1.本发明涉及人体健康理疗技术领域，特别是指一种模拟人发声时激励人身内部体腔振动的激励装置。


背景技术：

2.振动是一种往复形式的运动，并可在介质内以振波的形式传播振动的能量。人体可以看作由肌肉、骨骼、神经、筋膜、皮肤、脏器、脑脊液、血管、淋巴管、血液、淋巴液、组织间液等实体物质构成的生物体连续结构。当对人体表面使用振源施加振动时，振波将向人体内部传播，并将这种往复的运动传递到人体组织中，激发人身体腔振动，起到促进人身体液流动，肌肉组织放松等功能。
3.现有技术的人体振动激励装置的频率低，产生的振动只能在人体表面，起到对人体表面的按摩作用，不能将振动波传递到人体内部的体腔，引起人内部体腔的振动。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本发明提供一种模拟人发声时激励人身内部体腔振动的激励装置，具有携带方便，操作简便，安全的优点，可以有效激励人身体腔振动，促进人身体液循环，筋脉运行及肌肉放松。
5.本发明提供技术方案如下：
6.一种模拟人发声时激励人身内部体腔振动的激励装置，包括电源、微处理器、信号功率放大器和振动激励头，其中：
7.所述振动激励头包括底座，所述底座上开设有上端开口的腔体，所述腔体内固定设置有永磁体，所述腔体上端的开口处设置有振动弹片，所述振动弹片的周围与所述底座固定连接，所述振动弹片底部固定设置有位于所述腔体内的电磁线圈，所述振动弹片的顶部中心设置有振动头；
8.所述电源分别通过3.3v稳压电路和15v稳压电路与所述微处理器和信号功率放大器连接，所述微处理器的信号输出端与所述信号功率放大器连接，所述信号功率放大器的输出端与所述振动激励头的电磁线圈连接。
9.进一步的，所述微处理器包括模数转换模块，所述微处理器用于产生模拟人身体腔内部自然振动的频率及强度的数据，所述模数转换模块用于对所述数据进行处理，产生频率为20～20000hz的模拟信号，所述信号功率放大器用于对所述模拟信号进行放大处理，所述振动激励头用于根据放大后的模拟信号在振动头上产生频率为20～20000hz、强度为60-110db的振动。
10.进一步的，所述振动弹片包括位于周围的固定部以及位于所述固定部内部的振动部，所述振动部通过弹力径与所述固定部连接，所述固定部上开设有用于与所述底座连接的固定孔，所述振动头设置在所述振动部的顶部中心。
11.进一步的，所述振动头的形状为半球形，所述振动头通过柱形连接部与所述振动
部的顶部中心连接，所述柱形连接部的直径小于所述振动头的直径。
12.进一步的，所述永磁体包括上下叠放设置的第一磁体和第二磁体，所述第一磁体和第二磁体的磁极方向为上下方向，并且所述第一磁体和第二磁体的极性相反设置。
13.进一步的，所述电磁线圈安装在所述第一磁体与第二磁体之间。
14.进一步的，所述电源连接有充电集成电路，所述充电集成电路连接有电源状态指示灯；所述微处理器连接有显示器和系统工作状态指示灯。
15.进一步的，所述电源状态指示灯包括红色led灯和绿色led灯，所述充电集成电路包括tp4056芯片，所述tp4056芯片的vcc引脚与充电电压的正极连接，所述tp4056芯片的bat引脚与所述电源的正极连接，所述tp4056芯片的chrg引脚与所述红色led灯连接，所述tp4056芯片的stdbr引脚与所述绿色led灯连接，所述tp4056芯片的prog引脚通过电阻接地，所述tp4056芯片的temp引脚与所述电源的温度传感器连接。
16.进一步的，所述3.3v稳压电路和15v稳压电路包括sx1308芯片，所述sx1308芯片的in引脚用于与所述电源连接，所述sx1308芯片的lx引脚与电感l连接，所述sx1308芯片的fb引脚连接有分压电阻r1和r2，通过分压电阻r1和r2设置输出电压v
out
。
17.进一步的，所述信号功率放大器包括oep30wx2芯片，所述oep30wx2芯片的输入引脚通过电阻r3和电感c11、c12与所述微处理器的信号输出端连接，所述信号功率放大器的输出引脚与所述振动激励头的电磁线圈连接。
18.本发明具有以下有益效果：
19.本发明通过微处理器模拟人发声时激励体腔自然振动的频率和强度，通过数模转换，信号放大及电能振动能转换，通过与人体特定部位接触(颅骨，体腔、肌肉、穴位)，激励人身内部体腔振动，从而起到对肌肉、骨骼、神经、筋膜、皮肤、脏器、脑脊液、血管、淋巴管、血液、淋巴液、组织间液等人体系统组织产生安全刺激的作用。具有携带方便，操作简便，安全的优点，可以有效激励人身体腔振动，刺激舒缓人身体液，肌肉经络等部位，具有快速缓解疲劳，促进睡眠，增进血液循环等功能，用于人体肌肉放松，无创激发神经，血管、淋巴的营养活性和废物清理，达到健康疗愈的作用。
附图说明
20.图1为本发明的模拟人发声时激励人身内部体腔振动的激励装置的示意图；
21.图2为振动激励头的示意图；
22.图3为振动弹片的示意图；
23.图4为充电集成电路的电路图；
24.图5为3.3v稳压电路/15v稳压电路的电路图；
25.图6为信号功率放大器的电路图。
具体实施方式
26.为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
27.本发明实施例提供一种模拟人发声时激励人身内部体腔振动的激励装置，如图1-3所示所示，包括电源1、微处理器2、信号功率放大器3和振动激励头4，其中：
28.为降低能耗及系统体积，整个系统采用低效能芯片，微处理器1可以采用新塘451系列32位微处理器芯片，该芯片自带12位模数转换模块，12位模数转换单元及丰富外部接口，工作功耗小于0.04瓦。
29.如图2所示，振动激励头4包括底座5，底座5上开设有上端开口的腔体6，腔体6内固定设置有永磁体7，腔体6上端的开口处设置有振动弹片8，振动弹片8的周围与底座5固定连接，振动弹片8底部固定设置有位于腔体6内的电磁线圈9，振动弹片8的顶部中心设置有振动头10。
30.电源1分别通过3.3v稳压电路11和15v稳压电路12与微处理器2和信号功率放大器3连接，微处理器2的信号输出端与信号功率放大器3连接，信号功率放大器3的输出端与振动激励头4的电磁线圈9连接。
31.本发明在使用时：
32.微处理器2产生模拟人身体腔内部自然振动的频率及强度的数据，具体的：微处理器通过正弦函数k*sin(rad*i)+k(式中k为模拟信号最大幅值，rad为弧度，i为点数，0《i《n,n为2的n次方，例如可以取512)公式产生若干个(例如512个)模拟信号数据。
33.从频率范围而言，人体可发出也可收听到20-20000hz频率的声音，从适应性的角度而言，振动频率在20-20000hz范围内，人体是适应的、可接受的、安全无害的。人发声引起颅腔振动，有些声调引起的颅腔振动比较小，有些声调引起的颅腔振动比较大，最大不超过110db，通过多次测量统计，选用60db到110db范围的值。为了无损地对人体内部形成某种往复形式的物理刺激，可采用振动频率在20-20000hz、振动强度在110db以下的振动体，通过接触人体表面某合适部位，将刺激能量通过振波传入人体。
34.因此，本发明以微处理器的时钟设定实现模拟信号的频率，频率范围为20至20000hz，时钟值设置固定值则输出固定频率，时钟值设置变化值则输出变化频率，频率变化特点可设(正弦方式，离散方式等变化方式)。
35.微处理器产生的模拟信号的强度(幅值)由外部电位器调节和由按键调整输出模拟数值大小实现，振动幅值范围为60-110db。
36.进一步讲，在依据给定的最大幅值k计算512个模拟信号数据时，如果频率工作模式为固定工作模式，则信号输出定时器为固定值，即固定时间循环发送计算出的512个模拟信号数据，从而产生固定频率的模拟信号给功率放大器驱动振动激励头。
37.如果频率工作模式为变化频率模式，则有正弦变频模式和离散型变频模式两种：
38.正弦变频模式依据设置的最大频率限制值和最小频率限制值，计算出要赋值给定时器计数器的最大时间值和最小时间值，判断当前时间值是否是增加还是减少，如要减少，则以输出频率的0.3倍的速率减少当前时间值，当当前时间值等于最小时间值，则设置当前时间值为增加方式，以输出频率的0.3倍的速率增加，当增加的当前时间值等于最大时间值，则设置当前时间值为减少方式，循环增加减少方式，实现输出变化频率工作模式。
39.离散型变频模式输出的定时器时间在最大时间值和最小时间值内以随机数进行赋值，指定范围内的随机整数公式randbetween(最小时间值，最大时间值)获得随机时间值，非渐加或渐减方式处理定时器计数值。
40.模数转换模块对数据进行处理，产生频率为20～20000hz的模拟信号。具体的；以固定频率或变化的频率读取数据给模数转换模块产生20～20000hz的模拟信号。
41.信号功率放大器3对模拟信号进行放大处理。
42.振动激励头4根据放大后的模拟信号在振动头上产生频率为20～20000hz、强度为60-110db的振动。
43.振动激励头4采用汝铁硼强磁等永磁体和电磁线圈产生的磁场的相互作用，通过振动弹片连接约束振动，最终振动能量集中于振动弹片上的中心点的振动头上，由振动头与人体特定点位(例如脑部)接触，利用人体体腔具有的振动性，连续不断的提供相近的频率作用，促使人身内部体腔(例如颅腔)产生共振，从而引起人身体腔的振动。调整输出信号幅值大小，使输出振动强度接近于人体内部自然振动强，范围为60-110db。
44.本发明通过微处理器模拟人发声时激励体腔自然振动的频率和强度，通过数模转换，信号放大及电能振动能转换，通过与人体特定部位接触(颅骨，体腔、肌肉、穴位)，激励人身内部体腔振动，从而起到对肌肉、骨骼、神经、筋膜、皮肤、脏器、脑脊液、血管、淋巴管、血液、淋巴液、组织间液等人体系统组织产生安全刺激的作用。具有携带方便，操作简便，安全的优点，可以有效激励人身体腔振动，刺激舒缓人身体液，肌肉经络等部位，具有快速缓解疲劳，促进睡眠，增进血液循环等功能，用于人体肌肉放松，无创激发神经，血管、淋巴的营养活性和废物清理，达到健康疗愈的作用。
45.前述的振动弹片8包括位于周围的固定部13以及位于固定部13内部的振动部14，振动部14通过弹力径15与固定部13连接，固定部13上开设有用于与底座5连接的固定孔16，振动头10设置在振动部14的顶部中心，如图3所示。
46.振动头10的形状优选为半球形，振动头10通过柱形连接部16与振动部14的顶部中心连接，柱形连接部16的直径小于振动头10的直径。
47.永磁体7包括上下叠放设置的第一磁体17和第二磁体18，第一磁体17和第二磁体18的磁极方向为上下方向，并且第一磁体17和第二磁体18的极性相反设置(即极性排列方式为s,n,n,s的方式，其磁力线为23)。
48.电磁线圈9安装在第一磁体17与第二磁体18之间，信号流过电磁线圈9产生电磁力，电磁力与上下两层的第一磁体17与第二磁体18的磁力形成吸引力和排斥力，从而形成有效振动。
49.信号功率放大器3输出的模拟信号接入电磁线圈，由模拟信号在电磁线圈中的变化而产生强弱不同、方向不同的电磁力，当模拟信号为正电位时，电磁力与第一磁体的强磁力耦合，与第二磁体的强磁力排斥，当电信号为负电位时，电磁力与第二磁体的强磁力耦合，与第一磁体的强磁力排斥，从而形成电磁力与永磁体的磁场产生耦合或排斥从而形成微小振动方式，电磁线圈固定在振动弹片上，约束线圈和永磁体间的有效间距，促使电磁线圈在基准位置上摆动，产生任意频率的振动。产生的振动集中在振动弹片中心位置，通过安置振动弹片中心的半球形振动头与人体特定点位接触激发人身体腔振动。
50.本发明的电源1优选为3.7v锂电池，便于携带。锂电池采用带保护电板，起到对锂电池的使用起到保护作用。电源1连接有充电集成电路19，电池充电采用恒流及涓流充电，有效保护锂电池使用寿命；锂电池电压低于2.6伏时禁止放电，防止锂电池过度放电而损坏电池的使用。充电电流为1000ma，充电电压为直流5伏。
51.充电集成电路19连接有电源状态指示灯20，电源状态指示灯20包括红色led灯和绿色led灯，充电状态下红色led灯亮，当锂电池电量充满，充电指示灯变色为绿色led灯，电
池损坏时，电源状态指示灯20不亮。
52.微处理器2连接有显示器21和系统工作状态指示灯22。显示器21优选为lcd液晶显示，用于显示振动频率，振动强度，振动模式，电池电量等信息。
53.系统工作状态指示灯22采用三色指示灯，绿灯均匀闪烁为系统正常工作，黄灯均匀闪烁为系统低电压工作提示需要充电，红灯亮未闪烁为调整振动强度设置，红色指示灯慢闪为频率模式选择功能，红色指示灯快闪为设置系统工作时间。
54.充电集成电路包括tp4056芯片，该芯片是一款单节锂电池恒流恒压线性充电器，如图4所示，tp4056芯片的vcc引脚与充电电压的正极连接，tp4056芯片的bat引脚与电源的正极(bat+)连接，为电源1充电。
55.tp4056芯片的chrg引脚(即引脚7)与红色led灯连接，tp4056芯片的stdbr引脚(即引脚6)与绿色led灯连接。
56.引脚7为正在充电指示，为锂电池(li-lon)充电时该脚为低电平，引脚6为高电平，即绿色led灯灭红色led灯亮，表示正在充电。引脚6为停止充电指示，电池充满无电流输出，该脚置低电平，引脚7置高电平，即红色led灯灭，绿色led灯亮，表示电池充满。无电池或电池损坏，引脚6、引脚7置高电平，红色led灯和绿色led灯都灭，表示电池有问题。
57.tp4056芯片的prog引脚(即引脚2)通过电阻r
prog
接地，引脚2为充电电流编程引脚，接入1.2k欧姆电阻r
prog
，其最大输出充电电流为1000ma。
58.tp4056芯片的temp引脚与电源的温度传感器ntc连接。
59.3.7v锂电池电压经过3.3v稳压电路11输出3.3v电压稳定电压，为微处理器提供稳定的工作电压；同时也经过15v稳压电路输出15v稳定电压，为信号功率放大器3提供稳定工作电压。
60.3.3v稳压电路11和15v稳压电路12采用sx1308升压电源管理芯片，该芯片具有款电压输入输出功能，转换效能达90％以上，输入电压为2-24伏，输出电压高达28伏，两片sx1308芯片设置两个电压，一个3.3伏电压为微处理器提供工作电压，一个设计15伏电压为信号功率放大器3提供工作电压。
61.如图5所示，sx1308芯片的in引脚用于与电源1连接，sx1308芯片的lx引脚与电感l连接，sx1308芯片的fb引脚连接有分压电阻r1和r2，通过分压电阻r1和r2设置输出电压v
out
。
62.sx1308芯片in引脚的输入电压范围是2-24伏，输入电压经电感l接入lx引脚产生1.2mhz固定工作频率，由fb引脚反馈信号压制电压，促使输出电压在一稳定的电压范围内。
63.图5中的r1和r2的选择依据公式计算获得，r2选定为10kω，输出电压v
out
为15伏，v
ref
为0.6伏，从而获得r1的值为240kω；输出电压为3.3伏时，r1的值为45kω。
64.电感的选择采用如下公式：
[0065][0066]vin
为输入电压，v
out
为输出电压，i
out
为输出电流，f
sw
为开关频率，γ为纹波系数，取值为0.1，得到电感值为4.7uh。
[0067]
由于微处理器输出的模拟信号功率不足以驱动振动激励头，因此需设计信号功率放大器，信号功率放大器3采用d类数字功率放大器oep30wx2，工作电压10-14伏，转换效率达75％以上，实现高效的能效转换，体积小。如图6所示，oep30wx2芯片的输入引脚通过电阻r3和电感c11、c12与微处理器的信号输出端连接，信号功率放大器的输出引脚与振动激励头的电磁线圈连接。
[0068]
图6中r3压制输入信号增益，电阻大增益大，采用1k电阻，c12和c13输入直流滤波作用，隔离输入信号的直流分量。
[0069]
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。