專利名稱：一種脈象檢測(cè)裝置及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及中醫(yī)領(lǐng)域中的脈象檢測(cè)，特別涉及一種脈象^r測(cè)裝置及其 使用方法。
背景技術(shù)：
中華醫(yī)學(xué)在世界醫(yī)學(xué)體系中占有著重要的地位，中醫(yī)脈診學(xué)在醫(yī)學(xué)領(lǐng) 域獨(dú)樹一幟，自成體系，有兩千多年的歷史。診脈是中醫(yī)診斷的常用手段， 并且積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，成為中醫(yī)中有代表性的極為珍貴的遺產(chǎn)。
脈象是指醫(yī)生按脈時(shí)，脈搏跳動(dòng)應(yīng)指的形象。它綜合反映了脈位的深 淺、至數(shù)的快慢、節(jié)律的均勻、形狀的大小與長(zhǎng)短、力量的強(qiáng)弱，以及脈 搏的來(lái)勢(shì)是否流利等等。脈診的任務(wù)就是通過(guò)診察脈搏的位、數(shù)、形、勢(shì) 與其性質(zhì)的變化，以達(dá)到辨識(shí)病證的部位、性質(zhì)和才幾體正邪盛衰的情況。
人們進(jìn)行中醫(yī)脈象客觀檢測(cè)的研究已有幾十年的歷史，20世紀(jì)50年 代我國(guó)學(xué)者朱顏首次將杠桿式脈搏描記器引入中醫(yī)脈診的研究，自20世 紀(jì)70年代至今，研究人員已研制出種類繁多的傳感器來(lái)采集并記錄脈搏 信號(hào)，它們的基本原理都是利用傳感器代替中醫(yī)手指切脈以提取中醫(yī)脈象 的部分特征信息，并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后進(jìn)行采集和處理。
在眾多傳感器中，主要存在以下幾類
1、光電式傳感器
光電容積描記法用于測(cè)量脈搏波(包括在示波法血壓測(cè)量中的脈搏 波)，其原理是利用光電信號(hào)來(lái)測(cè)量脈搏容積的變化。當(dāng)血管內(nèi)血容量變 化時(shí)，組織對(duì)光的吸收程度相應(yīng)發(fā)生變化，利用光電式傳感器可測(cè)出這種 變化，該變化反映出血液脈動(dòng)的基本參數(shù)情況(包括頻率、幅度、脈搏波 形狀的改變)。
采用光電式傳感器進(jìn)行脈象檢測(cè)時(shí)，將發(fā)光二極管和光敏晶體管分別 放在組織的兩邊(透射法)，或同一側(cè)(反射法)，當(dāng)被測(cè)處血管中的血液 流動(dòng)改變時(shí)，此處組織的透光率和反射率隨之變化，光敏晶體管就可將此 時(shí)引起的光線變化轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)。
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光電式傳感器的一種典型應(yīng)用如專利號(hào)為92113134.8,名稱為"脈象 儀"的中國(guó)專利。該專利使用復(fù)合式取壓探頭，通過(guò)光電式傳感器取得脈 象信息，但其具有較大的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
2、 固態(tài)壓阻傳感器
固態(tài)壓阻傳感器有多種實(shí)現(xiàn)方式，采用聚偏二氟乙烯(PVDF)材料 的固態(tài)壓阻傳感器是現(xiàn)今較為流行的一種固態(tài)壓阻傳感器。與PZT壓電陶 瓷相比，聚偏二氟乙烯材料的壓電常數(shù)比PZT壓電陶瓷高10 20倍，而密 度只有它的1/4。聚偏二氟乙烯具有很高的強(qiáng)度與很寬的頻率響應(yīng) (O.l-lOMhz),材料薄而柔軟，并且有很好的時(shí)間和溫度穩(wěn)定性。
采用固態(tài)壓阻傳感器制成的半導(dǎo)體壓阻傳感器是一個(gè)極薄的多層膜 片狀結(jié)構(gòu)的復(fù)合傳感器，呈薄膜片形或指套形，指診時(shí)將手指放在其上， 能同時(shí)提供脈動(dòng)和靜壓力訊號(hào)，傳感器中的信號(hào)處理放大裝置可分別放大 脈象和靜壓力浮中沉訊號(hào)。這種傳感器的固定部分可采取護(hù)腕方式，或手 套、指套方式。
固態(tài)壓阻傳感器的一種典型應(yīng)用如專利號(hào)為86107766,名稱為"中醫(yī) 脈象檢測(cè)裝置"的中國(guó)專利，該專利中就使用到了 PVDF壓阻型傳感器， 但是其仍具有很復(fù)雜的測(cè)量機(jī)構(gòu)和龐大的體積。
3, 其他類型傳感器
在實(shí)際應(yīng)用中還出現(xiàn)了例如光線探頭傳感器，超聲式傳感器等其他類 型的傳感器。
在上述眾多的傳感器中，利用PVDF材料制成的固態(tài)壓阻式傳感器具 有體積小巧、方便集成、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，其檢測(cè)方法和特點(diǎn)與中醫(yī)手指 切脈的技術(shù)特點(diǎn)更為相近，其顯示、記錄的圖譜更易為中醫(yī)理解和接受， 因此其更為人們所關(guān)注，用途更為廣泛。但是這種傳感器也存在零點(diǎn)漂移 電壓等問題，這些都影響到了電路設(shè)計(jì)和測(cè)試的可重復(fù)性和準(zhǔn)確性，如何 解決傳感器的差異性直接決定采集裝置的性能。
此外，按照中醫(yī)的傳統(tǒng)習(xí)慣，應(yīng)當(dāng)在病患者手腕寸、關(guān)、尺三個(gè)部位 上同時(shí)檢測(cè)中醫(yī)脈象，才能得到更加全面的脈象信息。因此，就需要用寸 部、關(guān)部和尺部三個(gè)脈象傳感器同時(shí)進(jìn)行檢測(cè)的中醫(yī)脈象檢測(cè)裝置，這樣 的檢測(cè)裝置稱為三道中醫(yī)脈象檢測(cè)裝置，有時(shí)簡(jiǎn)化為 一個(gè)傳感器依次在 寸、關(guān)、尺三個(gè)部位上進(jìn)行檢測(cè)，稱為單道中醫(yī)脈象檢測(cè)裝置。
在進(jìn)行脈診時(shí)常^f吏用舉按法來(lái)尋找，診斷脈象。舉按法是診脈時(shí)經(jīng)常
使用的三種不同的指力和挪動(dòng)手指，以探索脈象的一種手法。用輕指力按
在皮膚上叫舉，又叫浮取或輕??；用重指力按在筋骨間，叫按，又叫沉取 或重??；指力不輕不重，還可亦輕亦重，以委曲求之叫尋。有種診脈過(guò) 程描述為"觸脈時(shí)用力要由輕漸重，釆用浮取、中取、沉取的三種方式， 先別其脈的深度，再察其脈的速度，知其脈的強(qiáng)度，最后定其脈的屬性。"， 可見脈象診斷時(shí)，切脈壓力的重要性。但目前的脈象采集裝置中，大多數(shù) 對(duì)切脈壓力沒有進(jìn)行監(jiān)控和定量的控制，這樣就沒有很好的體現(xiàn)出脈象采 集時(shí)，浮取、中取、沉取的各自特點(diǎn)，同時(shí)也給在判斷脈象幅度上帶來(lái)了 一定困難。
目前的眾多脈象檢測(cè)裝置都具有很復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)，體積很龐大，移 動(dòng)起來(lái)很笨重。數(shù)據(jù)傳輸方式局限在有線傳輸或是通過(guò)存儲(chǔ)介質(zhì)拷貝，因 而給使用上帶來(lái)了不便，同時(shí)這些裝置的使用都是針對(duì)單次測(cè)量，無(wú)法做 到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。并且有些裝置的人機(jī)交互信息很局限，界面很不友好，有些 只能在上傳至電腦后才能了解到相關(guān)測(cè)試狀態(tài)，這樣給脈象測(cè)量帶來(lái)很大 不便。在專利號(hào)為92113134.8的中國(guó)專利"脈象儀"中，釆用復(fù)合式傳感 器，通過(guò)光電傳感器進(jìn)行脈象檢測(cè)，壓力傳感器對(duì)切脈壓力進(jìn)行檢測(cè)，但 其結(jié)構(gòu)采用了臺(tái)架式結(jié)構(gòu)，因而結(jié)構(gòu)復(fù)雜而且笨重，沒有良好的人機(jī)接口， 數(shù)據(jù)傳輸不便。而在專利申請(qǐng)?zhí)枮?00610009639.1的中國(guó)發(fā)明專利"自動(dòng) 調(diào)節(jié)切脈壓力的脈象檢測(cè)裝置及脈象特征提取方法"中提供了 一種自動(dòng)調(diào)
節(jié)切脈壓力的裝置結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了切脈壓力的自動(dòng)調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)中醫(yī)脈診時(shí) 浮取、中取、沉取手法，為分析脈象"位、形、勢(shì)、數(shù)，，等方面提供更準(zhǔn) 確的信息。但該裝置通過(guò)光電傳感器檢測(cè)脈象信息，通過(guò)壓力傳感器來(lái)檢 測(cè)切脈壓力，控制步進(jìn)電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)切脈壓力自動(dòng)控制的功能，因而要求具 有極其復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)和笨重的體積，非常不便于測(cè)量，并且在裝置中采 用了三路的傳感器調(diào)理電路，結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有的脈象檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大、 使用不便的缺陷，從而提供了一種檢測(cè)性能全面、結(jié)構(gòu)筒單、重復(fù)性好的 脈象檢測(cè)裝置。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種脈象檢測(cè)裝置，包括傳感器輸 入模塊、數(shù)據(jù)采集處理模塊和輔助功能模塊；還包括模擬信號(hào)調(diào)理模塊，
所述的模擬信號(hào)調(diào)理模塊用于將從所述傳感器輸入模塊得到的模擬信號(hào) 進(jìn)行調(diào)理，使其轉(zhuǎn)換為適合模數(shù)轉(zhuǎn)換的信號(hào)，并從所述模擬信號(hào)中提取用
于檢測(cè)切脈壓力的直流成分；其中，
所述的傳感器輸入模塊與所述的模擬信號(hào)調(diào)理模塊連接；所述的數(shù)據(jù) 采集處理模塊與所述的^t擬信號(hào)調(diào)理模塊、輔助功能模塊連接。
上述技術(shù)方案中，還包括數(shù)據(jù)傳輸模塊，所述的數(shù)據(jù)傳輸模塊用于傳 輸所接收到的脈象數(shù)據(jù)。
上述技術(shù)方案中，所述的傳感器輸入模塊包括三個(gè)脈象傳感器和一個(gè) 傳感器輸入接口 ，所述傳感器輸入接口用于對(duì)所述三個(gè)脈象傳感器所輸入 的脈象信息做通道選擇，以實(shí)現(xiàn)對(duì)所述脈象信息的分時(shí)采集。
所述的脈象傳感器為PVDF壓阻式脈象傳感器。
上述技術(shù)方案中，模擬信號(hào)調(diào)理模塊從所述的傳感器輸入模塊得到關(guān) 于脈象信息的模擬信號(hào)后，首先對(duì)所述的模擬信號(hào)做初級(jí)差分放大，然后 從初級(jí)差分放大的結(jié)果中提取直流成分，接著根據(jù)所述初級(jí)差分放大的結(jié) 果以及所述的直流成分^L次級(jí)差分放大，最后對(duì)次級(jí)差分;^大的結(jié)果和所 述直流成分分別進(jìn)行電壓調(diào)整。
上述技術(shù)方案中，所述的數(shù)據(jù)采集處理模塊用于對(duì)所述模擬信號(hào)做模 數(shù)轉(zhuǎn)換。
上述技術(shù)方案中，所述的數(shù)據(jù)采集處理模塊還對(duì)經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù) 字信號(hào)做數(shù)字濾波和/或數(shù)據(jù)壓縮操作。
上述技術(shù)方案中，所述的輔助功能模塊包括人機(jī)交互接口、切脈壓力 檢測(cè)及控制單元以及環(huán)境溫濕度測(cè)量單元。
所述的人機(jī)交互接口包括鍵盤輸入單元、液晶顯示單元和蜂鳴器控制 單元。
上述技術(shù)方案中，所述的數(shù)據(jù)傳輸模塊采用無(wú)線傳輸方式或有線傳輸 方式或存儲(chǔ)介質(zhì)拷貝的方式。
一種脈象檢測(cè)裝置使用方法，包括以下步驟 步驟1 )、對(duì)脈象^f全測(cè)裝置做初始化操作；
步驟2 )、從脈象檢測(cè)裝置的傳感器接收包含有脈象信息的模擬信號(hào)， 并對(duì)所述模擬信號(hào)進(jìn)行調(diào)理；
步驟3)、對(duì)經(jīng)過(guò)調(diào)理的模擬信號(hào)做模數(shù)轉(zhuǎn)換，并實(shí)時(shí)采集處理數(shù)字信 號(hào)中的脈象數(shù)據(jù)；
步驟4)、對(duì)所采集的數(shù)據(jù)做實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理，并通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)或無(wú)線網(wǎng)
絡(luò)或存儲(chǔ)介質(zhì)進(jìn)行傳輸。
上述技術(shù)方案中，所述的初始化操作包括
步驟1-1 )、為所述的脈象檢測(cè)裝置設(shè)定與脈象檢測(cè)相關(guān)的環(huán)境參數(shù)；
步驟l-2)、為所述的脈象檢測(cè)裝置設(shè)定系統(tǒng)功能；
步驟l-3)、初始化脈象檢測(cè)裝置的檢測(cè)環(huán)境。
上述技術(shù)方案中，所述的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理包括數(shù)字濾波和數(shù)據(jù)壓縮。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
1、本發(fā)明的脈象檢測(cè)裝置通過(guò)多個(gè)傳感器實(shí)現(xiàn)了對(duì)寸、關(guān)、尺三個(gè) 不同部位脈象信息的同步采集，可以更好的描述待測(cè)脈象特征，以供后端 分析。
2 、本發(fā)明通過(guò)模擬信號(hào)調(diào)理模塊對(duì)傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行有效的提 取、放大，同時(shí)將信號(hào)調(diào)整到適合AD轉(zhuǎn)換器采集的范圍內(nèi)，可以最有效 地對(duì)脈象信號(hào)進(jìn)行采集，消除傳感器零點(diǎn)漂移的影響。
3、 本發(fā)明提取傳感器輸出信號(hào)中的直流成分，通過(guò)對(duì)其分析可以判 斷出當(dāng)前切脈壓力的大小，因此可以對(duì)切脈壓力大小進(jìn)行相應(yīng)控制，以得 到一個(gè)穩(wěn)定的測(cè)量壓力，從而得到 一個(gè)特定的測(cè)量環(huán)境。
4、 本發(fā)明通過(guò)多個(gè)按鍵組合以及液晶屏的顯示，構(gòu)成了人機(jī)交互接 口，通過(guò)人機(jī)界面可以實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量參數(shù)的設(shè)置以及功能的選擇，同時(shí)可以 從液晶屏幕上了解到系統(tǒng)當(dāng)前的狀態(tài)。
5、 本發(fā)明中采用了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)作為通訊方式，可以使終端具有獨(dú)立、 輕便、小巧、可以隨身攜帶等優(yōu)點(diǎn)，適用于各種不同的測(cè)量需求。
6、 本發(fā)明的脈象^^測(cè)裝置采用了諸如使用模擬開關(guān)控制電源供給， 將多路復(fù)用器的一個(gè)通道設(shè)置為零輸入等低功耗設(shè)計(jì)，使得本發(fā)明具有功 耗低的優(yōu)點(diǎn)。
7、 本發(fā)明從脈象信號(hào)中提取出切脈壓力的信息，與現(xiàn)有技術(shù)相比筒 化了電路結(jié)構(gòu)，而且通過(guò)電路多路復(fù)用的方法實(shí)現(xiàn)了多路傳感器共用一套 調(diào)理電路，精簡(jiǎn)了本發(fā)明的系統(tǒng)電路。


以下，結(jié)合附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例，其中 圖1為本發(fā)明的脈象檢測(cè)裝置的系統(tǒng)框圖2為傳感器輸入模塊的電路原理圖3為信號(hào)調(diào)理過(guò)程的示意圖4為模擬信號(hào)調(diào)理電路的原理圖5為數(shù)據(jù)采集與處理示意框圖6為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖7為電源供給^i塊的電路原理圖8為輔助功能模塊功能框圖9為脈象檢測(cè)裝置的使用方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。 圖1是本發(fā)明的脈象檢測(cè)裝置的一種最佳實(shí)施方式，它包括傳感器輸 入模塊101、模擬信號(hào)調(diào)理模塊102、數(shù)據(jù)采集處理模塊103、數(shù)據(jù)傳輸模 塊104、電源供給模塊105以及輔助功能模塊106。其中，電源供給模塊 105分別與傳感器輸入模塊101、模擬信號(hào)調(diào)理模塊102、數(shù)據(jù)采集處理模 塊103、數(shù)據(jù)傳輸模塊104、輔助功能模塊106連接；傳感器輸入模塊101 還與模擬信號(hào)調(diào)理模塊102連接；數(shù)據(jù)采集處理模塊103還與模擬信號(hào)調(diào) 理模塊102、數(shù)據(jù)傳輸模塊104、輔助功能模塊106連接。
傳感器輸入模塊101的作用是采集人體脈象數(shù)據(jù)，該模塊由三個(gè)脈象 傳感器和一個(gè)傳感器輸入接口組成。三個(gè)脈象傳感器分別用于采集寸、關(guān)、 尺三個(gè)部位的脈象數(shù)據(jù)，它們與傳感器輸入接口連接。圖2是傳感器輸入 模塊101的電路原理圖，從圖中可以看出，傳感器輸入模塊可通過(guò)三個(gè)脈 象傳感器201和一個(gè)多路復(fù)用器202實(shí)現(xiàn)。脈象傳感器所接收到的三路信 號(hào)進(jìn)入多路復(fù)用器202后，由多路復(fù)用器202對(duì)三路信號(hào)實(shí)現(xiàn)通道切換， 以利于后端的數(shù)據(jù)釆集處理模塊103對(duì)三路脈象信號(hào)的分時(shí)采集。上述多 路復(fù)用器202的最后一個(gè)通道可設(shè)置成零輸入狀態(tài)，這樣在使用中可通過(guò) 將通道切換到最后一個(gè)通道來(lái)降低模擬部分的功耗。本模塊中所采用的脈 象傳感器可以有多種實(shí)現(xiàn)方式，在本實(shí)施例中可采用PVDF壓阻式脈象傳 感器，固定在附有切脈壓力控制機(jī)構(gòu)的脈象采集裝置上，組成脈象信息采 集前端。該脈象信息采集前端一般還具有對(duì)脈象采集時(shí)的切脈壓力進(jìn)行控 制的相關(guān)裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，脈象信息采集前端包括一個(gè)充氣護(hù)腕， 在該充氣護(hù)腕的內(nèi)側(cè)安裝有PVDF壓阻式脈象傳感器，在充氣護(hù)腕上還安
裝有電磁閥和氣泵，在電磁閥和氣泵的控制下，可實(shí)現(xiàn)對(duì)充氣護(hù)腕的充氣 和放氣動(dòng)作，從而完成對(duì)切脈壓力的控制。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白， 脈象信息采集前端的實(shí)現(xiàn)方式并不局限于上述實(shí)施例中所描述的實(shí)現(xiàn)方 式，而對(duì)于脈象信息采集前端的實(shí)現(xiàn)也不是本申請(qǐng)所要說(shuō)明的內(nèi)容，因此， 此處只做介紹性的簡(jiǎn)要說(shuō)明。
模擬信號(hào)調(diào)理模塊102的作用是對(duì)傳感器輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行調(diào)理， 使其轉(zhuǎn)換成適合于后段AD轉(zhuǎn)換的信號(hào)，同時(shí)從信號(hào)中提取出直流成分， 用于切脈壓力的才僉測(cè)。
在前文中已經(jīng)提到，在本實(shí)施例中，所釆用的傳感器為PVDF壓阻式 脈象傳感器，該傳感器可由電壓或電流驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生正比于輸入壓力的毫伏等 級(jí)電壓輸出信號(hào)，但同時(shí)也會(huì)存在一個(gè)-25mV到+25mV之間的一個(gè)零漂電 壓。采集脈象信息時(shí)，由脈象傳感器輸出的模擬信號(hào)可以看成一個(gè)直流成 分和一個(gè)弱小時(shí)變信號(hào)的疊加，其中的弱小時(shí)變信號(hào)就是待測(cè)的脈象信 息，因此必須對(duì)其進(jìn)行放大處理，同時(shí)還要消除直流成分的影響，所以進(jìn) 行信號(hào)調(diào)理就成為必須要做的工作，同時(shí)調(diào)理的好壞直接影響整體效果。
圖3對(duì)本實(shí)施例中的模擬信號(hào)調(diào)理的過(guò)程做了說(shuō)明，從圖中可以看出， 當(dāng)從傳感器輸入模塊101得到模擬信號(hào)后，模擬信號(hào)首先進(jìn)行初級(jí)的差分 放大301,從初級(jí)差分》文大結(jié)果中提取直流成分302,然后根據(jù)直流成分 和初級(jí)差分放大結(jié)果做次級(jí)差分放大303,最后將次級(jí)差分放大結(jié)果和直 流成分分別進(jìn)行電壓調(diào)整304。
根據(jù)上述的模擬信號(hào)調(diào)理過(guò)程，模擬信號(hào)調(diào)理模塊102在本實(shí)施例中 可通過(guò)一個(gè)模擬信號(hào)調(diào)理電路實(shí)現(xiàn)。如圖4所示，模擬信號(hào)調(diào)理電路由兩 個(gè)儀表放大器、 一個(gè)反向放大器、 一個(gè)加法器、三路積分器以及一個(gè)多路 復(fù)用器和一個(gè)穩(wěn)壓基準(zhǔn)組成，實(shí)現(xiàn)了差分信號(hào)的輸入、放大、去直流，以 及對(duì)信號(hào)中的直流成分進(jìn)行提取的功能。下面結(jié)合圖4,對(duì)模擬信號(hào)的調(diào) 理過(guò)程中模擬信號(hào)調(diào)理電路各個(gè)部分所要完成的操作做詳細(xì)說(shuō)明。
由前端的傳感器輸入模塊101輸入模擬差分信號(hào)后，通過(guò)圖4中最左 端的笫一儀表放大器401實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬差分信號(hào)的放大，然后將放大后的信 號(hào)分成兩路分別進(jìn)行處理，其中一路通過(guò)一個(gè)l: l的反向放大器402，輸 入第二儀表放大器403，另一路則通過(guò)多路復(fù)用器404和積分器405實(shí)現(xiàn) 對(duì)三路不同模擬信號(hào)的分別積分，積分后所得到的結(jié)果為信號(hào)中的直流成 分，所得到的直流成分分別被傳送到第二儀表放大器和加法器406上；經(jīng)
過(guò)1: 1反向放大器所得到的脈象的模擬差分信號(hào)與積分所得的直流成分 通過(guò)第二儀表放大器做差分放大處理，從而實(shí)現(xiàn)脈象的模擬差分信號(hào)的放 大，同時(shí)去除其中直流成分的影響，以得到較好的脈象波形；穩(wěn)壓基準(zhǔn)407 分別與第二儀表放大器和加法器連接，穩(wěn)壓基準(zhǔn)與第二儀表放大器連接的 目的是為去直流后的脈象的模擬差分信號(hào)疊加了一個(gè)已知的直流成分，用 于確保輸出的信號(hào)處于后端AD采集的電壓范圍內(nèi)，穩(wěn)壓基準(zhǔn)與加法器連 接的目的是使得積分得到的直流成分通過(guò)加法器時(shí)，可疊加一個(gè)已知的直 流成分，以確保處理后的信號(hào)處于后端AD采集電壓范圍內(nèi)。
數(shù)據(jù)采集處理模塊103的作用是對(duì)調(diào)理后的模擬信號(hào)進(jìn)行模數(shù)(AD) 轉(zhuǎn)換，并進(jìn)行一定數(shù)字處理。如圖5所示，在本實(shí)施例中，數(shù)據(jù)采集處理 模塊103主要完成了包括AD轉(zhuǎn)換501、數(shù)字濾波502以及數(shù)據(jù)壓縮503 在內(nèi)的功能。數(shù)據(jù)采集處理模塊103可通過(guò)一個(gè)多點(diǎn)控制單元(MCU, Micro Controller Unit)實(shí)現(xiàn)，多點(diǎn)控制單元在本領(lǐng)域中也被稱為單片微 型計(jì)算機(jī)，它是將計(jì)算^U々CPU、 RAM、 R0M、定時(shí)數(shù)器和多種1/(M妄口集成 在一片芯片上，形成芯片級(jí)的計(jì)算機(jī)，為不同的應(yīng)用場(chǎng)合做不同組合控制。
AD轉(zhuǎn)換是通過(guò)MCU內(nèi)部的AD轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)，MCU內(nèi)部含有一個(gè)10 位的逐次比較的AD轉(zhuǎn)換器。通過(guò)對(duì)脈象信息的分析知道，MCU內(nèi)的AD 轉(zhuǎn)換器可滿足系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的要求。
數(shù)字濾波以及數(shù)據(jù)壓縮都可通過(guò)對(duì)MCU做軟件編程實(shí)現(xiàn)。數(shù)字濾波 對(duì)AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理，用于消除明顯誤差的影響，其中，所 要完成的初步處理包括平滑濾波(去異浮動(dòng)平均窗)等。
對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮主要是通過(guò)壓縮數(shù)據(jù)的體積來(lái)減小后端數(shù)據(jù)傳 輸時(shí)對(duì)帶寬的占用量。數(shù)據(jù)壓縮有多種實(shí)現(xiàn)方式，經(jīng)過(guò)對(duì)脈象數(shù)據(jù)的分析 以及對(duì)多種壓縮算法的分析、實(shí)踐比較，在本實(shí)施例中選擇了數(shù)據(jù)擠壓算 法來(lái)實(shí)現(xiàn)脈象數(shù)據(jù)的無(wú)損壓縮。但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員都應(yīng)當(dāng)理解，采 用其他的數(shù)據(jù)壓縮算法也可應(yīng)用于本發(fā)明中。
上文中，作為一種最佳實(shí)施方式，數(shù)據(jù)采集處理模塊103包括了 AD 轉(zhuǎn)換、數(shù)字濾波以及數(shù)據(jù)壓縮在內(nèi)的多項(xiàng)功能，但在其他實(shí)施方式中，根 據(jù)實(shí)際需要，也可省去除AD轉(zhuǎn)換外的其他一項(xiàng)或兩項(xiàng)功能。
數(shù)據(jù)傳輸模塊104用于實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的傳輸，在本實(shí)施例中，數(shù)據(jù)傳輸 模塊104就是無(wú)線傳輸模塊，它通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)對(duì)經(jīng)過(guò)壓縮后的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù) 據(jù)傳輸。無(wú)線傳輸部分包括射頻發(fā)射、接收、PLL合成、FSK調(diào)制解調(diào)、
可編程控制等多種功能。
圖6是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的示意圖，從圖中可以看出，通過(guò)無(wú)線傳輸，本發(fā)明
的脈象檢測(cè)裝置可以把數(shù)據(jù)上傳至PC機(jī)上，進(jìn)而在以太網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)
共享，以供深度挖掘使用。同時(shí)還可以由多個(gè)終端以及路由組成無(wú)線傳感 器網(wǎng)絡(luò)，以進(jìn)行數(shù)據(jù)融合、自組織網(wǎng)絡(luò)、協(xié)同工作等處理，實(shí)現(xiàn)特定監(jiān)控 等應(yīng)用。
在本實(shí)施例中，以無(wú)線傳輸方式作為最佳實(shí)現(xiàn)方式，但同樣的，也可 以采用傳統(tǒng)的有線傳輸或是通過(guò)存儲(chǔ)介質(zhì)拷貝的方式，或是將上述多種傳 輸方式組合在一起使用。
電源供給才莫塊105的作用是控制對(duì)整個(gè)系統(tǒng)各模塊的電源供給，同時(shí) 盡量降低系統(tǒng)的功耗。圖7是電源供給模塊105在一個(gè)實(shí)施例中的電路原 理圖，從圖中可以看出，電源供給模塊105可提供以下種類的模塊電源 LcdVCC (液晶顯示屏的電源)、TemHumVCC (溫濕度傳感器的電源)、 PumpVCC(氣泵的電源)、AnalogVCC (模擬電路部分電源)、SensorVCC (脈象傳感器電源)。電源供給模塊105通過(guò)電源控制信號(hào)控制多路模擬 開關(guān)701以實(shí)現(xiàn)到各個(gè)模塊電源的通斷。其中，對(duì)于模塊電源AnalogVCC (模擬電路部分電源)需要通過(guò)電壓轉(zhuǎn)換芯片702實(shí)現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換，對(duì)于模 塊電源SensorVCC (脈象傳感器電源)除了需要通過(guò)電壓轉(zhuǎn)換芯片實(shí)現(xiàn)電 壓轉(zhuǎn)換外，還需要通過(guò)穩(wěn)壓芯片703進(jìn)行穩(wěn)壓處理。電源供給模塊105中 所釆用的多路模擬開關(guān)701可用于控制電源的供給，當(dāng)系統(tǒng)不工作時(shí)，可 通過(guò)多路模擬開關(guān)701關(guān)閉相關(guān)模塊的電源供給，以達(dá)到降低功耗的目的。
輔助功能模塊106的作用是完善系統(tǒng)功能，為系統(tǒng)的使用與控制提供 幫助。圖8是對(duì)輔助功能模塊106的功能框圖，由圖可知，輔助功能模塊 106包括人機(jī)交互接口 801、切脈壓力檢測(cè)及控制單元802、環(huán)境溫濕度測(cè) 量單元803三個(gè)部分。
人機(jī)交互接口主要包括了鍵盤輸入單元8011、液晶顯示單元8012和 蜂鳴器控制單元8013三個(gè)部分。鍵盤輸入使得用戶可以選擇系統(tǒng)的具體 功能以及輸入具體的測(cè)量參數(shù)，方便用戶設(shè)定相關(guān)設(shè)置。系統(tǒng)會(huì)通過(guò)液晶 顯示系統(tǒng)的相關(guān)狀態(tài)，以及脈象波形的概括顯示，使用戶更好的掌握系統(tǒng) 狀態(tài)，方便用戶進(jìn)行測(cè)量。通過(guò)蜂鳴器，可以實(shí)現(xiàn)一些特定的警示作用。
切脈壓力檢測(cè)及控制單元802的作用是對(duì)傳感器輸入模塊101端的脈 象數(shù)據(jù)采集裝置進(jìn)行切脈壓力的檢測(cè)以及切脈壓力大小的控制。圖8表示
了切脈壓力檢測(cè)及控制單元的一種實(shí)施方式，該實(shí)施方式與本實(shí)施例中所 列舉的脈象信息釆集前端的實(shí)施方式具有相關(guān)性，它包括切脈壓力檢測(cè)模
塊8021、氣泵控制模塊8022、電磁閥控制模塊8023。切脈壓力檢測(cè)模塊 將模擬信號(hào)調(diào)理^t塊102中所提取出的信號(hào)直流成分做AD轉(zhuǎn)換，所得到 的結(jié)果就是所要檢測(cè)的切脈壓力，切脈壓力檢測(cè)模塊與氣泵控制模塊、電 磁閥控制模塊組成閉環(huán)控制，可以實(shí)現(xiàn)切脈壓力的自動(dòng)控制功能。氣泵控 制模塊可以對(duì)傳感器輸入模塊101中的直流氣泵進(jìn)行開關(guān)控制，通過(guò)給一 個(gè)充氣護(hù)腕進(jìn)行充氣動(dòng)作，從而給脈象信息的測(cè)量提供了一個(gè)恒定的測(cè)量 壓力，這樣通過(guò)改變恒定壓力的數(shù)值，就可以實(shí)現(xiàn)脈象測(cè)量上的浮取、中 取、沉取三種不同的采集方式。電磁閥控制模塊可以對(duì)電磁閥的開關(guān)進(jìn)行 控制，以此實(shí)現(xiàn)充氣護(hù)腕的充氣和放氣動(dòng)作。切脈壓力檢測(cè)與控制單元 1062配合一定的軟件算法，可以實(shí)現(xiàn)測(cè)量時(shí)護(hù)腕自動(dòng)充氣、放氣，達(dá)到一 定測(cè)量壓力，并在測(cè)量過(guò)程中維持恒定，使測(cè)量更為方便。切脈壓力的自 動(dòng)判斷，以及切脈壓力檢測(cè)通道的自動(dòng)選擇可以使系統(tǒng)具有更方便的使用 性、更好的重復(fù)性以及準(zhǔn)確性。
環(huán)境溫濕度測(cè)量803可由系統(tǒng)的溫濕度一體化傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)，能對(duì)系 統(tǒng)所在的環(huán)境進(jìn)行溫度、濕度的釆集，并通過(guò)人機(jī)交互接口告知用戶，使 用戶對(duì)環(huán)境有更好的了解。
在對(duì)本發(fā)明的脈象檢測(cè)裝置進(jìn)行說(shuō)明的基礎(chǔ)上，參考圖9,對(duì)該裝置 的使用方法做相關(guān)說(shuō)明
步驟OO)、對(duì)脈象檢測(cè)裝置進(jìn)行初始化操作，該初始化過(guò)程主要用于 設(shè)定測(cè)量環(huán)境，包括設(shè)定切脈壓力的采集通道、切脈壓力大小、終端工作 模式等。在背景技術(shù)部分已經(jīng)提到，在脈象采集時(shí)根據(jù)切脈壓力的大小可 分為浮取、中取、沉取，因此，根據(jù)實(shí)際需要應(yīng)當(dāng)為脈象檢測(cè)裝置設(shè)定不 同的切脈壓力大小。此外，在切脈時(shí)需要在手腕寸、關(guān)、尺三個(gè)部位進(jìn)行， 因此還需要在初始化時(shí)設(shè)定切脈壓力的采集通道。
初始化操作具體包括以下步驟
步驟Ol)、設(shè)定與測(cè)量相關(guān)的環(huán)境參數(shù)，所述的環(huán)境參數(shù)包括切脈壓 力的大小及采集通道；
本步驟通過(guò)對(duì)參數(shù)的設(shè)置，可以實(shí)現(xiàn)切脈壓力的自動(dòng)控制等功能，為 脈象信息的測(cè)量提供一個(gè)最適宜的環(huán)境。
步驟02)、設(shè)定脈象檢測(cè)裝置的系統(tǒng)功能；
從對(duì)脈象檢測(cè)裝置的前述說(shuō)明可以知道，該裝置具有多種功能，其中 的部分功能之間不具有兼容性，例如，對(duì)脈象信息的單通道測(cè)量以及脈象 信息的多通道同步測(cè)量間就不具有兼容性，而某些功能也可由用戶決定是 否采用，例如用戶可選擇是否采用同步顯示功能，因此，在本步驟中，就 要對(duì)這些可選擇的系統(tǒng)功能進(jìn)行設(shè)定。
步驟03)、初時(shí)化;險(xiǎn)測(cè)環(huán)境，包括程序初始化以及對(duì)脈象信息采集前 端中的氣泵和電^f茲閥進(jìn)行控制相關(guān)裝置的啟動(dòng)，使系統(tǒng)達(dá)到預(yù)設(shè)的測(cè)量環(huán) 境。其中，電磁閥用于控制脈象信息采集前端的充放氣開關(guān)操作，而直流 氣泵則可以實(shí)現(xiàn)脈象信息采集前端的充氣動(dòng)作。
步驟IO)、收集脈象信號(hào)，對(duì)所收到的脈象信號(hào)進(jìn)行調(diào)理； 在本步驟中，所收集的脈象信號(hào)為從傳感器得到的模擬信號(hào)，對(duì)模擬 脈象信號(hào)進(jìn)行調(diào)理的過(guò)程已經(jīng)在對(duì)模擬信號(hào)調(diào)理模塊102的說(shuō)明中做了詳 細(xì)說(shuō)明，此處不再做重復(fù)性說(shuō)明。脈象信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)理后變成適合模數(shù)轉(zhuǎn)換 的模擬信號(hào)。
步驟20)、對(duì)經(jīng)過(guò)調(diào)理的脈象信號(hào)做模數(shù)轉(zhuǎn)換，并根據(jù)初始化過(guò)程中 對(duì)脈象檢測(cè)裝置的設(shè)定，實(shí)時(shí)采集處理脈象信息；
在初始化過(guò)程中已經(jīng)提到，在脈象檢測(cè)裝置的功能設(shè)定時(shí)，用戶可以 選擇對(duì)脈象信息做單通道測(cè)量或多通道同步測(cè)量，因此，在本步驟中，根 據(jù)用戶的設(shè)定，單通道或多通道同步采集脈象信息。在本步驟中，將經(jīng)過(guò) 調(diào)理的信號(hào)通過(guò)AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號(hào)后，再采集到MCU的微處 理器中。
步驟30)、對(duì)所采集的數(shù)據(jù)做實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理，并通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳 輸，具體實(shí)現(xiàn)步驟如下
步驟31)、對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字濾波；
由于采集到的數(shù)據(jù)難免會(huì)存在一定的誤差，其中也會(huì)還有一些很明顯 的誤差，因此需要通過(guò)數(shù)字濾波取出某些十分明顯的測(cè)量誤差。對(duì)錯(cuò)誤數(shù) 據(jù)的去除操作，有利于后續(xù)的無(wú)線傳輸及服務(wù)器端的數(shù)據(jù)處理。
步驟32)、進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮；
由于系統(tǒng)需要對(duì)脈象數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的采集，并且還要通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù) 據(jù)，因此很好的進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮就變的非常必要。 步驟33)、進(jìn)行數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸。
最后就是將處理好的數(shù)據(jù)通過(guò)人機(jī)交互接口進(jìn)行筒略顯示，同時(shí)把數(shù)
據(jù)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)上傳至服務(wù)器，以供進(jìn)一步處理。
權(quán)利要求
1、一種脈象檢測(cè)裝置，包括傳感器輸入模塊(101)、數(shù)據(jù)采集處理模塊(103)和輔助功能模塊(106)；其特征在于，還包括模擬信號(hào)調(diào)理模塊(102)，所述的模擬信號(hào)調(diào)理模塊(102)用于將從所述傳感器輸入模塊(101)得到的模擬信號(hào)進(jìn)行調(diào)理，使其轉(zhuǎn)換為適合模數(shù)轉(zhuǎn)換的信號(hào)，并從所述模擬信號(hào)中提取用于檢測(cè)切脈壓力的直流成分；其中，所述的傳感器輸入模塊(101)與所述的模擬信號(hào)調(diào)理模塊(102)連接；所述的數(shù)據(jù)采集處理模塊(103)與所述的模擬信號(hào)調(diào)理模塊(102)、輔助功能模塊(106)連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈象檢測(cè)裝置，其特征在于，還包括數(shù)據(jù) 傳輸模塊(104),所述的數(shù)據(jù)傳輸模塊(104)用于傳輸所接收到的脈象 數(shù)據(jù)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的脈象檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的 傳感器輸入模塊(101)包括三個(gè)脈象傳感器和一個(gè)傳感器輸入接口，所 述傳感器輸入接口用于對(duì)所述三個(gè)脈象傳感器所輸入的脈象信息做通道 選擇，以實(shí)現(xiàn)對(duì)所述脈象信息的分時(shí)采集。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的脈象檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的脈象 傳感器為PVDF壓阻式脈象傳感器。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的脈象檢測(cè)裝置，其特征在于，模擬信 號(hào)調(diào)理模塊(102)從所述的傳感器輸入模塊(101 )得到關(guān)于脈象信息的 模擬信號(hào)后，首先對(duì)所述的模擬信號(hào)做初級(jí)差分放大，然后從初級(jí)差分放 大的結(jié)果中提取直流成分，接著根據(jù)所述初級(jí)差分放大的結(jié)果以及所述的 直流成分做次級(jí)差分放大，最后對(duì)次級(jí)差分放大的結(jié)果和所述直流成分分 別進(jìn)行電壓調(diào)整。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的脈象檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的 數(shù)據(jù)采集處理模塊(103)用于對(duì)所述模擬信號(hào)做模數(shù)轉(zhuǎn)換。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的脈象檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的 數(shù)據(jù)采集處理模塊(103)還對(duì)經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)做數(shù)字濾波和/ 或數(shù)據(jù)壓縮操作。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的脈象檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的 輔助功能模塊(106)包括人機(jī)交互接口 (801)、切脈壓力檢測(cè)及控制單 元(802 )以及環(huán)境溫濕度測(cè)量單元(803 )。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的脈象檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的人機(jī) 交互接口 (801)包括鍵盤輸入單元(8011)、液晶顯示單元(8012)和蜂 鳴器控制單元(8013)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的脈象檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的數(shù)據(jù) 傳輸模塊(104)采用無(wú)線傳輸方式或有線傳輸方式或存儲(chǔ)介質(zhì)拷貝的方 式。
11、 一種應(yīng)用于權(quán)利要求1中所述脈象檢測(cè)裝置的脈象檢測(cè)裝置使用 方法，包括以下步驟步驟1 )、對(duì)脈象檢測(cè)裝置做初始化操作；步驟2)、從脈象檢測(cè)裝置的傳感器接收包含有脈象信息的模擬信號(hào)， 并對(duì)所述模擬信號(hào)進(jìn)行調(diào)理；步驟3)、對(duì)經(jīng)過(guò)調(diào)理的模擬信號(hào)做模數(shù)轉(zhuǎn)換，并實(shí)時(shí)采集處理數(shù)字信 號(hào)中的脈象數(shù)據(jù)；步驟4)、對(duì)所采集的數(shù)據(jù)做實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理，并通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)或無(wú)線網(wǎng) 絡(luò)或存儲(chǔ)介質(zhì)進(jìn)行傳輸。
12、 根據(jù)權(quán)利11所述的脈象檢測(cè)裝置使用方法，其特征在于，所述 的初始化操作包括步驟1-1 )、為所述的脈象檢測(cè)裝置設(shè)定與脈象檢測(cè)相關(guān)的環(huán)境參數(shù)； 步驟l-2)、為所述的脈象檢測(cè)裝置設(shè)定系統(tǒng)功能； 步驟1-3)、初始化脈象檢測(cè)裝置的檢測(cè)環(huán)境。
13、 根據(jù)權(quán)利11所述的脈象檢測(cè)裝置使用方法，其特征在于，所述 的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理包括數(shù)字濾波和數(shù)據(jù)壓縮。
全文摘要
本發(fā)明提供一種脈象檢測(cè)裝置，包括傳感器輸入模塊、數(shù)據(jù)采集處理模塊和輔助功能模塊；還包括模擬信號(hào)調(diào)理模塊，模擬信號(hào)調(diào)理模塊用于將從傳感器輸入模塊得到的模擬信號(hào)進(jìn)行調(diào)理，使其轉(zhuǎn)換為適合模數(shù)轉(zhuǎn)換的信號(hào)，并從所述模擬信號(hào)中提取用于檢測(cè)切脈壓力的直流成分；其中，傳感器輸入模塊與模擬信號(hào)調(diào)理模塊雙向數(shù)據(jù)連接；數(shù)據(jù)采集處理模塊與模擬信號(hào)調(diào)理模塊、輔助功能模塊連接。本發(fā)明可最有效地對(duì)脈象信號(hào)進(jìn)行采集，消除傳感器零點(diǎn)漂移的影響；實(shí)現(xiàn)了對(duì)寸、關(guān)、尺三個(gè)不同部位脈象信息的同步采集。
文檔編號(hào)A61B5/00GK101099665SQ200710120578
公開日2008年1月9日 申請(qǐng)日期2007年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月21日
發(fā)明者莉 崔, 澤 趙, 陸世龍, 希 黃 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所