筋絡穴位分布式多參數測試儀及測試方法
【專利摘要】本發明公開了一種筋絡穴位分布式多參數測試儀及測試方法。測試儀由A、B兩組組合傳感器及傳感器連接線、測量與數據處理系統、綜合數據分析系統構成，25個電極按照圓心和內外圓環形狀規律分布。通過選通電路對電極的選通分別測量阻抗譜、阻抗成像、氧分壓的參數及參數分布，通過紅外測量方式測量溫度及溫度分布，測量參數由測量與數據處理系統測量和采集，綜合數據分析系統進行數據分析，測試過程由計算機控制。本發明能檢測筋絡穴位區域的4種參數及參數分布，通過參數對比為穴位理化特性研究提供研究設備。采用現代技術進行大量數據的分析、整理，研究參數、參數分布的相互關系及分布規律，為中醫經絡穴位的理論研究提供基礎儀器。
【專利說明】筋絡穴位分布式多參數測試儀及測試方法
一、【技術領域】
[0001]本發明涉及中醫基礎理論研究，特別是經絡穴位分布研究，具體是經絡穴位分布式多參數測試儀。
二、【背景技術】
[0002]中醫是中華文化的代表之一。對中醫的理論研究是我國大力發展和資助的研究領域。中醫理論的發展瓶頸之一是支撐中醫體系的中醫檢測儀器缺乏。中醫理論中，經絡和穴位是中醫診斷治療的人體關鍵部位，在中華醫藥研究的歷史長河中，經絡和穴位的研究占有舉足輕重的作用。中國專利申請號:CN201120310017公布的《中醫經絡檢測儀》，公開了一種中醫經絡檢測儀，通過穴位生物電信號檢測探頭分別得到的人體不同經絡處的生物電信號來識別人體經絡。中國專利申請號:CN201020146433.5公布的《個人攜帶式經絡能量檢測儀》公開了一種個人攜帶式經絡能量檢測儀設計，直接量測穴位相對于參考點的直流電阻。中國專利申請號:CN201110280650.2公布的《一種中醫穴位定位裝置及方法》，公布了一種中醫穴位定位裝置，采用小波包分解技術進行穴位判斷。中國專利申請號:CN200720128897.1公布的《人體穴位電阻值檢測器》公開了一種人體穴位電阻值檢測器，通過測量直流電阻判斷穴位。上述現有技術對經絡穴位的研究起到了很好的作用，這些技術對經絡檢測采用的是直流電阻測量技術。由于相關儀器的缺乏，經絡與穴位的研究還沒有精確的定義，所以上述專利的應用受到一定的限制，穴位的找準也存在一定的偏差。本發明為經絡與穴位的機理提供一種電子測量儀器和設備。為建立中醫基礎理論提供具有現代技術特征的科學儀器，為經絡穴位的研究提供理論基礎。
三、
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種分布式多參數的經絡穴位測試儀，解決現有技術中單參數單點位測試的不足，采用分布式、多參數的方式為經絡穴位準確位置提供依據，為祖國醫學瑰寶的發揚光大提供理論基礎`。
[0004]本發明的目的是這樣達到的:測試儀由A、B兩組組合傳感器、A、B兩組傳感器連接線、測量與數據處理系統、綜合數據分析系統構成；傳感器連接線連接組合傳感器和測量與數據處理系統，將傳感器感應信號輸送給測量與數據處理系統；測量與數據處理系統與綜合數據分析系統連接，測量與數據處理系統中的微處理器接收綜合數據分析系統命令，控制相關傳感器進行測量并采集測量參數，將測量參數輸送給綜合數據分析系統進行分析。
[0005]所述組合傳感器由組合傳感器外殼、紅外驅動和數據采集電路、紅外探測器、紅外透鏡、紅外濾鏡和測量電極構成；組合傳感器外殼為圓筒形，外殼底端安裝紅外濾鏡，內部由上到下依次安裝紅外驅動和數據采集電路、紅外探測器、紅外透鏡；紅外透鏡與紅外濾鏡與組合傳感器外殼組成一個密封空間，紅外透鏡上邊安裝一個充氣泵、放氣閥；紅外濾鏡與組合傳感器外殼間裝有彈簧，紅外濾鏡依靠紅外濾鏡外圈的密封橡膠圈與組合傳感器外殼密封，但能自由滑動。[0006]測量電極由25個電極組成，25個電極按照圓心和內外圓環形狀排列，依次對電極編號為:圓心電極為I號，內圈圓環狀分布的八個電極編號為2-9號,外圈圓環分布的16個電極為10-25號，電極中心的I號電極和內圈的2-9號電極安裝在紅外濾鏡靠近皮膚的一偵Ij,外圈分布的16個電極編號為10-25號,外圈直徑為內圈直徑的兩倍,外圈的10-25號電極安裝在組合傳感器外殼上。
[0007]所述紅外濾鏡為圓形，其上開有通氣孔。
[0008]所述紅外探測器為非致冷紅外焦平面探測器，紅外驅動和數據采集電路由電源與偏置電路、放大與濾波電路，模數轉換電路以及可編程門陣列構成；電源與偏置電路連接到非致冷紅外焦平面探測器，為非致冷紅外焦平面探測器提供電源與偏置信號，非致冷紅外焦平面探測器的圖像輸出模擬信號由放大與濾波電路放大后，經模數轉換電路轉換成數字信號輸送給可編程門陣列，非致冷紅外焦平面探測器的主時鐘、復位信號、積分信號、行有效信號、第一行信號與可編程門陣列連接。
[0009]測量與數據處理系統由多路選通開關控制電路、阻抗譜測量電路、阻抗成像測量電路、氧分壓測量電路、微處理器組成；A、B兩組傳感器連接線的電極連接線與多路選通開關控制電路連接，紅外探測器輸出數據串行通信接口與微處理器連接。
[0010]進行阻抗譜測量時，多路選通開關控制電路通過電極連接線從組合傳感器A和組合傳感器B中各選擇其25個電極中一個電極的陰極，將其連接到阻抗譜測量電路；進行阻抗成像測量時，多路選通開關控制電路通過電極連接線從組合傳感器A或組合傳感器B中選擇10-25號電極的陰極，連接到阻抗成像測量電路；進行氧分壓測量時，多路選通開關控制電路通過電 極連接線在組合傳感器A或組合傳感器B的1-25號電極中，選擇同一電極的一對陰極和陽極連接到氧分壓測量電路。
[0011]微處理器與阻抗譜測量電路連接，接收阻抗譜測量電路的測量數據；微處理器與阻抗成像測量電路連接，接收阻抗成像測量電路的測量數據；微處理器與氧分壓測量電路連接，接收氧分壓測量電路的測量數據；微處理器與多路選通開關控制電路連接，控制選通開關對指定電極陰極或陽極的選通；微處理器與傳感器連接線中的紅外探測器輸出數據串行通信接口連接，從紅外探測器中讀取其輸出數據；
[0012]微處理器與綜合數據分析系統連接，將測量數據送給綜合數據分析系統。
[0013]進行阻抗譜測量時，電極連接線A中與組合傳感器A的電極陰極連接的25根連接線連接到25選I電路A，25選I電路A從中選擇一根連接線連接到阻抗譜測量電路；電極連接線B中與組合傳感器B的電極陰極連接的25根連接線連接到25選I電路B，25選I電路B從中選擇一根連接線連接到阻抗譜測量電路；
[0014]所述進行阻抗成像測量時，多路選通開關控制電路通過電極連接線從組合傳感器A或組合傳感器B中選擇10-25號電極的陰極，經2選I電路連接到阻抗成像測量電路；
[0015]所述進行氧分壓測量時，多路選通開關控制電路通過25選I電路選擇組合傳感器A和組合傳感器B的1-25號某個電極的陰極和陽極，再通過2選I電路選擇組合傳感器A或組合傳感器B的陰極和陽極。
[0016]電極單個為圓形，從下至上分別為電極陰極(26)、二氧化鋯(27)、電極陽極(28)，電極陽極和電極陰極用微導線連接到與傳感器連接線連接的接插件，1-16號電極通過微加工工藝制造在紅外濾鏡上，電極陰極靠外邊接觸皮膚；電極以及連接導線占紅外濾鏡的面積小于30%。
[0017]多參數測試儀中傳感器是組合傳感器，分別感應筋絡穴位阻抗譜、氧分壓、溫度分布、阻抗成像參數；
[0018]組合傳感器由組合傳感器外殼、紅外驅動和數據采集電路、紅外探測器、紅外透鏡、紅外濾鏡和探測電極構成；25個電極按照圓心和內外圓環形狀分布排列；紅外濾鏡的安裝采用可以伸縮的方法，由紅外透鏡與紅外濾鏡與組合傳感器外殼組成一個密封空間，紅外透鏡上邊安裝一個充氣泵和放氣閥，紅外濾鏡依靠紅外濾鏡外圈的密封橡膠圈與組合傳感器外殼密封，但紅外濾鏡能自由滑動；在紅外濾鏡外圈有一彈簧，進行阻抗成像測試時打開放氣閥，在彈簧作用下，紅外濾鏡縮進組合傳感器外殼，紅外濾鏡上的電極不接觸皮膚；進行阻抗譜、氧分壓測試時，關閉放氣閥，打開充氣泵，紅外濾鏡伸出組合傳感器外殼，紅外濾鏡上的電極接觸皮膚；紅外透鏡和紅外探測器的安裝位置保證電極陰極接觸的皮膚在紅外探測器上清晰成像。
[0019]測量與數據處理系統中的微處理器接收綜合數據分析系統命令，控制相關傳感器進行測量并采集測量參數:通過選通電路對電極的選通分別測量阻抗譜、阻抗成像、氧分壓的參數及參數分布，通過紅外測量方式測量溫度及溫度分布，測量由測量與數據處理系統測量和采集，綜合數據分析系統進行數據分析。
[0020]測量與數據處理系統中的微處理器的控制流程:
[0021]開始，第一步，接收綜合數據分析系統命令；第二步，判斷要求測量溫度分布嗎？否，進入第六步，是，第三步，接收紅外驅動和數據采集電路數據；第四步，查表計算溫度分布；第五步，將溫度分布數據上傳到綜合數據分析系統，返回第一步；第六步，判斷要求測量阻抗成像嗎？否，進入第十一步，是，第七步，控制放氣閥放氣，第八步，向阻抗成像測量電路發出測量命令，第九步，采集阻抗成像測量電路的測量數據，第十步，將阻抗測量數據發送到綜合數據分析系統，返回第一步；第十一步，判斷要求測量阻抗譜嗎？否，進入第十三步，是，第十二步，運``行阻抗譜測量子程序，返回第一步；第十三步，判斷要求測量氧分壓嗎？否，返回第一步，是，第十四步，氧分壓測量子程序，返回第一步，循環往返。
[0022]測量與數據處理系統中連接在紅外探測器上的阻抗譜測量流程:
[0023]開始，第一步，控制充氣泵充氣；第二步，i=l，j=l ;第三步，控制選通電路選擇組合傳感器A的i號電極陰極；控制選通電路選擇組合傳感器B的j號電極陰極，f=0 ;第四步，設置頻率f ;第五步，讀取實部，虛部，并將實部、虛部以及對應的電極對、測量頻率f存入數據庫；第六步，判斷f < 100 ?是，f=f+100赫茲步進，返回第四步，否，第七步，判斷100含f < 1000，是，f=f+1000赫茲步進，返回第四步，否，第八步，判斷1000蘭f < 10K，是，f=f+10K赫茲步進,返回第四步,否,第九步，f=f+100K赫茲步進,第十步,判斷f > 1000K ?否，返回第四步，是，第十一步，j=j+l，第十二步，判斷j > 25 ?否，返回第三步，是，第十三步,j=l ;i=i+l，第十四步，判斷i >25 ?,否,返回第三步,是,第十五步,將數據送給綜合數據分析系統，結束；
[0024]氧分壓測量流程:
[0025]開始，第一步，控制充氣閥充氣，第二步，i=l，第三步，控制選通電路選擇組合傳感器i號電極的陰極和陽極連接到氧分壓測量電路，第四步，采集氧分壓測量電路輸出電壓，第五步，查表計算氧分壓值，第六步，i=i+l，第七步判斷i > 25 ?,否,返回第三步,是,結束。
[0026]所述阻抗成像測量電路中，數字信號處理器控制流程:
[0027]開始，K=IO ；M=K+2 ；N=k+3 ;第一步:控制16選I電路選通K，K+1號電極作為正弦信號輸入；第二步:控制16選I電路選通M，N號電極作為測量輸出電極連接到數字信號處理芯片的模數轉換接口 ；通過模數轉換接口采集M、N號電極之間的電壓信號；第三步，N=N+1 ;第四步，判斷N >25?否，進入二步，是，第五步:N=N-25+9，第六步，:判斷N=K嗎？否，進入二步，是，第七步:M=M+1,第八步，判斷M > 25 ?否，進入二步，是,第九步，M=M-25+9，第十步，判斷M=K ?否，進入二步，是，第十一步，K=K+1，第十二步，判斷K=26 ?否，返回第一步，是，第十三步，根據測量數據，建立并求解相關麥克斯韋方程，計算阻抗成像參數，第十四步，將阻抗成像數據發送給微處理器，結束。
[0028]非致冷紅外焦平面探測器流程:第一步，輸出驅動時序；第二步，讀入非致冷紅外焦平面探測器圖像信號；第三步，圖像校正；第四步，校正后的數據輸送給數字信號處理器，第五步，返回第二步，循環往復。
[0029]非致冷紅外焦平面探測器的圖像校正方法包括實驗測試圖像校正參數和圖像校正兩部分:
[0030]實驗測試圖像校正參數:將攝像機放在0、1、2、3......60攝氏度環境下，分別測量
拍攝目標為0攝氏度和60攝氏度的目標，將環境溫度X攝氏度，拍攝目標溫度0攝氏度下的第i行，第j列的像素測量值標記為XOi j (x)，將環境溫度X攝氏度，拍攝目標溫度60攝氏度下的第i行，第j列的像素測量值標記為Xhij(x);計算環境溫度X攝氏度下:Gij 00=255/(Xhij (x)-XOij (X))，Qij (X)=-Gij (x) ? XOij (x);得至Ij Gij (x)，Qij (x)為環境溫度 x 攝氏度下，第i行，第j列的校正參數。
[0031]圖像校正方法:第一步，從數字溫度傳感器讀取環境溫度，第二步，根據環境溫度，讀取校正參數，設計算環境溫度X攝氏度下第i行，第j列的校正參數分別為Gij (X)，Qij (x);第三步，讀取非致冷紅外焦平面探測器圖像信號，設讀取的第i行，第j列的數據為Dij ;第四步，校正數據=Gij (X) ? Dij+Qij (X)。
[0032]綜合數據分析系統程序:
[0033]開始，選擇測量參數，向微處理器發出測量命令；接收微處理器測量數據，顯示并存儲測量數據，對測量數據進行分析計算，結束。
[0034]本發明的積極效果是:
[0035]1、本發明采用分布式參數測試，能檢測筋絡穴位及其周邊的參數分布，通過參數對比為準穴位提供參考，
[0036]2、本發明采用多參數測試，可以測試阻抗譜、氧分壓、溫度分布、阻抗成像4個參數，相對單參數測試，測試依據更加可靠。
[0037]3、采用現代科技技術，在綜合數據分析系統進行大量數據的分析、整理，研究參數分布的相互關系以及參數分布規律，為中醫經絡穴位的理論研究奠定基礎。
四、【專利附圖】
【附圖說明】
[0038]圖1是本經絡穴位分布式多參數測試儀的總體結構示意圖。
[0039]圖2是組合傳感器結構示意圖。[0040]圖3是測量電極分布圖。
[0041]圖4是單個電極結構示意圖。
[0042]圖5是紅外濾鏡結構側視圖。
[0043]圖6是紅外濾鏡結構仰視圖。
[0044]圖7是紅外探測器與紅外驅動與數據采集電路結構框圖。
[0045]圖8是紅外探測器中電源與偏置電路與非致冷紅外焦平面探測器電路圖。
[0046]圖9是紅外驅動與數據采集電路放大與濾波電路圖。
[0047]圖10是紅外驅動與數據采集電路中模數轉換電路圖。
[0048]圖11~圖14是紅外驅動與數據采集電路采用的可編程門陣列電路圖。
[0049]圖15是本經絡穴位分布式多參數測試儀中測量與數據處理系統結構框圖。
[0050]圖16是進行阻抗譜測量時的選通電路框圖。
[0051]圖17是進行阻抗譜成像測量時的選通電路框圖。
[0052]圖18是進行氧分壓測量時的選通電路框圖。
[0053]圖19是25選I電路圖。
[0054]圖20是2選I電路圖。
[0055]圖21是阻抗譜測量電路`圖。
[0056]圖22是阻抗譜成像測量電路圖框圖。
[0057]圖23是阻抗成像測量電路中正弦信號發生器電路圖。
[0058]圖24是阻抗成像電路中16選I電路圖。
[0059]圖25是阻抗成像測量電路中放大與濾波電路圖。
[0060]圖26是阻抗成像測量電路中數字信號處理電路圖。
[0061]圖27是測量與數據處理系統中微處理器電路圖。
[0062]圖28是充氣泵和放氣閥控制電路圖。
[0063]圖29是阻抗成像測量電路中數字信號處理流程圖。
[0064]圖30是測量與數據處理系統中微處理器流程圖。
[0065]圖31是阻抗譜測量流程圖。
[0066]圖32是氧分壓測量流程圖。
[0067]圖33是綜合數據分析系統程序流程圖。
[0068]圖中，I~25電極，26電極陰極，27 二氧化鋯，28電極陽極，29紅外濾鏡，30通氣孔，26-8、26-1、26-4為紅外濾鏡上側視陰極，30-8、30-1，30-4為紅外濾鏡上側視時的通氣孔。
五、【具體實施方式】
[0069]參見附圖1-6。
[0070]本儀器由A、B兩個組合傳感器、A、B兩組傳感器連接線、測量與數據處理系統、綜合數據分析系統構成。組合傳感器用于感應筋絡穴位阻抗譜、氧分壓、溫度分布、阻抗成像參數，傳感器連接線用于將傳感器感應信號輸送給測量與數據處理系統，測量與數據處理系統分析與測量組合傳感器的感應信號，得到筋絡穴位阻抗譜、氧分壓、溫度分布、阻抗成像參數，并將所測量的參數輸送給綜合數據分析系統。[0071]所述傳感器連接線包括25個測量電極的陰極和陽極連接線，共50根，模擬地線5根；紅外驅動和數據采集電路用于傳輸紅外探測器輸出數據的串行通信接口 6根，電源線2根，數字地線2根，充氣泵控制線2根、放氣閥控制線2跟，共計69根連接線；其中每個電極的陰極和陽極連接線為雙絞線；69根連接線外邊用套管套裝，并與專用連接件連接。
[0072]組合傳感器由組合傳感器外殼、紅外驅動和數據采集電路、紅外探測器、紅外透鏡、紅外濾鏡和測量電極構成；組合傳感器外殼為圓筒形，外殼底端安裝紅外濾鏡，內部由上到下依次安裝紅外驅動和數據采集電路、紅外探測器、紅外透鏡；紅外透鏡與紅外濾鏡與組合傳感器外殼組成一個密封空間，紅外透鏡上邊安裝一個充氣泵、放氣閥和彈簧，紅外濾鏡依靠紅外濾鏡外圈的密封橡膠圈與組合傳感器外殼密封，但能自由滑動。
[0073]紅外濾鏡的安裝采用可以伸縮的設計方法，伸縮方法是紅外透鏡與紅外濾鏡與組合傳感器外殼組成一個密封空間，紅外透鏡上邊安裝一個充氣泵和放氣閥，紅外濾鏡依靠紅外濾鏡外圈的密封橡膠圈與組合傳感器外殼密封，但紅外濾鏡能自由滑動。在紅外濾鏡外圈有一彈簧。在進行阻抗成像測試時打開放氣閥，在彈簧作用下，紅外濾鏡縮進組合傳感器外殼，紅外濾鏡上的電極不接觸皮膚。在進行阻抗譜、氧分壓測試時，關閉放氣閥，打開充氣泵，紅外濾鏡伸出組合傳感器外殼，紅外濾鏡上的電極接觸皮膚。
[0074]測量電極由25個電極組成，如圖3所示，電極呈圓環狀分布。依次對電極編號為:圓心電極為I號，內圈圓環狀分布的八個電極編號為2-9號，中心的I號電極和內圈的2-9號電極安裝在紅外濾鏡靠近皮膚的一側，外圈分布的16個電極編號為10-25號,外圈直徑為內圈直徑的兩倍，外圈的10-25號電極安裝在組合傳感器外殼上。
[0075]單個電極如圖4所示，電極兩端是電極陰極26和電極陽極28，中間有二氧化鋯27。電極為圓形，電極陽極和電極陰極用微導線連接到與傳感器連接線連接的接插件。1-16號電極通過微加工工藝制造在紅外濾鏡上，電極陰極靠外邊接觸皮膚。電極以及連接導線占紅外濾鏡的面積小于30%。
[0076]如圖5、圖6所示。紅外濾鏡29上開有陽極通氣孔30，紅外濾鏡為圓形，可以通過紅外光，過濾可見光，通氣孔使得電極陽極能與外殼內氣體接觸。紅外濾鏡上邊安有1-9號電極，電極安裝在組合傳感器外殼的最外邊，電極陰極靠外邊能夠接觸到皮膚。
[0077]組合傳感器由組合傳感器外殼、紅外驅動和數據采集電路、紅外探測器、紅外透鏡、紅外濾鏡和測量電極構成；組合傳感器外殼為圓筒形，外殼底端安裝紅外濾鏡，內部由上到下依次安裝紅外驅動和數據采集電路、紅外探測器、紅外透鏡；紅外透鏡與紅外濾鏡與組合傳感器外殼組成一個密封空間，紅外透鏡上邊安裝一個充氣泵、放氣閥，紅外濾鏡與組合傳感器外殼間裝有彈簧，紅外濾鏡依靠紅外濾鏡外圈的密封橡膠圈與組合傳感器外殼密封，但能自由滑動。
[0078]參見圖7。紅外探測器用于測量溫度分布，為非致冷紅外焦平面探測器。紅外驅動和數據采集電路由電源與偏置電路、放大與濾波電路、模數轉換電路、可編程門陣列構成。電源與偏置電路為非致冷紅外焦平面探測器提供電源與偏置信號，非致冷紅外焦平面探測器的圖像輸出模擬信號由放大與濾波電路放大后，經模數轉換電路轉換成數字信號輸送給可編程門陣列，非致冷紅外焦平面探測器的主時鐘、復位信號、積分信號、行有效信號、第一行信號與可編程門陣列連接。
[0079]參見圖8 。圖中，U3是非致冷紅外焦平面探測器，為法國ULIS公司的UL01021E，UU U2、U4、U5、U6、U7、U8構成電源與偏置電路，UU U2為美國TEXAS INSTRUMENTS公司的 TPS79533，U4、U5 為美國 MAXM 公司的 MAX6004，U6 為美國 TEXAS INSTRUMENTS 公司的LM317, U7、U8為美國TEXAS INSTRUMENTS公司的TLV5638，MC是主時鐘；INT是積分信號；RESET是復位信號；LIGNE1是第一行信號；DATAVAL是行有效信號；由AOUT輸出信號給放大與濾波電路。
[0080]圖9中放大與濾波電路圖中，Ul是美國TEXAS INSTRUMENTS公司的0PA2890，接口AOUT連接到非致冷紅外焦平面探測器的輸出；ADCIN連接到模數轉換電路的輸入。
[0081]在圖10紅外探測器中模數轉換電路中，U2為美國Analog Devices公司的AD9244 ;AOUT接放大與濾波電路的ADCIN接口，CLK+，CLK-, DBO…DB13為輸出像素信號，連接可編程門陣列。
[0082]參見圖11~圖14，紅外驅動與數據采集電路采用可編程門陣列電路圖。可編程門陣列芯片選擇美國XILINX公司的XC3S1200。
[0083]參見圖15。測量與數據處理系統由多路選通開關控制電路、阻抗譜測量電路、阻抗成像測量電路、氧分壓測量電路、微處理器組成。兩組傳感器連接線的電極連接線與多路選通開關控制電路連接，紅外驅動和數據采集電路的輸出數據串行通信接口與微處理器連接。進行阻抗譜測量時，多路選通開關控制電路通過電極連接線從組合傳感器A和組合傳感器B中各選擇其中的一個電極的陰極，將其連接到阻抗譜測量電路。進行阻抗成像測量時，多路選通開關控制電路通過電極連接線從組合傳感器A或組合傳感器B中選擇10-25號電極的陰極，連接到阻抗成像測量電路。進行氧分壓測量時，多路選通開關控制電路通過電極連接線在組合傳感器A或組合傳感器B的1-25號電極中，選擇同一電極的一對陰極和陽極連接到氧分壓測量電路。微處理器與阻抗譜測量電路連接，接收阻抗譜測量電路的測量數據；微處理器與阻抗成像測量電路連接，接收阻抗成像測量電路的測量數據；微處理器與氧分壓測量電路連接，接收氧分壓測量電路的測量數據；微處理器與多路選通開關控制電路連接，控制選通開關對指定電極陰極或陽極的選通；微處理器與傳感器連接線中的紅外探測器輸出數據串行通信接口連接，從紅外探測器中讀取輸出數據。微處理器與綜合數據分析系統連接，將測量數據送給綜合數據分析系統。圖16~圖20是分別進行阻抗譜測量、阻抗成像測量時、氧分壓測量時的選`通電路框圖。
[0084]進行阻抗測量時，電極連接線A中與組合傳感器A的電極陰極連接的25根連接線連接到25選I電路A，25選I電路A從中選擇一根連接線連接到阻抗譜測量電路；電極連接線B中與組合傳感器B的電極陰極連接的25根連接線連接到25選I電路B，25選I電路B從中選擇一根連接線連接到阻抗譜測量電路。
[0085]進行阻抗成像測量時，多路選通開關控制電路通過電極連接線從組合傳感器A或組合傳感器B中選擇10-25號電極的陰極，連接到阻抗成像測量電路。
[0086]進行氧分壓測量時，多路選通開關控制電路通過電極連接線從組合傳感器A或組合傳感器B中選擇1-25號電極中，選擇同一電極的一對陰極和陽極連接到氧分壓測量電路。在進行阻抗成像測量和氧分壓測量時，使用了 2選I選通電路。
[0087]圖19是25選I電路中，N1-N25為25根供選擇的連接線，OUT為選通連接線，A、B、C、A1、B1、C1連接到微處理器。芯片選型美國國家半導體公司的芯片:麗74HC4051。
[0088]圖20是2選I電路圖中，圖中有3路2選I電路，可以從X0、X1中選擇與X連通，可以從Y0、Y1中選擇與Y連通，可以從Z0、Z1中選擇與Z連通，A、B、C連接到微處理器.芯片選型美國國家半導體公司的芯片:MM74HC4053。
[0089]圖21是阻抗譜測量電路圖。阻抗譜測量電路的主要芯片為美國AnalogDevices, Inc.的芯片AD5933。圖中，P0LE1，P0LE2與選通電極連接。SCL, SDA與微處理器的阻抗譜測量控制接口連接。
[0090]圖22是阻抗譜成像測量電路圖框圖。正弦信號發生電路產生正弦電流源，通過16選I電路從10-25號電極中選擇兩個輸入電極。通過16選I電路從10-25號電極中選擇兩個測量電極，作為輸入信號端連接到放大與濾波電路，放大與濾波電路的輸出連接到數字信號處理電路的模數轉換接口。10-25號電極陰極連線通過阻抗成像選通電路選通其中4個電極陰極連線。4個16選I電路的選通由數字信號處理電路控制。
[0091]圖23是阻抗成像測量電路中正弦信號發生器電路圖。正弦信號發生電路用于產生正弦信號；U1為DDS集成電路，型號為AD9852，由美國Analog Devices公司生產，DDS_D0-DDS_D7, DDS_A0-DDS_A5連接到數字信號處理電路，用于控制DDS的輸出頻率。
[0092]圖24是阻抗成像電路中16選I電路圖。N1-N16為16跟供選擇的連接線，X為選通連接線，A、B、C、Al、B1、Cl連接到數字信號處理電路；U1，U2:美國國家半導體公司的芯片:MM74HC4051U3:美國國家半導體公司的芯片:MM74HC4053。
[0093]參見圖25阻抗成像測量電路中放大與濾波電路圖。圖中，U1，U2為美國TexasInstruments公司生產的TLC2254芯片，U3為美國Analog Devices公司生產的AD623芯片，INI, IN2為輸入接口，分別與連個16選I電路連接，OUT為輸出接口，連接到數字信號處理電路的模數轉換接口。
[0094]圖26是阻抗成像測量電路中數字信號處理電路圖。圖中，UCl:數字信號處理芯片，型號為TMS320F2812，，美國TEXAS INSTRUMENTS公司生產。UCl的第2引腳為模數轉換接口，與放大與濾波電路的輸出連接。其他的通用輸入輸出接口用于控制4個16選I電路和正弦信號發生電路。第90、91引腳與微處理器連接，用于數字信號處理芯片與微處理器之間的通信。
[0095]測量與數據處理系統中，氧分壓測量電路與阻抗成像測量電路中的放大與濾波電路相同；IN1，IN2為輸入接口，分別與選通電極的陽極、陰極連接，OUT為輸出接口，連接到微處理器電路的模數轉換接口。
[0096]圖27是測量與數據處理系統中微處理器電路圖。微處理器是美國TexasInstruments公司生產的MSP430F135。第2腳連接氧分壓測量電路的輸出，第33、34腳連接數字信號處理芯片的90、91腳。其他的通用輸入輸出接口分別與阻抗譜測量電路、氧分壓測量電路、充氣泵和放氣閥控制電路連接。
[0097]圖28是充氣泵和放氣閥控制電路圖。兩個充氣泵和兩個放氣閥均采用相同的電路；P與微處理器的輸入輸出接口連接，A、B連接充氣泵和放氣閥控制線。
[0098]使用本測試儀對經絡穴位進行研究時，由于傳感器是組合傳感器，分別感應筋絡穴位阻抗譜、氧分壓、溫度分布、阻抗成像參數，采用分布式結構，其中測試區域為穴位周邊的多點，能檢測筋絡穴位及其周邊的參數分布。測量與數據處理系統中的微處理器接收綜合數據分析系統命令，控制相關傳感器進行測量并采集測量參數，通過選通電路對電極的選通分別測量阻抗譜、阻抗成像、氧分壓的參數及參數分布，通過紅外測量方式測量溫度及溫度分布，測量參數由測量與數據處理系統采集，綜合數據分析系統進行數據分析。
[0099]本測試儀引入了現代科技，測量與數據處理系統中的微處理器接收綜合數據分析系統命令，控制相關傳感器進行測量并采集測量參數，將測量參數輸送給綜合數據分析系統進行分析，綜合數據分析系統采用普通計算機，便于操作者操作控制，數據處理快速、可
O
[0100]圖29~33是軟件處理流程。計算機按照操作控制流程進行快速工作。
[0101]測量與數據處理系統中的微處理器的控制流程: [0102]開始，第一步，接收綜合數據分析系統命令；第二步，判斷要求測量溫度分布嗎？否，進入第六步，是，第三步，接收紅外驅動和數據采集電路數據；第四步，查表計算溫度分布；第五步，將溫度分布數據上傳到綜合數據分析系統，返回第一步；第六步，判斷要求測量阻抗成像嗎？否，進入第十一步，是，第七步，控制放氣閥放氣，第八步，向阻抗成像測量電路發出測量命令，第九步，采集阻抗成像測量電路的測量數據，第十步，將阻抗測量數據發送到綜合數據分析系統，返回第一步；第十一步，判斷要求測量阻抗譜嗎？否，進入第十三步，是，第十二步，運行阻抗譜測量子程序，返回第一步；第十三步，判斷要求測量氧分壓嗎？否，返回第一步，是，第十四步，氧分壓測量子程序，返回第一步，循環往返。
[0103]測量與數據處理系統中連接在紅外探測器上的阻抗譜測量流程:
[0104]開始，第一步，控制充氣泵充氣；第二步，i=l，j=l ;第三步，控制選通電路選擇組合傳感器A的i號電極陰極；控制選通電路選擇組合傳感器B的j號電極陰極，f=0 ;第四步，設置頻率f ;第五步，讀取實部，虛部，并將實部、虛部以及對應的電極對、測量頻率f存入數據庫；第六步，判斷f < 100 ?是，f=f+100赫茲步進，返回第四步，否，第七步，判斷100含f < 1000，是，f=f+1000赫茲步進，返回第四步，否，第八步，判斷1000含f < 10K，是，f=f+10K赫茲步進,返回第四步,否,第九步，f=f+100K赫茲步進,第十步,判斷f > 1000K ?否，返回第四步，是，第十一步，j=j+l，第十二步，判斷j > 25 ?否，返回第三步，是，第十三步,j=l ;i=i+l，第十四步，判斷i > 25 ?,否,返回第三步,是,第十五步,將數據送給綜合數據分析系統，結束；
[0105]氧分壓測量流程:
[0106]開始,第一步,控制充氣閥充氣,第二步，i=l，第三步，控制選通電路選擇組合傳感器i號電極的陰極和陽極連接到氧分壓測量電路，第四步，采集氧分壓測量電路輸出電壓，第五步，查表計算氧分壓值，第六步，i=i+l，第七步判斷i > 25 ?,否,返回第三步,是,結束。
[0107]阻抗成像測量電路中，數字信號處理器控制流程:
[0108]開始，K=IO ；M=K+2 ；N=k+3 ;第一步:控制16選I電路選通K，K+1號電極作為正弦信號輸入；第二步:控制16選I電路選通M，N號電極作為測量輸出電極連接到數字信號處理芯片的模數轉換接口 ；通過模數轉換接口采集M、N號電極之間的電壓信號；第三步，N=N+1 ;第四步，判斷N> 25 ?否，進入二步，是，第五步:N=N-25+9，第六步，:判斷N=K嗎？否，進入二步，是，第七步:M=M+1,第八步,判斷M > 25 ?否，進入二步，是,第九步，M=M-25+9，第十步，判斷M=K ?否，進入二步，是，第十一步，K=K+1，第十二步，判斷K=26 ?否，返回第一步，是，第十三步，根據測量數據，建立并求解相關麥克斯韋方程，計算阻抗成像參數，第十四步，將阻抗成像數據發送給微處理器，結束。[0109]非致冷紅外焦平面探測器流程:第一步，輸出驅動時序；第二步，讀入非致冷紅外焦平面探測器圖像信號；第三步，圖像校正；第四步，校正后的數據輸送給數字信號處理器，第五步，返回第二步，循環往復。
[0110]非致冷紅外焦平面探測器的圖像校正方法包括實驗測試圖像校正參數和圖像校正兩部分:
[0111]實驗測試圖像校正參數:在0、1、2、3……60攝氏度環境下，分別測量拍攝目標為0攝氏度和60攝氏度的目標，將環境溫度X攝氏度，拍攝目標溫度0攝氏度下的第i行，第j列的像素測量值標記為XOij (x)，將環境溫度X攝氏度，拍攝目標溫度60攝氏度下的第i行，第j列的像素測量值標記為Xhij(x);計算環境溫度X攝氏度下:Gij 00=255/(Xhij (x)-XOij (X)), Qij(x)=-Gij(x) ? XOij (x);得到 Gij (x), Qij (x)為環境溫度 x 攝氏度下，第i行，第j列的校正參數；
[0112]圖像校正方法:第一步，從數字溫度傳感器讀取環境溫度，第二步，根據環境溫度，讀取校正參數，設計算環境溫度X攝氏度下第i行，第j列的校正參數分別為Gij (X)，Qij (x);第三步，讀取非致冷紅外焦平面探測器圖像信號，設讀取的第i行，第j列的數據為Dij ;第四步，校正數據=Gij (X) ? Dij+Qij (X)。
[0113]綜合數據分析系統程序:
[0114]開始，選擇測量參數，向微處理器發出測量命令；接收微處理器測量數據，顯示并存儲測量數據，對測量數據`進行分析計算，結束。
【權利要求】
1.一種經絡穴位分布式多參數測試儀，其特征在于:測試儀由A、B兩組組合傳感器、A、B兩組傳感器連接線、測量與數據處理系統、綜合數據分析系統構成；傳感器連接線連接組合傳感器和測量與數據處理系統，將傳感器感應信號輸送給測量與數據處理系統；測量與數據處理系統與綜合數據分析系統連接，測量與數據處理系統中的微處理器接收綜合數據分析系統命令，控制相關傳感器進行測量并采集測量參數，將測量參數輸送給綜合數據分析系統進行分析； 所述組合傳感器由組合傳感器外殼、紅外驅動和數據采集電路、紅外探測器、紅外透鏡、紅外濾鏡和測量電極構成；組合傳感器外殼為圓筒形，外殼底端安裝紅外濾鏡，內部由上到下依次安裝紅外驅動和數據采集電路、紅外探測器、紅外透鏡；紅外透鏡與紅外濾鏡與組合傳感器外殼組成一個密封空間，紅外透鏡上邊安裝一個充氣泵、放氣閥；紅外濾鏡與組合傳感器外殼間裝有彈簧，紅外濾鏡依靠紅外濾鏡外圈的密封橡膠圈與組合傳感器外殼密封，但能自由滑動。
2.如權利要求1所述的經絡穴位分布式多參數測試儀，其特征在于:所述測量電極由25個電極組成,25個電極按照圓心和內外圓環形狀排列，依次對電極編號為:圓心電極為I號，內圈圓環狀分布的八個電極編號為2-9號,外圈圓環分布的16個電極為10-25號，電極中心的I號電極和內圈的2-9號電極安裝在紅外濾鏡靠近皮膚的一側,外圈分布的16個電極編號為10-25號,外圈直徑 為內圈直徑的兩倍,外圈的10-25號電極安裝在組合傳感器外殼上; 所述紅外濾鏡(29)為圓形，其上開有通氣孔(30)； 所述紅外探測器為非致冷紅外焦平面探測器，紅外驅動和數據采集電路由電源與偏置電路、放大與濾波電路，模數轉換電路以及可編程門陣列構成；電源與偏置電路連接到非致冷紅外焦平面探測器，為非致冷紅外焦平面探測器提供電源與偏置信號，非致冷紅外焦平面探測器的圖像輸出模擬信號由放大與濾波電路放大后，經模數轉換電路轉換成數字信號輸送給可編程門陣列，非致冷紅外焦平面探測器的主時鐘、復位信號、積分信號、行有效信號、第一行信號與可編程門陣列連接； 所述傳感器連接線包括25個測量電極的陰極和陽極連接線，共50根，模擬地線5根；紅外驅動和數據采集電路用于傳輸紅外探測器輸出數據的串行通信接口 6根，電源線2根，數字地線2根，充氣泵控制線2根、放氣閥控制線2跟，共計69根連接線；其中每個電極的陰極和陽極連接線為雙絞線；69根連接線外邊用套管套裝。
3.如權利要求1所述經絡穴位分布式多參數測試儀，其特征在于:所述測量與數據處理系統由多路選通開關控制電路、阻抗譜測量電路、阻抗成像測量電路、氧分壓測量電路、微處理器組成；A、B兩組傳感器連接線的電極連接線與多路選通開關控制電路連接，紅外探測器輸出數據串行通信接口與微處理器連接； 進行阻抗譜測量時，多路選通開關控制電路通過電極連接線從組合傳感器A和組合傳感器B中各選擇其25個電極中一個電極的陰極，將其連接到阻抗譜測量電路；進行阻抗成像測量時，多路選通開關控制電路通過電極連接線從組合傳感器A或組合傳感器B中選擇10-25號電極的陰極，連接到阻抗成像測量電路； 進行氧分壓測量時，多路選通開關控制電路通過電極連接線在組合傳感器A或組合傳感器B的1-25號電極中，選擇同一電極的一對陰極和陽極連接到氧分壓測量電路；微處理器與阻抗譜測量電路連接，接收阻抗譜測量電路的測量數據；微處理器與阻抗成像測量電路連接，接收阻抗成像測量電路的測量數據；微處理器與氧分壓測量電路連接，接收氧分壓測量電路的測量數據；微處理器與多路選通開關控制電路連接，控制選通開關對指定電極陰極或陽極的選通；微處理器與傳感器連接線中的紅外探測器輸出數據串行通信接口連接，從紅外探測器中讀取其輸出數據； 微處理器與綜合數據分析系統連接，將測量數據送給綜合數據分析系統。
4.如權利要求3所述的經絡穴位分布式多參數測試儀，其特征在于: 所述進行阻抗譜測量時，電極連接線A中與組合傳感器A的電極陰極連接的25根連接線連接到25選I電路A，25選I電路A從中選擇一根連接線連接到阻抗譜測量電路；電極連接線B中與組合傳感器B的電極陰極連接的25根連接線連接到25選I電路B，25選I電路B從中選擇 一根連接線連接到阻抗譜測量電路； 所述進行阻抗成像測量時，多路選通開關控制電路通過電極連接線從組合傳感器A或組合傳感器B中選擇10-25號電極的陰極，經2選I電路連接到阻抗成像測量電路； 所述進行氧分壓測量時，多路選通開關控制電路通過25選I電路選擇組合傳感器A和組合傳感器B的1-25號某個電極的陰極和陽極，再通過2選I電路選擇組合傳感器A或組合傳感器B的陰極和陽極。
5.如權利要求2所述的經絡穴位分布式多參數測試儀，其特征在于:所述電極單個為圓形，從下至上分別為電極陰極(26)、二氧化鋯(27)、電極陽極(28)，電極陽極和電極陰極用微導線連接到與傳感器連接線連接的接插件，1-16號電極通過微加工工藝制造在紅外濾鏡上，電極陰極靠外邊接觸皮膚；電極以及連接導線占紅外濾鏡的面積小于30%。
6.一種經絡穴位分布式多參數測試儀的測試方法，其特征在于:多參數測試儀中傳感器是組合傳感器，分別感應筋絡穴位阻抗譜、氧分壓、溫度分布、阻抗成像參數； 組合傳感器由組合傳感器外殼、紅外驅動和數據采集電路、紅外探測器、紅外透鏡、紅外濾鏡和探測電極構成；25個電極按照圓心和內外圓環形狀分布排列；紅外濾鏡的安裝采用可以伸縮的方法，由紅外透鏡與紅外濾鏡與組合傳感器外殼組成一個密封空間， 紅外透鏡上邊安裝一個充氣泵和放氣閥，紅外濾鏡依靠紅外濾鏡外圈的密封橡膠圈與組合傳感器外殼密封，但紅外濾鏡能自由滑動；在紅外濾鏡外圈有一彈簧，進行阻抗成像測試時打開放氣閥，在彈簧作用下，紅外濾鏡縮進組合傳感器外殼，紅外濾鏡上的電極不接觸皮膚；進行阻抗譜、氧分壓測試時，關閉放氣閥，打開充氣泵，紅外濾鏡伸出組合傳感器外殼，紅外濾鏡上的電極接觸皮膚；紅外透鏡和紅外探測器的安裝位置保證電極陰極接觸的皮膚在紅外探測器上清晰成像； 測量與數據處理系統中的微處理器接收綜合數據分析系統命令，控制相關傳感器進行測量并采集測量參數:通過選通電路對電極的選通分別測量阻抗譜、阻抗成像、氧分壓的參數及參數分布，通過紅外測量方式測量溫度及溫度分布，測量由測量與數據處理系統測量和采集，綜合數據分析系統進行數據分析。
7.如權利要求6所述的經絡穴位分布式多參數測試儀的測試方法，其特征在于:所述測量與數據處理系統中的微處理器的控制流程: 開始，第一步，接收綜合數據分析系統命令；第二步，判斷要求測量溫度分布嗎？否，進入第六步，是，第三步，接收紅外驅動和數據采集電路數據；第四步，查表計算溫度分布；第五步，將溫度分布數據上傳到綜合數據分析系統，返回第一步；第六步，判斷要求測量阻抗成像嗎？否，進入第十一步，是，第七步，控制放氣閥放氣，第八步，向阻抗成像測量電路發出測量命令，第九步，采集阻抗成像測量電路的測量數據，第十步，將阻抗測量數據發送到綜合數據分析系統，返回第一步；第十一步，判斷要求測量阻抗譜嗎？否，進入第十三步，是，第十二步，運行阻抗譜測量子程序，返回第一步；第十三步，判斷要求測量氧分壓嗎？否，返回第一步，是，第十四步，氧分壓測量子程序，返回第一步，循環往返。
8.如權利要求6所述的經絡穴位分布式多參數測試儀的測試方法，其特征在于:所述測量與數據處理系統中的阻抗譜測量流程: 開始，第一步，控制充氣泵充氣；第二步，i=l，j=l ;第三步，控制選通電路選擇組合傳感器A的i號電極陰極；控制選通電路選擇組合傳感器B的j號電極陰極，f=0 ;第四步，設置頻率f ;第五步，讀取實部,虛部,并將實部、虛部以及對應的電極對、測量頻率f存入數據庫；第六步，判斷f < 100 ?是，f=f+100赫茲步進,返回第四步,否,第七步,判斷100 ^ f< 1000，是，f=f+1000赫茲步進，返回第四步，否，第八步，判斷1000含f < 10K，是，f=f+10K赫茲步進，返回第四步，否，第九步，f=f+100K赫茲步進,第十步,判斷f > 1000K ?否,返回第四步，是，第十一步，j=j+l，第十二步，判斷j > 25 ?否,返回第三步,是,第十三步，j=l ；i=i+l，第十四步，判斷i > 25 ?，否，返回第三步，是，第十五步，將數據送給綜合數據分析系統，結束； 氧分壓測量流程: 開始，第一步，控制充氣閥充氣，第二步，i=l，第三步，控制選通電路選擇組合傳感器i號電極的陰極和陽極連接到氧分壓測量電路，第四步，采集氧分壓測量電路輸出電壓，第五步，查表計算氧分壓值，第六步，i=i+l，第七步判斷i > 25 ?,否,返回第三步,是,結束。
9.如權利要求6所述的經絡穴位分布式多參數測試儀的測試方法，其特征在于:所述阻抗成像測量電路中，數字信號處理器控制流程: 開始，K=IO ；M=K+2 ；N=k+3 ;第一步:控制16選I電路選通K，K+1號電極作為正弦信號輸入；第二步:控制16選I電路選通M，N號電極作為測量輸出電極連接到數字信號處理芯片的模數轉換接口 ；通過模數轉換接口采集M、N號電極之間的電壓信號；第三步，N=N+1 ;第四步，判斷N >25?否，進入二步，是，第五步:N=N-25+9，第六步，:判斷N=K嗎？否，進入二步，是，第七步:M=M+1，第八步，判斷M > 25 ?否，進入二步，是，第九步，M=M-25+9，第十步，判斷M=K?否，進入二步，是，第十一步，K=K+1，第十二步，判斷K=26 ?否，返回第一步，是，第十三步，根據測量數據，建立并求解相關麥克斯韋方程，計算阻抗成像參數，第十四步，將阻抗成像數據發送給微處理器，結束； 非致冷紅外焦平面探測器流程:第一步，輸出驅動時序；第二步，讀入非致冷紅外焦平面探測器圖像信號；第三步，圖 像校正；第四步，校正后的數據輸送給數字信號處理器，第五步，返回第二步，循環往復； 非致冷紅外焦平面探測器的圖像校正方法包括實驗測試圖像校正參數和圖像校正兩部分: 實驗測試圖像校正參數:在0、1、2、3……60攝氏度環境下，分別測量拍攝目標為0攝氏度和60攝氏度的目標，將環境溫度X攝氏度，拍攝目標溫度0攝氏度下的第i行，第j列的像素測量值標記為XOij (x)，將環境溫度X攝氏度，拍攝目標溫度60攝氏度下的第i行，第j列的像素測量值標記為Xhij (x);計算環境溫度X攝氏度下:Gij (x)=255/(Xhij (x)-XOij (X))，Qij (X)=-Gij (x) ? XOij (x);得至Ij Gij (x)，Qij (x)為環境溫度 x 攝氏度下，第i行，第j列的校正參數； 圖像校正方法:第一步，從數字溫度傳感器讀取環境溫度，第二步，根據環境溫度，讀取校正參數，設計算環境溫度X攝氏度下第i行，第j列的校正參數分別為Gij(X)，Qij(X)；第三步，讀取非致冷紅外焦平面探測器圖像信號，設讀取的第i行，第j列的數據為Dij ;第四步，校正數據=Gij (X) ? Dij+Qij (x)。
10.如權利要求6所述的經絡穴位分布式多參數測試儀的測試方法，其特征在于:所述綜合數據分析系統程序: 開始，選擇測量參數，向微處理器發出測量命令；接收微處理器測量數據，顯示并存儲測量數據，對測量數 據進行分析計算，結束。
【文檔編號】A61B5/053GK103750838SQ201410030142
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月22日 優先權日:2014年1月22日
【發明者】莫思特, 唐歡, 汪齊林 申請人:四川大學