National Central University 人體穴道所發出的外氣量測 張榮森 國立中央大學光電研究所及生命科學研究所合聘教授 光電系統實驗室 , 光電科學研
National Central University 摘要. 離開人體表面的氣場(外氣)尚無學術機構確實量測. . 本研究係設計一陣列電場sensor進行體表穴道(尺澤穴及孔最穴) 電漿電場近場放射之非接觸式動態測量. . 此系統以即時產生動態、高精準度、49個測量信號的氣場影片. . 可以測量到位於體表穴道的神經簇及其周圍的電漿電場發出離開 表面皮膚上方 3 mm的近場陣列分布。 光電系統實驗室 , 光電科學研
National Central University 原理 （1） a. 在人體表面及量測信號端之間置入一固定厚度之絕緣層，形成 一固定電容. b. 利用陣列測試機台以不同電壓對此電容進行充放電，量測其儲 存電荷值，進而導出其電容值大小。 （2） a. 人體表面之電位高低，同樣會對此電容做充電，故可以陣列測 試機台對電容所儲存之電荷作量測. b. 透過此量測之電荷值及（1）所得出之電容值，可算出人體表面 之電位大小。 光電系統實驗室 , 光電科學研
National Central University (3) a. 其放射場改變的頻率在 0~20. 4 Hz，振幅在 0~470毫伏特. b. 研發出的外氣大小與身體經絡氣之運行的時間、速度、大小及 方向。 c. 人體穴位的生理資料，可以用來作為早期的診斷. 光電系統實驗室 , 光電科學研
National Central University 大綱 • 前言 • 電荷檢測(Charge-Sensing)原理 • 系統架構 • 量測方法 • 量測結果 • 結論 光電系統實驗室 , 光電科學研
National Central University 前言 • Agilent 88000 測試系統主要應用於平面顯示器的製程缺 陷檢測, 其專利之電荷檢測方法, 可提供高速且高靈敏度 的測試需求. • 本實驗將Agilent 88000測試系統之優點應用於人體表面 電位之量測. 光電系統實驗室 , 光電科學研
National Central University 電荷檢測(Charge-Sensing)原理1 Measuring electric charge using an analog integrator circuit, then dividing it by applied voltage Cp=(Qmeas-Qoffset)/(Vwrite-Vread) Reset Analog integrator Cp Switch Analog integrator Switch Vcom + Vwrite, Vread + V V 光電系統實驗室 , 光電科學研
National Central University 電荷檢測(Charge-Sensing)原理2 Reset (1) Charge the Cp with Vwrite 1. Signal set to Vwrite 2. Reset on 3. Switch on Cp Charging On - Vwrite + V (2) Measure Qoffset 1. Switch off 2. Signal set to Vread 3. Start integration 4. AD conversion Cp Charged Off - Vread + Qoffset V 光電系統實驗室 , 光電科學研
National Central University 電荷檢測(Charge-Sensing)原理3 (3) Discharge the Cp with Vread 1. Switch on Cp Discharging On Charging - Vread + V (4) Measure Qmeas 1. Switch off 2. AD conversion 3. Stop integration Cp Discharged Off Charged - Vread + Qmeas V 光電系統實驗室 , 光電科學研
National Central University 系統架構1 • 測試頭 -量測模組 • 機櫃 -機台控制系統 光電系統實驗室 , 光電科學研
National Central University 系統架構2 • 測試頭 -量測模組 • 量測訊號線 光電系統實驗室 , 光電科學研
National Central University 系統架構3 • 量測介面電路板 -正面(機台訊號線接點, 7 x 7個接點) • 量測介面電路板 -背面(皮膚接觸面) 光電系統實驗室 , 光電科學研
National Central University 系統架構4 • 量測介面電路板與機台訊號線連接方式 光電系統實驗室 , 光電科學研
National Central University 系統架構5 • 量測介面電路板與機台訊號線連接方式 完成圖 • 量測介面電路板背面以膠帶黏貼, 作為 訊號端與皮膚間之絕緣層. 光電系統實驗室 , 光電科學研
National Central University 系統架構6 • 將量測介面電路板背面緊貼皮膚, 在皮 膚與量測訊號端型成 7 x 7組電容, 以測 試系統進行電荷量測. 光電系統實驗室 , 光電科學研
National Central University 系統架構7 – 孔最穴量測位置編號 孔最穴 尺澤穴 14 13 12 11 10 9 8 21 20 19 18 17 16 15 28 27 26 25 24 23 22 35 34 33 32 31 30 29 42 41 40 39 38 37 36 X = 1 to 7 太淵穴 7 6 5 4 3 2 1 Y = 1 to 7 光電系統實驗室 , 光電科學研 49 48 47 46 45 44 43
National Central University 系統架構8 – 尺澤穴量測位置編號 尺澤穴 14 13 12 11 10 9 8 21 20 19 18 17 16 15 28 27 26 25 24 23 22 35 34 33 32 31 30 29 42 41 40 39 38 37 36 X = 1 to 7 7 6 5 4 3 2 1 Y = 1 to 7 光電系統實驗室 , 光電科學研 49 48 47 46 45 44 43
National Central University 量測方法 1 Analog integrator (1) 量測絕緣電容 Cp Switch + V 1. 設定V 1電壓, 對Cp進行充電 2. 設定V 0 電壓, 對Cp進行放電, 儲存電荷 Qm 1 = Cp(V 1 -Vh) • 量測介面電路板 • 絕緣膠帶 3. 設定V 2電壓, 對Cp進行充電 • 人體皮膚 4. 設定V 0 電壓, 對Cp進行放電, 儲存電荷 Qm 2 = Cp(V 2 -Vh) 5. 由Qm 2–Qm 1= Cp(V 2 -Vh –V 1+Vh ) 得出 Cp = (Qm 2 -Qm 1) / (V 2 -V 1) Analog integrator • V 0 : 讀取電壓 Switch • V 1 : 寫入電壓 1 Vh • V 2 : 寫入電壓 2 • Vh : 人體表面電壓 Cp + V 0 V 1 V 2 • Cp : 絕緣膠帶電容 光電系統實驗室 , 光電科學研 V
National Central University 量測方法 2 (2) 量測雜散電荷 Qoff 1. 設定Vr 電壓, 對測試路徑進行電荷 量測. 2. 雜散電荷 Qoff Analog integrator Switch + V • 量測介面電路板 光電系統實驗室 , 光電科學研
National Central University 量測方法 3 Analog integrator (3) 量測人體表面電位 Vh Switch + 1. 設定Vr 電壓, 對Cp進行電荷量測. 2. 量測總電荷Qt需扣除雜散電荷 3. 故Cp的電荷Qm為 • 量測介面電路板 • 絕緣膠帶 Qm = Qt – Qoff = Cp(Vr-Vh) • 人體皮膚 V 得出 Vh = Vr - Qm/Cp Analog integrator • Vr : 讀取電壓 Switch • Vh : 人體表面電壓 • Cp : 絕緣膠帶電容 Vh Cp + Vr 光電系統實驗室 , 光電科學研 V
National Central University 量測結果 1 (1) Cp值的量測值 1. V 1=1 V, V 2=2 V, V 0=0 V 2. 量測 10次取各個位置的平均值 • V 0 : 讀取電壓 • V 1 : 寫入電壓 1 • V 2 : 寫入電壓 2 • Vh : 人體表面電壓 • Cp : 絕緣膠帶電容 Switch Vh Cp Y=1 1. 71 E-12 1. 70 E-12 1. 69 E-12 1. 70 E-12 1. 71 E-12 1. 73 E-12 1. 74 E-12 1. 73 E-12 Y=3 1. 73 E-12 1. 74 E-12 1. 75 E-12 1. 76 E-12 1. 77 E-12 Y=4 - X=2 Y=2 Analog integrator X=1 X=3 X=4 X=5 X=6 X=7 1. 77 E-12 1. 77 E-12 Y=5 1. 76 E-12 1. 75 E-12 1. 74 E-12 1. 73 E-12 1. 71 E-12 1. 70 E-12 1. 69 E-12 Y=6 1. 67 E-12 1. 65 E-12 1. 63 E-12 1. 62 E-12 1. 61 E-12 1. 60 E-12 Y=7 1. 59 E-12 1. 58 E-12 1. 57 E-12 + V 0 V 1 V 2 V 光電系統實驗室 , 光電科學研
National Central University 量測結果 2 (2) 雜散電荷 Qoff 的量測值 1. Vr =0 V 2. 量測 10次取各個位置的平均值 X=1 X=2 X=3 X=4 X=5 X=6 X=7 Y=1 9. 73 E-13 9. 87 E-13 9. 84 E-13 9. 71 E-13 9. 89 E-13 9. 61 E-13 9. 74 E-13 Y=2 9. 86 E-13 9. 89 E-13 9. 48 E-13 1. 01 E-12 9. 89 E-13 1. 00 E-12 9. 67 E-13 Y=3 5. 75 E-13 5. 93 E-13 6. 32 E-13 6. 50 E-13 6. 01 E-13 6. 04 E-13 5. 73 E-13 Y=4 5. 95 E-13 6. 51 E-13 6. 52 E-13 5. 81 E-13 6. 01 E-13 6. 14 E-13 6. 35 E-13 Y=5 1. 17 E-12 1. 18 E-12 1. 20 E-12 1. 24 E-12 1. 20 E-12 1. 18 E-12 1. 16 E-12 Y=6 1. 18 E-12 1. 21 E-12 1. 24 E-12 1. 17 E-12 1. 18 E-12 1. 20 E-12 1. 19 E-12 Y=7 6. 62 E-13 6. 55 E-13 7. 05 E-13 6. 89 E-13 6. 79 E-13 6. 65 E-13 6. 44 E-13 Analog integrator Switch + V • 量測介面電路板 光電系統實驗室 , 光電科學研
National Central University 量測結果 3 (3) Cp電荷 Qm 的量測值 光電系統實驗室 , 光電科學研
National Central University 量測結果 4 (4) Cp電荷 Qm 的量測值 光電系統實驗室 , 光電科學研
National Central University 量測結果 5 -1 (5) 人體表面電位 Vh 值 光電系統實驗室 , 光電科學研
National Central University 量測結果 5 -2 (5) 人體表面電位 Vh 值 量測位置編號 孔最穴量測位置電位圖 X=1 X=2 X=3 X=4 X=5 X=6 X=7 Y=7 #43 #44 #45 #46 #47 #48 #49 Y=6 #37 #38 #39 #40 #41 #42 Y=5 #29 #30 #31 #32 #33 #34 #35 Y=4 #22 #23 #24 #25 #26 #27 #28 Y=3 #15 #16 #17 #18 #19 #20 #21 Y=2 #8 #9 #10 #11 #12 #13 #14 Y=1 #1 #2 #3 #4 #5 #6 #7 光電系統實驗室 , 光電科學研
National Central University 量測結果 6 -1 (6) 人體表面電位 Vh 值 光電系統實驗室 , 光電科學研
National Central University 量測結果 6 -2 (6) 人體表面電位 Vh 值 尺澤穴量測位置電位圖 量測位置編號 X=1 X=2 X=3 X=4 X=5 X=6 X=7 Y=7 #43 #44 #45 #46 #47 #48 #49 Y=6 #37 #38 #39 #40 #41 #42 Y=5 #29 #30 #31 #32 #33 #34 #35 Y=4 #22 #23 #24 #25 #26 #27 #28 Y=3 #15 #16 #17 #18 #19 #20 #21 Y=2 #8 #9 #10 #11 #12 #13 #14 Y=1 #1 #2 #3 #4 #5 #6 #7 光電系統實驗室 , 光電科學研
National Central University 結論 1. 由於本研究所探討之電荷檢測技術，其中一個重要的關鍵在於絕緣層的電容，若量測介面 電路板無法緊貼於人體皮膚表面，則量測路徑上會包含其他無法預期的電容，其影響量側 的準確性非常大，故此次以孔最穴及尺澤穴為主要的待測對象，因為這兩穴位於手臂正面 肌肉較多處，故容易緊貼介面電路板，並以其周圍位置為對照組，比較穴位及非穴位處之 電位差異。 2. 由結果（１）可知，以透明膠帶作為絕緣層，其電容值分布在 1. 5 p. F ~ 1. 8 p. F之間。 3. 透過扣除雜散電容所儲存的電荷量，可避免量測路徑對於待測物量測結果的影響，故可獲 得定且精準的量測數值。 4. 孔最穴周圍電位量測值一般皆在 250 m. V以下，但是在穴位（位置編號 26、27）上方之電位 值可達 300 m. V ~ 420 m. V。 5. 尺澤穴周圍電位量測值一般皆在 250 m. V以下，但是在穴位（位置編號 31、32）上方之電位 值可達 300 m. V ~ 430 m. V。 6. 非穴位位置之電位值較低，但穴位上方之電位隨時間改變會得到較高的電位量測值，可推 測穴位電性會受到環境及人體本身機能改變的刺激，而產生較大、較顯著的變化。 光電系統實驗室 , 光電科學研
National Central University Appendix 光電系統實驗室 , 光電科學研
National Central University Agilent Traceability System (reference) Bureau International des Pois et Mesures National Institute of Standards and Technology 光電系統實驗室 , 光電科學研
National Central University HS-100 Certificate of Calibration (reference) 光電系統實驗室 , 光電科學研
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