一種仿中醫(yī)脈診手法的脈搏信號(hào)采集裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及中醫(yī)脈象信息采集技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種仿中醫(yī)脈診手法的脈搏信號(hào)采集裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]中醫(yī)理論認(rèn)為，人體臟腑氣血發(fā)生病變，血脈運(yùn)行就會(huì)受到影響，脈象就有變化。傳統(tǒng)切脈指法以“三指并齊”的下指切脈方法為基礎(chǔ)，主要是了解三部同時(shí)下指時(shí)，脈象的特征和隨施加壓力變化而出現(xiàn)脈象的變化情況；觀察三部在同等加壓的條件下脈象圖的相似性或差異性；必要時(shí)還以“指指交替”的變換方法，調(diào)正指壓，分別在“浮中沉”三種按壓力度下分別診脈，進(jìn)一步比對(duì)和確認(rèn)各部的特異性。三部九候的測(cè)脈方法，能采集更為豐富的脈象信息，充分發(fā)揚(yáng)傳統(tǒng)脈學(xué)的理論特色，為臨床提供識(shí)病、辨證、治療的重要依據(jù)。
[0003]近年來(lái)，一系列脈診儀被用來(lái)采集和分析脈搏波信號(hào)，如北京醫(yī)療總廠研制的BYS-14型脈象心電儀、上海醫(yī)療器械研究所研制的MX-3型脈象儀、上海中醫(yī)藥大學(xué)研制的ZM-1II型脈象儀和日本Colin公司研制的CMB-3000/2000型脈象檢測(cè)儀等。但是上述脈象儀大多只能測(cè)量一個(gè)部位的脈搏信號(hào)，且僅能在一個(gè)按壓力度下測(cè)量。上述測(cè)量過(guò)程，與中醫(yī)脈診“三部九侯”的切脈方法存在較大差距，因此測(cè)量結(jié)果也很難用于疾病診斷。
[0004]中國(guó)專利104224138A于2014-12-24公開了一種基于多傳感器的可自動(dòng)調(diào)壓的脈象信號(hào)采集裝置及方法，采取了三路傳感器同時(shí)測(cè)量寸關(guān)尺三部位脈象信號(hào)的方法。它包括步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電機(jī)、單片機(jī)和計(jì)算機(jī)等控制機(jī)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)搜索最佳切脈力度的有點(diǎn)。但是該裝置及方法僅能獲得單一按壓力度下的脈搏信號(hào)，與中醫(yī)“三部九侯”的脈診方法還存在一定差距。
[0005]以上脈象儀和專利都初步實(shí)現(xiàn)了脈搏信號(hào)采集，但是其采集方法與中醫(yī)脈診的“三部九侯”切脈手法還存在較大差距，因此所采集的脈搏信號(hào)，無(wú)法與中醫(yī)脈象進(jìn)行對(duì)應(yīng)。尤其是缺少多按壓力度下的脈搏信號(hào)，損失了重要的脈搏波信息，不能完整的反映人體生理機(jī)能的變化情況，從而很難實(shí)現(xiàn)疾病的準(zhǔn)確診斷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是設(shè)計(jì)一種可以同時(shí)在寸關(guān)尺三個(gè)部位采集脈搏波信息的裝置，并提出一種采集控制方法，從而模擬“三部九侯”的脈診手法，對(duì)多個(gè)按壓力度下的脈搏信號(hào)進(jìn)行采集、顯示及分析，最終用于臨床疾病診斷。
[0007]為達(dá)到上述發(fā)明目的，一種仿中醫(yī)脈診手法的脈搏信號(hào)采集裝置，包括手腕托、位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、貫通軸電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、脈搏傳感器、信號(hào)預(yù)處理電路、單片機(jī)和計(jì)算機(jī)。
[0008]所述的位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)安裝在手腕托上，包括支架、橫向滑動(dòng)導(dǎo)軌和電機(jī)托架。支架安裝于手腕托兩側(cè)，用于支撐橫向滑動(dòng)導(dǎo)軌；電機(jī)托架安裝于橫向滑動(dòng)導(dǎo)軌上，可用于調(diào)節(jié)電機(jī)相對(duì)于手腕的橫向位置；電機(jī)托架下方留有縱向滑槽，可安裝傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
[0009]所述的貫通軸電機(jī)分為寸位電機(jī)、關(guān)位電機(jī)和尺位電機(jī)，分別獨(dú)立安裝于位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的電機(jī)托架上。
[0010]所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，安裝在電機(jī)托架下方的縱向滑槽內(nèi)，一端與貫通軸電機(jī)成螺紋配合，一端與脈搏傳感器成過(guò)盈配合。電機(jī)旋轉(zhuǎn)可帶動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)沿縱向滑槽運(yùn)動(dòng)，從而推動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與脈搏傳感器對(duì)手腕進(jìn)行按壓運(yùn)動(dòng)。
[0011]所述的脈搏傳感器包括寸位脈搏傳感器、關(guān)位脈搏傳感器、尺位脈搏傳感器，分別獨(dú)立連接在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上，可采集寸關(guān)尺三部位的脈搏波信號(hào)，并將信號(hào)傳送至信號(hào)預(yù)處理電路。
[0012]所述的信號(hào)預(yù)處理電路，對(duì)脈搏波信號(hào)進(jìn)行去基線、去噪濾波等預(yù)處理，并將處理后的信號(hào)傳送至單片機(jī)。
[0013]所述的單片機(jī)，對(duì)預(yù)處理后的信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并通過(guò)串口發(fā)送給計(jì)算機(jī)；同時(shí)接受計(jì)算機(jī)的指令，控制貫通軸電機(jī)突出或縮回脈搏傳感器。
[0014]所述的計(jì)算機(jī)對(duì)單片機(jī)發(fā)送來(lái)的脈搏波信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)、顯示及分析；同時(shí)根據(jù)脈搏波信號(hào)幅值，判斷脈搏采集進(jìn)程，對(duì)單片機(jī)發(fā)送貫通軸電機(jī)的控制指令。
[0015]一種仿中醫(yī)脈診手法的脈搏信號(hào)采集方法，包括以下步驟:
[0016]I)設(shè)備初始化，使關(guān)位傳感器突出，寸位和尺位脈搏傳感器縮回；
[0017]2)手腕至于手腕托上，調(diào)節(jié)位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，使關(guān)位脈搏傳感器置于正確位置；
[0018]3)脈搏傳感器根據(jù)采集到的脈搏信號(hào)幅值進(jìn)行準(zhǔn)確定位；
[0019]4)寸位脈搏傳感器和尺位脈搏傳感器突出，按壓于正確位置，并重復(fù)步驟3)，然后跳轉(zhuǎn)至步驟5);
[0020]5)若定位不成功，則回到步驟2);若成功，則從寸位脈搏傳感器開始采集；
[0021]6)脈搏傳感器按按壓力度從輕到重的順序依次采集脈搏波信號(hào)；
[0022]7)寸位脈搏傳感器縮回，關(guān)位脈搏傳感器突出，重復(fù)步驟6)，然后跳轉(zhuǎn)至步驟8);
[0023]8)關(guān)位脈搏傳感器縮回，尺位脈搏傳感器突出，重復(fù)步驟6)然后跳轉(zhuǎn)至步驟9);
[0024]9)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)各脈搏傳感器信號(hào)，完成脈搏波信號(hào)采集。
[0025]所述的步驟3)中脈搏傳感器準(zhǔn)確定位，可有計(jì)算機(jī)控制貫通軸電機(jī)實(shí)現(xiàn)，其具體步驟如下:
[0026]3a)調(diào)整位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和手腕的相對(duì)位置；
[0027]3b)單片機(jī)控制脈搏傳感器突出，記錄突出深度Q ;
[0028]3c)單片機(jī)記錄脈搏傳感器采集到的信號(hào)幅值Y ;
[0029]3d)若Y大于計(jì)算機(jī)預(yù)設(shè)脈搏波幅度閾值X，執(zhí)行步驟3f);否則執(zhí)行步驟3e)。
[0030]3e)若Q大于傳感器按壓深度保險(xiǎn)值P，則回到步驟3a);否則回到步驟3b);
[0031 ] 3f)脈搏傳感器復(fù)位值Y等于X的突出深度Q，脈搏傳感器定位成功。
[0032]所述的步驟6)中脈搏傳感器按按壓力度從輕到重的順序依次采集脈搏波信號(hào)，可由計(jì)算機(jī)控制貫通軸電機(jī)實(shí)現(xiàn)，其具體步驟如下:
[0033]6a)單片機(jī)接收計(jì)算機(jī)的設(shè)定脈搏波信號(hào)幅度閾值X ;
[0034]6b)單片機(jī)接收采集到的實(shí)際脈搏波信號(hào)幅度值Y ;
[0035]6c)單片機(jī)控制貫通軸電機(jī)旋轉(zhuǎn)推進(jìn)脈搏傳感器，計(jì)算機(jī)不記錄信號(hào)；
[0036]6d)判斷Y是否大于X，若是，則采集開始，計(jì)算機(jī)記錄脈搏波信號(hào)，并執(zhí)行步驟6e);若否，則執(zhí)行步驟6c);
[0037]6e)單片機(jī)控制貫通軸電機(jī)每推進(jìn)0.5毫米，停頓10秒鐘，計(jì)算機(jī)記錄脈搏波信號(hào)，單片機(jī)記錄信號(hào)幅度值Y;
[0038]6f)重復(fù)步驟6e)，直至獲得信號(hào)幅度的最大值Yni,執(zhí)行步驟6f);
[0039]6g)重復(fù)步驟6e)，直至Y小于Yni的75%時(shí)，采集停止。
[0040]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0041](I)脈搏采集定位更準(zhǔn)確。由于采用了先定位關(guān)位脈搏傳感器，再定位寸位和尺位傳感器的方法，完全模仿了中醫(yī)脈診的布指方法，更容易準(zhǔn)確的同時(shí)定位出寸關(guān)尺三部位的脈搏傳感器；
[0042](2)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開始和結(jié)束脈搏信號(hào)采集。通過(guò)脈搏信號(hào)幅值判斷脈搏信號(hào)采集的有效性，從而可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開始和結(jié)束脈搏信號(hào)采集，無(wú)需人為干預(yù)；
[0043](3)可完全模擬中醫(yī)脈診“三部九侯”的切脈手法。在準(zhǔn)確定位的基礎(chǔ)上，通過(guò)控制算法逐一對(duì)貫通軸電機(jī)進(jìn)行控制，順序調(diào)節(jié)寸關(guān)尺三部位脈搏傳感器的按壓深度，實(shí)現(xiàn)了 “指指交替”的脈診手法；
[0044](4)脈診過(guò)程中按壓深度精確可調(diào)。由于使用了貫通軸電機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)按壓深度的精確調(diào)節(jié)。其輸出推力大，可在按壓力度較大的情況下保持步進(jìn)精度，并不影響電機(jī)使用壽命;
【附圖說(shuō)明】
[0045]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0046]圖2為圖1中A-A剖面圖；
[0047]圖3為使用本發(fā)明進(jìn)行脈診的流程圖；
[0048]圖4為脈搏傳感器定位流程圖；
[0049]圖5為脈搏傳感器按按壓力度從輕到重采集脈搏波的流程圖；
[0050]圖6為脈搏信號(hào)幅度隨脈搏傳感器按壓深度變化的趨勢(shì)圖。
[0051]圖中:
[0052]1-手腕托2-支架3-橫向滑動(dòng)導(dǎo)軌
[0053]4-電機(jī)托架5-寸位電機(jī)6-關(guān)位電機(jī)
[0054]7-尺位電機(jī)8-寸位電機(jī)貫通軸9-關(guān)位電機(jī)貫通軸
[0055]10-尺位電機(jī)貫通軸11-寸位傳動(dòng)機(jī)構(gòu)12-關(guān)位傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
[0056]13-尺位傳動(dòng)機(jī)構(gòu)14-寸位脈搏傳感器15-關(guān)位脈搏傳感器
[0057]16-尺位脈搏傳感器
【具體實(shí)施方式】
[0058]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0059]如圖1所示，本發(fā)明的一種仿中醫(yī)脈診手法的脈搏信號(hào)采集裝置，包括手腕托1、位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、貫通軸電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、脈搏傳感器、信號(hào)預(yù)處理電路、單片機(jī)和計(jì)算機(jī)。
[0060]位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括支架2、橫向滑動(dòng)導(dǎo)軌3、電機(jī)托架4。
[0061]手腕托I的兩側(cè)分別固定連接一個(gè)支架2，橫向滑動(dòng)導(dǎo)軌3的兩端分別固定連接兩個(gè)支架2，電機(jī)托架4位于橫向滑動(dòng)導(dǎo)軌3上，電機(jī)托架4能夠沿橫向滑動(dòng)導(dǎo)軌3做橫向滑動(dòng)。
[0062]如圖2所示，電機(jī)托架4設(shè)有3層，分別錯(cuò)位安裝三臺(tái)貫通軸電機(jī)，三臺(tái)貫通軸電機(jī)分別為寸位電機(jī)5、關(guān)位電機(jī)6、尺位電機(jī)7，寸位電機(jī)5設(shè)有寸位電機(jī)貫通軸8，關(guān)位電機(jī)6設(shè)有關(guān)位電機(jī)貫通軸9，尺位電機(jī)7設(shè)有尺位電機(jī)貫通軸10，寸位電機(jī)貫通軸8、關(guān)位電機(jī)貫通軸9和尺位電機(jī)貫通軸10排列在同一直線上，且分別間隔15毫米。貫通軸電機(jī)選用21000系列電機(jī)，尺寸邊長(zhǎng)僅21毫米，電機(jī)步進(jìn)精度最大可達(dá)0.0015毫米，輸出推力可達(dá)46公斤，可保證在較大按壓力度下精確控制，并不影響電機(jī)壽命