生物级联调谐仪

生物级联调谐仪

(一)本发明的名称：生物级联调谐仪，英文缩写为DSR。

(二)本发明属于生物电子技术领域。

(三)对本发明的理解、检索、审查最相关的现有技术，是近十多年来 出现的非线性振荡电子技术。回顾非线性振荡的研究史(参见Kenndey M.P.，Chua L.O.，IEEE Trans.Circuits and Systems，33(1986)974)， 我们可以知道，虽然早在1927年荷兰无线电工程师Vander Pol等在三极管 振荡电路中就已看到“不规则的”现象，但由于当时技术不够发达，没有对这 种分叉—混沌现象给以重视。重要的倍周期分叉现象也直到1978年才由美 国物理学家Feigenbaum发现(参见M.J.Feigenbaum，J.Stat.Phys.，19， 25(1978)；21，669(1979))。1979年3位苏联学者提出了修正的范德坡 振荡器，发现了复杂输出(参见Zongh G.O.，Ayrom F.，Int.J.Circuit Theory Appl.，13(1985)93；程极泰，《自然杂志》，12(1989)668； Matsumoto T.etal.，IEEE Trans.Circuits and Systems，32(1985)797). 1981年P.S.Linsay对含变容二极管的RLC振荡电路(附图1)进行实验研 究(Tang Y.S.et al.，IEEE Trans，Circuits and Systems，30(1983)， 620)。此二极管的电容随电压变化的规律是C＝C₀(1＋βV)⁷，其中C₀，β和γ 是常数。当讯号发生器的输出电频较低时，RLC回路响应是线性的，有一 确定共振频率ν。将发生器调到此频率上，以讯号电压V为控制参量。当V 增至阈值V₁时，突然有二分频ν/2……，当V增至阈值V_n时，突然有2ⁿ 分频ν/2ⁿ，这些阈值V_n按Feigenbaum普适常数δ收敛。实验结果与理论 预计值比较列于表1。1984年L.0.Chua设想—3阶非线性自治电路 (Chua.L.O.et al.，Int.J.Circuit Theory Appl.，14(1986)315)，此电路可 与Lorenz混沌模型相比。1986年黄安山在Chua电路中发现“周期—混沌— 周期加(减)1律”，继而又在该电路中到了混沌消失时的边界(黄安 山，《电子学报》，18，2(1990)121)。实际上，在其他3阶自治电路，例 如仿Chua电路、双回路3阶自治电路中，都存在着相同现象。特别是在仿 Chua电路中遵循着一条完美的规律：从平衡点开始Hopf分叉由倍周期进 入混沌，然后从周期2开始经倍周期进入混沌，再后从周期3开始……(参 见Chua.L.O.，Madan R.N.，IEEE Circuits and Devices Magazine，1 (1988)3)。

对本发明的理解、检索、审查有参考作用的另外一项现有技术，就是生 物频谱技术。在这方面，本发明人已经注意并初步研究周林频谱技术和 太保频谱技术。对于周林频谱技术，请参见周林在首届青年生物医 学工程学术大会上发表的论文《模拟人体频谱对疾病作用机制》，《上海老年 报》刊载的“模拟气功针灸的频谱照射疗法”，《解放日报》刊载的报道“用非 药物方法艾滋病取得一定成效”，新加坡《南洋商报》刊载的“生物频谱 仪器对人体有五大作用”等文献。

此外，对本发明的理解、检索有参考作用的现有技术还有锁相控制技术 和生物传感技术。有关文献可参见顾耀祺编著的《锁相》(科学出版社， 1975)，王洪业编著的《传感器技术》(湖南科技出版社，1985)，袁希光主 编的《传感器技术手册》(国际工业出版社，1986)。

(四)本发明的目的，是想设计并建立一种新型照射装置，以产生能够 与生物自组织复杂频率响应相对应，具有级联演化频率的辐射，提高并拓宽 生物频谱的效果和范围；进而想增加一种传感器，并利用锁相控制技术 进一步将生物频谱技术改进成为能够根据不同病症进行不同的具体 仪，提高生物频谱地准确度和安全性。

生物体是具有不同结构层次的大系统。在各结构层次中，从亚细胞、细 胞、组织、器官直至机体，都存在着控制和调整。从生物控制论的观点来 看，生命系统是极其复杂的、具有非平衡演变性的自组织系统。现在人们仅 在机体水平上进行了一些研究，其他各结构层次上的控制和调节的内在机制 尚待作进一步的定量的与动态的研究。利用非平衡系统理论和生物控制论的 研究成果，促使医疗保健向纵深方向发展，特别是利用生物反馈的方法来防 治某些疾病，是完全有可能的。

虽然周林生物频谱技术已注意到以往市场销售的理疗仪器疗效较差的原 因在于这些仪所发出的信号均为单包窄带电磁波，虽然周林频谱技术 加宽了辐射频带，且取得一定成效，但是，这种技术仍仅限于特定的频 率和波长，而这种辐射对于复杂的生物自组织系统并不适用，且使用方法过 于笼统，不能因人而异，因病而异，这就限制了周林生物频谱技术的疗效和 使用范围，例如：对于肿瘤、骨折、畸形、二尖瓣狭窄、急性心肌梗塞、严 重心律失常、结核病等，周林生物频谱技术无效(对这一点，周林本人在他 的产品宣传报上公开承认过。)

从更深的方面看，虽然作为周林生物频谱仪科学基础的匹配原理是 一个早已为近现代科学技术公认并广泛应用的原理，但是，这种原理仅在一 定层次上的一定范围内具有真理性。在医学领域，这种原理仅适用于正常生 物体辐射，因而仅对生物防护保健有意义，但并不适用于患有疾病或带有变 异组织的生物体辐射，因而对生物来说意义不大。对于生物体，由健康 正常的机体组织引发的伴有谐振运动的匹配吸收是“有益的”，而由病变组织 或变异组织引发的伴有谐振运动的匹配吸收则是“有害的”。为了整个生物体 的有益存在，不仅不需要这后一种匹配吸收，而且需要对病变组织或变异组 织产生伴有非谐振运动的非匹配吸收。

生物体作为复杂的自组织系统整体，必定具有复杂的而非简单的、包含 多种频率而非单一频率的辐射。对于这样的辐射，抽象地提出匹配吸收原理 是没有多大意义的，我们必须将仅适用于简单的力学和物理过程的匹配原理 拓广为适用于生物自组织的广义匹配原理。

虽然太保频谱仪试图通过引入几种微量元素以改进周林频谱 仪，但从基本有原理和构造上看，太保频谱仪仍有自己的局限和缺陷， 为克服这种局限，我作出了另一项发明(见发明“生物用演化电致辐射器”说 明书)。

(五)现从科学基础、工作原理和基本构成三方面介绍本发明的内容。

1、科学基础

本发明的基础由RLC振荡电路系统构成。本发明所以要采用非线性电 路，是由于有不少实验和理论分析(前面已列出有关文献)已表明，许多非 线性器件、电路和系统能够呈现一种远比经典电路所呈现的直流稳态响应、 周期响应、子谐波响应、超谐波响应和殆周期(准周期)响应更为复杂的响 应，而这种复杂响应与生物体的复杂响应是相适应的。

从前面提及的非线性振荡电路实验结果，我们可断定：i)随着分叉级 数n的增加，非线性振荡以z(n)倍周期而递增；ii)在第n级分叉上，非 线性振荡由z(n)个分叉波迭加而成。这里z(n)取整数值。关于这一 点，可参见本发明人李宗诚在《1994年全国自动化控制理论学术论文集》 发表的论文“自组织控制系统分析方法：分叉一混沌信号与N级分频谱变 换”，还可参见本发明人李宗诚在1994年将要出版的学术刊物《数据采集与 处理》上发表的论文“关于非平衡信号的采样间隔和频率”。

在将非线性电路引入探测器或加速器的条件下，由非线性振荡电路实验 结果，我们可以看到：电子具有N级分叉波动性；第n级分叉波的频率应 为ν/z(n)、波长应为z(n)λ。特别地，当n→∞，电子具有混沌波动 性；当n＝0，电子具有de Broglie波动性。

根据电子光学所确认的如下事实：A)在电场和磁场中控制电子运动轨 迹的规律(最小作用量原理)与折射率有变化的化学媒质中控制光线的规律 (费马原理)之间的相似性；B)L.V.德布罗意于20世纪20年代揭示了电子 的波动性及其与光波的相似性；进而，考虑到电磁级联簇射及其它高能多光 子过程，我们可看到，在将非线性电路引入发射器的条件下，光子将具有倍 周期演变性，而且以分叉一混沌波为基本演变形式。关于这一点，可参见本 发明人李宗诚在1994年将要出版的学术刊物《光谱学与光谱分析》上发表 的论文“N级分叉一混沌光子模型及其演化波谱研究”。本发明人给出如下两 个重要结论：

①根据Feigenbaum分叉间距等比关系(见M.J.Feigenbaum，J.Stat. Phys.，19，25(1978)；21，669(1979))。

              Δ_n/Δ_n＋1→δ＝4.669201609…… 则N级分叉光子的速度应为 <math> <mrow> <msub> <mi>c</mi> <mrow> <mo>{</mo> <mi>N</mi> <mo>}</mo> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>&eta;</mi> <mn>0</mn> </msub> <mi>c</mi> <mo>+</mo> <msub> <mi>&eta;</mi> <mn>1</mn> </msub> <mn>2</mn> <mi>c</mi> <mo>+</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mi>&delta;</mi> </mfrac> <msub> <mi>&eta;</mi> <mn>1</mn> </msub> <mn>3</mn> <mi>c</mi> <mo>+</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <msup> <mi>&delta;</mi> <mn>2</mn> </msup> </mfrac> <msub> <mi>&eta;</mi> <mn>1</mn> </msub> <mn>4</mn> <mo>&CenterDot;</mo> <mo>&CenterDot;</mo> <mo>&CenterDot;</mo> <mo>&CenterDot;</mo> <mo>&CenterDot;</mo> <mo>&CenterDot;</mo> <mo>+</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <msup> <mi>&delta;</mi> <mrow> <mi>n</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msup> </mfrac> <msub> <mi>&eta;</mi> <mn>1</mn> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>+</mo> <mi>N</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mi>c</mi> </mrow> </math> <math> <mrow> <mo>=</mo> <mi>c</mi> <mo>[</mo> <msub> <mi>&eta;</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>+</mo> <munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow> <mi>n</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>N</mi> </munderover> <mfrac> <mn>1</mn> <msup> <mi>&delta;</mi> <mrow> <mi>n</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msup> </mfrac> <msub> <mi>&eta;</mi> <mn>1</mn> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mi>n</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>]</mo> </mrow> </math> 式中，η₀为未分叉时段[t₀，t₁]在一特定演变时段[t₀，t]中所占的比重，且0≤ η₀＜1；η₁为一级分叉时段[t₁，t₂]在一特定演变时段[t₀，t]中所占的比重，且0≤ η₁＜1。

②N级分叉波的频率和波长应为 <math> <mrow> <msub> <mi>&nu;</mi> <mrow> <mo>{</mo> <mi>N</mi> <mo>}</mo> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mi>&nu;</mi> <mo>[</mo> <msub> <mi>&eta;</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>+</mo> <munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow> <mi>n</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>N</mi> </munderover> <mfrac> <mn>1</mn> <mrow> <mi>z</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> <mo>&CenterDot;</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <msup> <mi>&delta;</mi> <mrow> <mi>n</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msup> </mfrac> <msub> <mi>&eta;</mi> <mn>1</mn> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>+</mo> <mi>n</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>]</mo> </mrow> </math> <math> <mrow> <msub> <mi>&lambda;</mi> <mrow> <mo>{</mo> <mi>N</mi> <mo>}</mo> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mi>&lambda;</mi> <mo>[</mo> <msub> <mi>&eta;</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>+</mo> <munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow> <mi>n</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>N</mi> </munderover> <mfrac> <mn>1</mn> <msup> <mi>&delta;</mi> <mrow> <mi>n</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msup> </mfrac> <mi>z</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>)</mo> </mrow> <msub> <mi>&eta;</mi> <mn>1</mn> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>+</mo> <mi>n</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>]</mo> </mrow> </math>

2、工作原理

以上述科学内容为基础，本发明人提出广义匹配原理如下：作为复杂自 组织系统的生物体，是一个能向周围空间发射具有多级分频和多级波长的生 物辐射源，可产生具有非平衡演变性的电场、热扬和光效应场，这些物理场 的多级分频和多级波长与生物体的固有多级分频和多级波长相等或相近时， 可产生多级匹配吸收并产生非线性振荡运动。

本发明的机理是：当多级分频谱发生器发射与人体正常组织(或健 康组织)辐射波谱相近的电磁能量时，可激发机体正常组织(或健康组织) 电场，促进机体正常(或健康)生理生化反应，达到防护和保健作用；当多 级分频谱发生器发射与人体变异组织(或病变组织)辐射波谱不同的电磁能 量时，可破坏人体变异组织(或病变组织)，消除机体变异(或病变)生理 生化反应，达到转变和作用。

3、基本构成

本发明是主要由级联辐射器、生物非线性传感器、级联调谐器组成的级 联调谐分频谱仪。

级联辐射器是一个以RLC非线性振荡电路为基础、以氙灯或氪灯为辐 射源的照射装置。如附图2所示，这是本发明的主要元件。利用这种装置， 我们可以产生具有多级分频和多级波长的非平衡演化光辐射，这种辐射与生 物自组织辐射的复杂频率响应相对应。

生物非线性传感器是利用RLC非线性振荡电路对现有生物传感器进行 改进后而形成的装置。如附图3所示。这种装置可以利用生物的特异性反应 把某种有机物的物理或化学变化转化为可电测的量。它由分子识别器(即敏 感膜)和信息转换器两部分组成。分子识别器是生物传感器的核心，它能识 别被测对象，并与之发生一定的物理或化学变化。分子识别器由具有分子识 别功能的物质(如酶、微生物、抗体、激素等)和一层极簿的膜(如高分子 膜或陶瓷膜)构成。常用的信息转换器有离子选择电极、气敏电极、半导体 离子敏感场效应晶体管(ISFET)等，它们能将分子识别器与被测对象发生 的物理或化学变化转变成电信号。

级联调谐器是对具有级联簇射性的复杂辐射进行调谐的装置。采用调谐 技术，我们可以按照生物传感器提供的多级分频或多级波长信号，将级联辐 射器的输出频率或输出波长控制在一定程度或一定范围内。

(六)与现有生物频谱技术相比，本发明有如下三个优点。

1、由于本发明以RLC非线性电路为基础，而建立级辐射器和级联调谐 器，能够产生与生物自组织复杂频率响应相对应、具有级联演化频率的辐 射，因而能够破坏、以至消除病变组织，提高生物频谱的效果。

2、由于本发明通过新型辐射器不仅能够产生与生物病变组织的辐射频 率不同的辐射，而且能够产生与生物正常组织的辐射频率相近的辐射，因而 不仅能消除病变，而且能起防护保健作用，扩大生物频谱的范围。

3、由于本发明利用生物传感技术而建立生物非线性传感器和级联调谐 器，能够将频谱仪的级联辐射与任一具体生物组织的具体级联辐射联系起 来，因而提高生物频谱的准确性。

4、由于本发明利用锁相控制技术而将生物非线性传感器与级联调谐器 紧密结合起来，能够将频谱仪的级联辐射与生物组织的级联辐射之间的位相 差控制在防护标准范围内，因而提高生物频谱的安全性。

(七)实现本发明的最好方式如下：

概括地说，首先采用非线性电子技术设计并建立级联辐射器，进而采用 调谐技术设计并建立级联调谐器，再进而采用生物传感技术设计并建立生物 非线性传感器，最后采用锁相控制技术设计并建立由操作者级联辐射器、级 联调谐器和生物非线性传感器构成的半自动控制系统(如果有必要且不必计 较制造成本，我们不难建立生物多级分频谱自动系统)。

以附图4为例。此图为级联调谐分频谱系统。在这个系统中，频率 回路用来测量生物体的辐射频率并反馈到级联调谐器，反馈信号以频率的形 式送出。为了降低成本(从而降低售价)，对于系统中输入输出频率间的位 相差可由操作者测量。如果有必要且不必计较成本，也可采用鉴相器测量。 操作者和生物非线性传感器是构成锁相环路的两个基本环节。如果有必要且 不必计较成本，还可采用滤波和校正环节。

本发明的使用方法如下：

1、照射部位：对于正常健康机体的防护保健，以全身裸露照射为主； 对于生物病变组织的，以局部裸露照射为主。配合经络穴位照射疗效更 好；神经和循环系统疾病照射百会和涌泉穴；保健照射涌泉穴，男性加照肾 俞，女性加照下腹。

2、照射强度的选择：在这方面，本发明与现有生物频谱技术不同。本 发明只有“因人而异”、“因病而异”的反馈式级联调谐过程，并没有作出“因类 而异”的一般而模糊的选档要求。

3、照射距离：20～30cm疗效比较好。

4、照射时间：每次照射以30～40分钟为宜；每日照射2次为宜；对疗 程不作一般规定。

表1