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國立中央大學光電研究所及生命科學研究所合聘教授
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
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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3mm的近場陣列分布。
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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。
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(3) a.其放射場改變的頻率在0~20.4Hz，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.
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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
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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.
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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 + - V Switch Analog integrator + Vcom Vwrite, Vread V
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電荷檢測(Charge-Sensing)原理2
Reset (1) Charge the Cp with Vwrite Signal set to Vwrite Reset on Switch on (2) Measure Qoffset Switch off Signal set to Vread Start integration AD conversion Cp Charging + - V On Vwrite Cp Charged - Off + Vread Qoffset V
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電荷檢測(Charge-Sensing)原理3
Charging (3) Discharge the Cp with Vread 1. Switch on (4) Measure Qmeas Switch off AD conversion Stop integration Cp + - V Discharging On Vread Charged Cp + - V Discharged Off Qmeas Vread
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系統架構1 測試頭 -量測模組 機櫃 -機台控制系統
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系統架構2 測試頭 -量測模組 量測訊號線
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系統架構3 量測介面電路板 -正面(機台訊號線接點, 7x7個接點) 量測介面電路板 -背面(皮膚接觸面)
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系統架構4 量測介面電路板與機台訊號線連接方式
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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.
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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7x7組電容, 以測試系統進行電荷量測.
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系統架構7 – 孔最穴量測位置 量測位置編號 太淵穴 孔最穴 尺澤穴 X = 1 to 7 Y = 1 to 7 7 14 21 28 35
42 49 6 13 20 27 34 41 48 5 12 19 26 33 40 47 4 11 18 25 32 39 46 3 10 17 24 31 38 45 2 9 16 23 30 37 44 1 8 15 22 29 36 43 太淵穴 孔最穴 尺澤穴 X = 1 to 7 Y = 1 to 7
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系統架構8 – 尺澤穴量測位置 量測位置編號 尺澤穴 X = 1 to 7 Y = 1 to 7 7 14 21 28 35 42 49 6
13 20 27 34 41 48 5 12 19 26 33 40 47 4 11 18 25 32 39 46 3 10 17 24 31 38 45 2 9 16 23 30 37 44 1 8 15 22 29 36 43 X = 1 to 7 Y = 1 to 7 尺澤穴
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量測方法1 (1) 量測絕緣電容 Cp 設定V1電壓, 對Cp進行充電
+ - V Switch Analog integrator (1) 量測絕緣電容 Cp 設定V1電壓, 對Cp進行充電 設定V0 電壓, 對Cp進行放電,儲存電荷Qm1 = Cp(V1-Vh) 設定V2電壓, 對Cp進行充電 設定V0 電壓, 對Cp進行放電,儲存電荷Qm2 = Cp(V2-Vh) 由Qm2–Qm1= Cp(V2-Vh –V1+Vh ) 得出 Cp = (Qm2-Qm1) / (V2-V1) 量測介面電路板 絕緣膠帶 人體皮膚 V1 V2 Cp Vh V0 + - V Switch Analog integrator V0 : 讀取電壓 V1 : 寫入電壓1 V2 : 寫入電壓2 Vh : 人體表面電壓 Cp : 絕緣膠帶電容
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量測方法2 (2) 量測雜散電荷 Qoff 設定Vr 電壓, 對測試路徑進行電荷量測. 雜散電荷 Qoff 量測介面電路板
+ - V Switch Analog integrator 量測介面電路板
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量測方法3 (3) 量測人體表面電位 Vh 設定Vr 電壓, 對Cp進行電荷量測. 量測總電荷Qt需扣除雜散電荷 故Cp的電荷Qm為
+ - V Switch Analog integrator (3) 量測人體表面電位 Vh 設定Vr 電壓, 對Cp進行電荷量測. 量測總電荷Qt需扣除雜散電荷 故Cp的電荷Qm為 Qm = Qt – Qoff = Cp(Vr-Vh) 得出 Vh = Vr - Qm/Cp 量測介面電路板 絕緣膠帶 人體皮膚 + - V Switch Analog integrator Vr : 讀取電壓 Vh : 人體表面電壓 Cp : 絕緣膠帶電容 Cp Vr Vh
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量測結果1 (1) Cp值的量測值 V1=1V, V2=2V, V0=0V 量測10次取各個位置的平均值 Cp V0 Vh V1 V2
X=1 X=2 X=3 X=4 X=5 X=6 X=7 Y=1 1.71E-12 1.70E-12 1.69E-12 Y=2 1.73E-12 1.74E-12 Y=3 1.75E-12 1.76E-12 1.77E-12 Y=4 Y=5 Y=6 1.67E-12 1.65E-12 1.63E-12 1.62E-12 1.61E-12 1.60E-12 Y=7 1.59E-12 1.58E-12 1.57E-12 V1 V2 Cp Vh V0 + - V Switch Analog integrator V0 : 讀取電壓 V1 : 寫入電壓1 V2 : 寫入電壓2 Vh : 人體表面電壓 Cp : 絕緣膠帶電容
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量測結果2 (2) 雜散電荷 Qoff 的量測值 Vr =0V 量測10次取各個位置的平均值 量測介面電路板 X=1 X=2 X=3 X=4
Y=1 9.73E-13 9.87E-13 9.84E-13 9.71E-13 9.89E-13 9.61E-13 9.74E-13 Y=2 9.86E-13 9.48E-13 1.01E-12 1.00E-12 9.67E-13 Y=3 5.75E-13 5.93E-13 6.32E-13 6.50E-13 6.01E-13 6.04E-13 5.73E-13 Y=4 5.95E-13 6.51E-13 6.52E-13 5.81E-13 6.14E-13 6.35E-13 Y=5 1.17E-12 1.18E-12 1.20E-12 1.24E-12 1.16E-12 Y=6 1.21E-12 1.19E-12 Y=7 6.62E-13 6.55E-13 7.05E-13 6.89E-13 6.79E-13 6.65E-13 6.44E-13 + - V Switch Analog integrator 量測介面電路板
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量測結果3 (3) Cp電荷 Qm 的量測值
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量測結果4 (4) Cp電荷 Qm 的量測值
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量測結果5-1 (5) 人體表面電位 Vh 值
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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 #7 #6 #5 #4 #3 #2 #1 Y=1 #14
#13 #12 #11 #10 #9 #8 Y=2 #21 #20 #19 #18 #17 #16 #15 Y=3 #28 #27 #26 #25 #24 #23 #22 Y=4 #35 #34 #33 #32 #31 #30 #29 Y=5 #42 #41 #40 #39 #38 #37 #36 Y=6 #49 #48 #47 #46 #45 #44 #43 Y=7 X=7 X=6 X=5 X=4 X=3 X=2 X=1
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量測結果6-1 (6) 人體表面電位 Vh 值
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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 #7 #6 #5 #4 #3 #2 #1 Y=1 #14
#13 #12 #11 #10 #9 #8 Y=2 #21 #20 #19 #18 #17 #16 #15 Y=3 #28 #27 #26 #25 #24 #23 #22 Y=4 #35 #34 #33 #32 #31 #30 #29 Y=5 #42 #41 #40 #39 #38 #37 #36 Y=6 #49 #48 #47 #46 #45 #44 #43 Y=7 X=7 X=6 X=5 X=4 X=3 X=2 X=1
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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 1.5pF ~ 1.8pF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250mV以下，但是在穴位（位置編號26、27）上方之電位 值可達300mV ~ 420mV。 5. 尺澤穴周圍電位量測值一般皆在250mV以下，但是在穴位（位置編號31、32）上方之電位 值可達300mV ~ 430mV。 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。
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Appendix
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Agilent Traceability System (reference)
Bureau International des Pois et Mesures National Institute of Standards and Technology
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HS-100 Certificate of Calibration (reference)
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