阻抗测量装置、以及一无线装置。软带部被建 构以固定于一身体部位上，该软带部具一内表面，其中当该软带部固定于该 身体部位上时，两探针组可刺入该身体部位的皮肤。两探针组固定于该软带 部的内表面。各探针组包含一阵列式探针，其中一组阵列式探针上的每一根 探针，皆具有一顶端部，该顶端部被建构以凸出该内表面，且可刺入皮肤以 邻近一穴位，而该两探针组的另一组阵列式探针，则被建构以接触该穴位以 外的其他皮肤，但是此皮肤需无穴位分布，而可作为生物阻抗测量时的电位 接地参考点。生物阻抗测量装置，设置于该软带部上，且有导体可电性耦接 该两探针组，其中该生物阻抗测量装置，可提供该穴位一脉冲电流信号 (Impulse Current Signal)，使该穴位与接地参考点之间产生一与该穴位阻抗对 应的电压响应信号(Voltage Response Signal)，同时并可将此电压信号放大， 并运用模拟/数字转换器(A/D Converter)，转成数字信号后，在生物阻抗测量 装置内，将其进行傅利叶转换(Fourier Transform)，即可获得该穴位与接地参 考点间的阻抗数据。无线装置耦接该生物阻抗测量装置，以便向该无线遥控 主机，传送该穴位的编号及阻抗数据。另一实施例是直接将取样后的电压， 传送回无线遥控主机，再进行傅利叶转换(Fourier transform)，即可获得该穴 位与接地参考点间的阻抗数据。

本发明一实施例，揭示一种生物阻抗测量仪组合，其包含上述的生物阻 抗测量仪及一手套。手套具多个手指部，而生物阻抗测量仪，设置于相应的 该手指部。

本发明另一实施例，揭示一种生物阻抗测量仪组合，其包含上述的生物 阻抗测量仪及一袜子。生物阻抗测量仪设置于相应的该足部，其中生物阻抗 测量仪设置于该袜子上。

附图说明

图1至图3显示Reinhard Voll医生发现的手与足部分布的电传导点(穴 位)；

图4显示应用本发明一实施例的生物阻抗测量仪的示意图；

图5显示本发明一实施例的生物阻抗测量仪的立体示意图；

图6显示本发明一实施例的生物阻抗测量系统的示意图；

图7显示本发明一实施例的无线装置的示意图；

图8显示本发明一实施例的生物阻抗测量装置的示意图；

图9显示本发明一实施例的生物阻抗测量仪的布局示意图；

图10是图9沿5-5线的剖视图；

图11显示本发明一实施例的薄膜电容的示意图；

图12显示本发明一实施例的手指部生物阻抗测量仪组合的示意图；

图13显示本发明另一实施例的足部生物阻抗测量仪组合的示意图；

图14显示本发明又一实施例的头部生物阻抗测量仪的示意图；

图15显示本发明一实施例的阻抗测量器的示意图；

图16显示本发明一实施例的扣环装置示意图；

图17显示本发明一实施例的魔术贴装置示意图；

图18显示本发明一实施例的改良套环式魔术贴装置示意图；及

图19显示本发明一实施例的钮扣式装置示意图。

其中，附图标记说明如下：

1、1a、1b、1c生物阻抗测量仪

1d、1e、1f生物阻抗测量仪

2生物阻抗测量系统

3、4生物阻抗测量仪组合

10芯片装置

11、11a软带部

12、13探针组

14生物阻抗测量装置

15无线装置

16挠性基板

17二氧化硅及氮化硅层

18光阻层

19铬层

20镍层

21无线遥控主机

22金层

23电阻

31手套

40扣环式固定装置

41魔术贴固定装置

42套环式魔术贴固定装置

44钮扣式固定装置

45袜子

111内表面

112外表面

110、113连接导线

114、115金属层

116连接导线

121探针

122顶端部

131探针

132顶端部

141处理器

142存储模块

143模拟/数字转换器

144电压放大器

145脉冲电流产生器

151天线

152整流模块

153震荡模块

154调变器

155电容

156电阻

157电容

158P型掺杂多晶硅层

159下层电极

160上层电极

161第一表面

162第二表面

163绝缘层

164探针焊垫

167电池

211无线装置

311手指部

503运算放大器

NE2、LA2、LA1a、LA2手指部穴位

H4、H5、H6手腕背部穴位

F2、F3、F6足部穴位

R4、R5穴位电阻

C2穴位电容

R6、R7电阻

具体实施方式

图4显示应用本发明一实施例的生物阻抗测量仪的示意图、图5显示本 发明一实施例的生物阻抗测量仪1的立体示意图，图6显示本发明一实施例 的生物阻抗测量系统2的示意图。生物阻抗测量仪1，包含一软带部(Flexible  band)11、两探针组12和13，以及一芯片装置10。

软带部11被建构，以固定于一身体部位上，例如固定在头部、四肢、 躯干、肩、颈、手指或足趾等部位上。软带部11具一内表面111，而当软带 部11固定在身体部位上时，该内表面111即可接触邻近的皮肤。软带部11 可为可直接穿套于四肢、手指、躯体或足趾的环形件；或者软带部11可为 具自由末端的软带状件，其被建构以可绕缚于身体部位。

一对探针组12和13固定于软带部11，在本实施例中，探针组12和13 用于测量穴位阻抗信号，而探针组13与探针组12是分开设置，并被建构以 接触或可刺入皮肤，用以构成一测量阻抗信号的回路。

参照图10所示，探针组12可包含至少一探针121，探针121包含一顶 端部122，顶端部122被建构，以凸出软带部11的内表面111，且可刺入皮 肤，以接触邻近一待测量的穴位。特别地，顶端部122可被裁切，而具有5 °至55°间的斜角以形成针尖，由此使其易于刺入皮肤。在一实施例中，顶 端部122可被45°斜角裁切。此裁切角度若太小，则会降低探针与皮肤的接 触面积，而增加阻抗测量值；另一方面，此裁切角度若过大，则会影响探针 刺入皮肤的能力及深度，也会增加阻抗测量值。此外，顶端部122可被建构， 用以刺入一特别的皮肤层，例如真皮层，以获取更准确的阻抗测量数据。类 似地，探针组13可包含至少一探针131，探针131可包含一顶端部132，顶 端部132被建构，用以凸出软带部11的内表面111，且接触或可刺入皮肤。 同样地，顶端部132可被裁切，而具有5°至55°间的斜角以形成针尖，用 以使其易于刺入皮肤。在一实施例，顶端部132可被45°斜角裁切。此裁切 角度若太小，则会降低探针与皮肤的接触面积而增加阻抗测量值；另一方面， 此裁切角度若过大，则会影响探针刺入皮肤的能力及深度，也会增加阻抗测 量值。

探针121和探针131的材料，为与皮肤相容的材料，其可具金属镀层结 构，例如：探针121和131包含一基材及一外镀层，其中该基材是不锈钢、 钨丝或镍铬丝，而该外镀层为金、氮化钛或钛金属。

参照图1、图4与图5所示，生物阻抗测量仪1可包含两对探针组12和 13，其中该两对探针组12和13依照穴位位置分别设置。在一实施例中，图 5的生物阻抗测量仪的两探针组12可分别对应穴位NE2与穴位LA2设置， 而另两对探针组13则是对应其他没有穴位的皮肤，使生物阻抗测量仪1套 设于食指相对位置后，可同时分别测量NE2与穴位LA2的阻抗数据；而在 另一实施例中，图4中为两对生物阻抗测量仪1a、1b，其中的两对探针组 12，可对应穴位LA1a与穴位LA2设置，而另两对探针组13设置方法则是 对应其他没有穴位的皮肤，使两对生物阻抗测量仪1a、1b，套设于食指后， 可分别测量穴位LA1a与穴位LA2的阻抗数据。

此外，各探针组12或13可包含多根探针121或131。多根探针121或 131可以以阵列的方式排列。

参照图5与图6所示，芯片装置10，可以设置于软带部11的外表面112 上，并利用设置于外表面112上的连接导线电路110及113，分别耦接于相 应的探针组12与相应的探针组13。

参照图6所示，芯片装置10可包括一生物阻抗测量装置14，及一无线 装置15。生物阻抗测量装置14，分别以导线110及113电性耦接于两探针 组12和13，其被建构以提供测量穴位阻抗所需的脉冲电流信号(Impulse  Current Signal)，使该穴位与接地参考点之间产生一电压响应信号(Voltage  Response Signal)，同时并可将此电压信号放大，并运用模拟/数字转换器(A/D Converter)取样，转成数字信号后，在生物阻抗测量装置14内，将其进行傅 利叶转换(Fourier Transform)，即可获得该穴位与接地参考点间的阻抗数据。 图6的无线装置15，可以耦接该生物阻抗测量装置14，用以将测量的穴位 编号及阻抗数据，以无线方式传送给一无线遥控的主机21。虽然在本实施例， 例示的生物阻抗测量装置14及无线装置15，整合于芯片装置10内，但本发 明不以此为限。另一实施例是直接将取样后的电压传送回无线遥控主机，再 进行傅利叶转换(Fourier transform)，即可获得该穴位编号与接地参考点间的 阻抗数据。

参照图5所示，生物阻抗测量仪1还可以包含两金属层114和115，用 途是作为接地的参考点。两金属层114和115，分别设置于软带部11的内表 面111及外表面112，并分别通过连接导线113与连接导线116耦接两探针 组13，其中设置于内表面111上的金属层114，被建构以可接触皮肤，但不 可接触任何穴位。在一实施例中，金属层114和115，可靠近软带部11的一 边缘，且沿该边缘而形成。在一实施例中，金属层114和115可包含金，使 导电接地效果更好，而穴位阻抗信号测量的性能也会更好。

特别地，如图6所示，本发明另提供一种生物阻抗测量系统2，其包含 一生物阻抗测量仪1及一无线遥控主机21。无线遥控主机21，可包含一无 线装置211。无线遥控主机21的无线装置211与生物阻抗测量仪1的无线装 置15可以通过一无线通信协议，规定穴位名称编号及阻抗数据等格式，以 便彼此进行通信解调及识别。无线遥控主机21，可接收生物阻抗测量仪1传 送的穴位编号及阻抗数据，并加以储存与分析。无线遥控主机21也可以无 线遥控生物阻抗测量仪1，使该生物阻抗测量仪1提供一脉冲电流信号于穴 位，以测量该穴位的阻抗数据，或者对该穴位进行治疗程序。

在一实施例中，无线遥控主机21的无线装置211，与生物阻抗测量仪1 的无线装置15，可为射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)装置。

在另一实施例中，无线遥控主机21的无线装置211，与生物阻抗测量仪 1的无线装置15，可为Zigbee无线装置，或蓝牙(Bluetooth)等无线装置。

图7显示本发明一实施例的无线装置15的示意图。无线装置15可为 RFID装置，其可耦接一天线151，并包含一整流模块152、一时钟波形产生 震荡模块153及一调变器154。整流模块152可耦接于天线151，其并被建 构，以将天线151接收的一微波信号，转换成电能。整流模块152可用于当 RFID无线装置15设定在无源模式(Passive Mode)时，供应RFID无线装置15 所需的电能。时钟波形产生震荡模块153可耦接天线151，其被建构以产生 一时钟波形信号(Clock)，以提供给生物阻抗测量仪1。调变器154可耦接天 线151，其用于调变一发射信号，和/或解调一接收信号。

特别地，整流模块152可耦接一薄膜电容155，以稳定电压能信号。此 外，时钟波形产生震荡模块153可包含薄膜电阻156与薄膜电容157，或者 时钟波形产生震荡模块153可为多谐波震荡器(Multi-vibrator)。天线151、电 阻156及电容157，可制作在软带上，其制作方式，可参考中国台湾专利申 请号第098123308号。

图8显示本发明一实施例的生物阻抗测量装置14的示意图。生物阻抗 测量装置14可包含一处理器141、一存储模块142、一模拟/数字转换器143、 一电压放大器144及一脉冲电流信号产生器145。探针组12和13通过导线 110及113分别耦接于脉冲电流信号产生器145。穴位接收脉冲电流后的电 压响应信号，首先传给电压放大器144，而后再传给模拟/数字转换器143， 将电压放大器144送出的模拟信号，取样后转换成数字信号，才送至处理器 141。处理器141有内建傅利叶转换(Fourier Transform)程序，可处理(Process) 生物阻抗测量仪1，穴位接收脉冲电流后的电压响应信号，以计算穴位的阻 抗数据，此外尚有进行无线通信等的程序，及控制生物阻抗测量仪1各部正 常运作的功能。存储模块142耦接处理器141，其用于暂时或永久地储存生 物阻抗测量仪1操作时所需的数据暂存区，或系统程序等资料，例如：测量 所得的穴位阻抗数据、提供穴位的脉冲电流信号数据、生物阻抗测量仪1操 作程序，及傅利叶转换(Fourier Transform)程序等。或另一实施例是直接将取 样后的电压，传送回无线遥控主机，再进行傅利叶转换(Fourier transform)， 即可获得该穴位与接地参考点间的阻抗数据。探针组12和13用于测量皮肤 穴位及参考接地两点的阻抗信号值，其耦接于脉冲电流信号产生器145。脉 冲电流信号产生器145可与电压放大器144通信，使其可利用电压放大器 144，将其送出的电压信号放大。电压放大器144可与模拟/数字转换器143 耦接，而将电压放大器144送出的模拟信号，转换成数字信号。

参照图15所示，在一实施例中，处理器141送出一个电压信号Vi(t)给 脉冲电流产生器145，使其产生一脉冲电流I(t)(1-100微安的固定电流)，而 后经由导线110，连至探针组12，而后送至皮肤穴位。而另一方面，脉冲电 流产生器145的接地端，也经由导线113，连至探针组13。脉冲电流I(t)， 流经人体穴位阻抗(可表示为由电容C2，电阻R4及R5所构成)，可在其上 产生压降，经由运算放大器503，电阻R6及R7所构成的电压放大器144， 将电压放大成为V_O(t)，并将此放大信号V_O(t)，传送给模拟/数字转换器143， 转换成为数字信号(Sampled Digital Signal)V_D(t)，数字信号则被传送到处理器 141。

图9显示本发明一实施例的生物阻抗测量仪1的布局示意图，图10是 图9沿5-5线的剖示图。生物阻抗测量仪1可利用挠性基板16来制作。挠性 基板16的第一表面161与第二表面162上，可分别形成一二氧化硅及氮化 硅层17，用以隔热与防湿。在第二表面162上的二氧化硅及氮化硅层17上， 再形成一光阻层18，以保护二氧化硅及氮化硅层17及防湿。在第一表面161 上的二氧化硅及氮化硅层17上，形成铬层19与镍层20。经过图案化与以无 电电镀方法形成一金层22后，可获得连接导线113、一天线151及电阻23 等。在一实施例中，挠性基板16可包含聚对苯二甲酸乙二酯(Polyethylene  Terephthalate，PET)，或聚酰亚胺(Polyimide，PI)等塑胶材料。

芯片装置10可利用热摩擦挤压法(Thermal Compression)，以倒装芯片接 合技术固定，并灌底胶(Underfil)而后烤干固化，以防止灰尘或湿气进入，及 碰撞后脱落，其中芯片装置10与天线151及连接导线113耦接。

参照图7、图9与图10所示，挠性基板16上，可另形成一电阻156， 电阻156包含作为其电阻主要材料的一图案化的P型掺杂多晶硅层158，电 阻156可耦接芯片装置10内的时钟波形产生震荡模块153。

参照图7与图11所示，挠性基板16上，可再形成一电容155。电容155 可耦接芯片装置10内的整流模块152，并包含一下层电极159、一上层电极 160，及隔绝下层电极159与上层电极160的绝缘层163。上层电极160可包 含铬层19、镍层20及金层22。下层电极159可包含P型掺杂多晶硅。绝缘 层163可包含氮化硅。

参照图9与图10所示，挠性基板16可形成多个开孔，探针121或131 穿设于相应的开孔中，探针121或131的顶端部122或132，凸伸出光阻层 18。连接导线113包含多个探针焊垫164，而与探针121或131的顶端部122 或132相对的另一端部，则凸伸出相应的焊垫164，并以导电胶(例如：银胶) 覆盖。多根探针121与131，可分别以导线(如110及113)，耦接芯片装置 10内的脉冲电流信号产生器145，且当多根探针121与131分别接触皮肤上 的两点时，则可于多根探针121与131间，形成回路。

参照图9与图10所示，挠性基板16上，另可形成两金属层114和115， 金属层115可形成于挠性基板16的第一表面161上，并与探针组13的多根 探针131电性连接。金属层114形成于挠性基板16的第二表面162上，并 与探针组13的多根探针131电性连接，其中当挠性基板16，绕缚于一身体 部位上时，金属层114可接触没有穴位分布的皮肤(当作参考接地点)，由此 形成良好的接地回路，提升皮肤穴位阻抗测量的性能。

生物阻抗测量仪1可再包含一电池167，电池耦接于芯片装置10，以供 应生物阻抗测量仪1操作时所需的电能，如一般3号电池，或是体积更小的 钮扣型电池，更适合在比较窄小空间使用。

图12显示本发明一实施例的生物阻抗测量仪组合3的示意图。参照图2 与图12所示，生物阻抗测量仪组合3包含一手套31，及多个生物阻抗测量 仪1和1c。手套31包含多个手指部311，多个生物阻抗测量仪1，则相应于 手指上的穴位，而设置于该些手指部311上。该些生物阻抗测量仪1的软带 部11，则固定于手套31上，并可环绕相应的手指。生物阻抗测量仪1c则是 相应于手腕背部的穴位，设置于手套31的手腕背部端，并可以以环绕手腕 的方式设置，测量如H4、H5或H6等穴位的阻抗信号。生物阻抗测量仪组 合3可直接穿戴于手部，以同时测量手部穴位的阻抗信号。

图13显示本发明另一实施例的生物阻抗测量仪组合4的示意图。参照 图13与图3所示，生物阻抗测量仪组合4包含一袜子45，及多个生物阻抗 测量仪1d和1e，多个生物阻抗测量仪1d和1e则可以其软带部11固定于袜 子45上，软带部11可被建构，以固定于一足部上。生物阻抗测量仪1d相 应于足部上的穴位设置，且可以环绕足部的方式设置，以测量如F2或F6等 穴位的阻抗。生物阻抗测量仪1e则可环绕小腿的方式设置，其可相应于靠 近脚踝的穴位如F3设置。生物阻抗测量仪组合4可直接穿戴，以同时测量 足部穴位的阻抗。

图14显示本发明又一实施例的生物阻抗测量仪1f的示意图。生物阻抗 测量仪1f包含一软带部11a、探针组12和13，及芯片装置10。软带部11a 被建构以环绕头部，探针组12和13相应欲测量的穴位设置，而芯片装置10 设置于软带部11a，耦接探针组12和13(相关耦接电路省略)，在探针组12 和13上的阵列探针，其长度设计为可以穿透过手套，刺入皮肤的真皮部分， 以达成良好的电性接触。

为了易于将本发明装置，固定在身体的各个相关部位，所以本发明还提 出多种固定方法，如扣环装置40(如图16)，魔术贴41(如图17)，改良套环式 魔术贴42(Velcro with buckle)(如图18)，及钮扣式装置44(如图19)等公知的 搭载固定装置。这些固定装置，也可以确保探针组12和13上的阵列探针， 穿透过手套，刺入皮肤的真皮部分，以达成良好的电性接触。

综上所述，本发明揭示一种生物阻抗测量仪，其用于测量穴位的阻抗， 其包含一无线装置，故可将测量的编号及阻抗值，以无线传输的方式，传送 至一无线遥控主机，以进行分析。无线装置可为RFID无线装置，或Zigbee 无线装置，或蓝牙(Bluetooth)等无线装置。生物阻抗测量仪以探针测量穴位 阻抗，较佳地，该探针可刺入皮肤的真皮层。生物阻抗测量仪包含一软带部 及固定装置，该软带部可配合身体部位而制作，使生物阻抗测量仪在测量时， 可套设在该身体部位上。生物阻抗测量仪，另可与手套或袜子等组合，使手 部与足部上的穴位可同时测量。而固定装置，则可以确保探针组上的阵列探 针穿透过手套，刺入皮肤的真皮部分，以达成良好的电性接触。

本发明的技术内容及技术特点，已揭示如上，然而熟悉本项技术的人士， 仍可能基于本发明的教示及揭示，而作种种不背离本发明精神的替换及修 饰。因此，本发明的保护范围，应不限于实施例所揭示者，而应包括各种不 背离本发明的替换及修饰，并涵盖在所附的权利要求书中。