一種中醫脈象檢測與信號轉換系統和方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于中醫脈診領域，尤其涉及一種中醫脈象檢測與信號轉換系統和方法。
【背景技術】
[0002]脈診是我國傳統醫學的瑰寶，在傳統診脈中，脈象的判別依靠醫者指下的感覺，診斷結果受主觀因素影響很大。而近幾十年來，隨著傳感技術的飛速發展，學者們將中醫的客觀化研究同現代傳感技術相結合，研制了各種脈象儀采集脈象信息，從而使得中醫脈診趨于客觀化、數據化、圖像化。
[0003]目前在中醫脈診檢測領域應用最為廣泛的是基于壓阻傳感器的脈象檢測系統，主要通過壓力傳感器測得人體脈搏信號，脈搏信號經過放大濾波等信號處理后得到人體脈象圖。然而這種基于壓阻傳感器的檢測系統在實際測量中對測量位置的選擇有很高的要求，測量位置的微小誤差會對測量結果的準確性造成很大的影響，多次測量結果的一致性較差，在應用中有很大的局限性。此外，壓阻傳感器在使用時必須將應變片粘貼在試件或傳感器的彈性元件上，因此黏合劑性能直接影響傳感器的工作特性，間接影響了測得脈象的準確性。
[0004]脈搏的振動使得橈動脈表面皮膚在一定頻率范圍內發生微小振動，形成一種次聲波，通過分析這種次聲波能得到一定的脈象信息。但是目前對脈搏聲信號的研究僅僅是對其進行了時頻域的分析，沒有和傳統中醫壓力脈象信號對應起來，因此無法在中醫臨床診斷中得到認可和應用。
【發明內容】
[0005]為要解決的上述問題，本發明提供一種中醫脈象檢測與信號轉換系統和方法。
[0006]本發明的技術方案:一種中醫脈象檢測與信號轉換系統，其特征在于包括:脈象檢測裝置和信號轉換裝置，其中，
[0007]脈象檢測裝置包括駐極體傳聲器、傳聲器耦合腔、壓力傳感器、固定裝置、加壓裝置和氣囊加減壓模塊；
[0008]駐極體傳聲器:用事先已注入電荷而被極化的駐極體材料代替極化電源，用來將聲音信號轉變為電信號；
[0009]傳聲器耦合腔:傳聲器耦合腔與所述駐極體傳聲器復合使用，所述駐極體傳聲器前端緊套一個所述傳聲器耦合腔，所述耦合腔緊貼橈動脈處皮膚，使所述駐極體傳聲器與皮膚之間形成空氣振動腔，便于所述駐極體傳聲器振膜拾取信號；
[0010]壓力傳感器:駐極體傳聲器后端緊貼壓力傳感器測量端，由緊貼其的長條形氣囊進行加減壓，氣栗工作時加壓，電磁放氣閥工作時緩慢均勻減壓，在減壓過程中進行數據采集，氣壓由高到低均勻變化，依次實現中醫脈診時取脈壓力的沉取、中取、浮取，得到不同壓力下的脈象信號；
[0011]固定裝置:包括塑料殼體、橡膠套和魔術貼扎帶，塑料殼體中間有一圓柱形空腔，朝內開口，朝外封閉，空腔內放置駐極體傳聲器和壓力傳感器，二者通過一橡膠套連接固定，塑料殼體外側固定于魔術貼扎帶上；
[0012]加壓裝置:包括氣囊和導氣管，所述氣囊為長條形，所述氣囊放在所述魔術貼扎帶另一端內側，所述氣囊和所述導氣管連通；
[0013]氣囊加減壓模塊:包括氣栗和電磁放氣閥，所述氣栗和所述電磁放氣閥通過所述導氣管連接，由微控制器發出指令控制；
[0014]信號轉換裝置包括:阻抗變換的場效應管、低通濾波電路、信號放大電路、高通濾波電路、平移電路、正向積分電路、微控制器和計算機，阻抗變換的場效應管輸入端接駐極體傳聲器實現阻抗變換，阻抗變換的場效應管出端接低通濾波電路，低通濾波電路、信號放大電路、高通濾波電路、平移電路和正向積分電路按順序依次首尾相接，正向積分電路輸出端信號為脈象壓力信號，正向積分電路的輸出端接微控制器的A/D采集模塊，微控制器接計算機，通過計算機顯示脈象圖形。
[0015]優選地，駐極體傳聲器采用杭州吉高電聲科技有限公司的CRY332型壓力場傳聲器，其頻響特性為3.15Hz-10kHz±2dB，靈敏度為31.6mV(-30dB) ±2dB，靜壓系數為-0.0ldB/kPa，用于脈搏波聲音信號的提取。
[0016]優選地，正向積分電路為基于運算放大器的正向積分電路。
[0017]—種中醫脈象檢測與信號轉換新系方法，其特征在于包括以下步驟:
[0018]步驟一:將駐極體傳聲器和壓力傳感器復合使用，駐極體傳聲器緊貼人體橈動脈處皮膚米集脈象聲首?目號；
[0019]步驟二:將采集到的脈象聲音信號進行處理得到中醫脈象壓力信號，駐極體傳聲器采集聲音信號的處理過程主要包括:阻抗變換、低通濾波和放大、高通濾波和信號平移、正向積分等；
[0020]步驟三:然后通過微控制器A/D模塊轉換為數字信號輸出到計算機中顯示，即得到壓力脈象圖；
[0021]步驟四:壓力傳感器實時檢測傳聲器與橈動脈皮膚間的取脈壓力，經過低通濾波后通過微控制器A/D模塊轉化為數字信號，進而在計算機中顯示出實時取脈壓力值；
[0022]步驟五:將步驟三得到的壓力脈象圖與同一時間由壓力傳感器檢測到的壓力脈象圖對比，差異在一定范圍之內。
[0023]優選地，步驟二中的阻抗變換:聲音信號處理電路通過在駐極體傳聲器輸出端接入一個場效應晶體管實現低輸出阻抗變換，有利于信號進入下級處理。
[0024]優選地，步驟二中的低通濾波和放大:通過RC低通濾波電路濾除高頻噪聲信號，然后通過運放將微弱的聲音信號放大，以便下一步的處理。
[0025]優選地，步驟二中的高通濾波和信號平移:聲音信號的幅值均為正值，因此需要通過硬件電路對信號進行高通濾波去掉直流分量以及平移處理，使得信號有正有負，積分后才能得到變化的波形。
[0026]優選地，步驟二中的正向積分:經過上述處理后的信號最后通過基于運放的正向積分電路，積分后即得到由脈象聲音信號轉換為的脈象壓力信號，正向積分電路的積分公式:
[0027]Vout= 2/R 12C3f Vindt
[0028]其中設置R12、C3的值使得R 12C3= 2。
[0029]本發明的有益效果:通過駐極體傳聲器采集脈象聲音信號，通過壓力傳感器檢測取脈壓力，然后對脈象聲音信號進行處理變換為中醫脈象壓力信號，從而依據已有的壓力脈象圖臨床診斷標準，幫助醫師作出診斷。
【附圖說明】
[0030]圖1是本發明中脈象檢測裝置結構示意圖。
[0031]圖2是本發明中信號轉換裝置的電路框圖。
[0032]圖3是本發明中信號轉換裝置的電路圖。
[0033]圖4是本發明由聲音信號變換得到的壓力脈象圖。
[0034]圖5是同一時間由壓力傳感器檢測到的壓力脈象圖。
[0035]圖中，1、駐極體傳聲器，2、傳聲器親合腔，3、壓力傳感器，4、塑料殼體，5、橡膠套，6、魔術貼扎帶，7、氣囊，8、導氣管，9、氣栗，10、電磁放氣閥，11、聲音信號，12、阻抗變換電路，13、低通濾波電路，14、信號放大電路，15、高通濾波電路，16、平移電路，17、正向積分電路，18、脈象壓力信號，19、微控制器，20、計算機。
【具體實施方式】
[0036]下面結合附圖對本發明的一種【具體實施方式】做出說明。
[0037]本發明涉及一種中醫脈象檢測與信號轉換系統和方法，一種中醫脈象檢測與信號轉換系統，其特征在于包括:脈象檢測裝置和信號轉換裝置；
[0038]本發明中脈象檢測裝置如附圖1所示，脈象檢測裝置包括駐極體傳聲器1、傳聲器耦合腔2、壓力傳感器3、固定裝置、加壓裝置和氣囊加減壓模塊；
[0039]駐極體傳聲器1:用事先已注入電荷而被極化的駐極體材料代替極化電源，用來將聲音信號轉變為電信號；
[0040]傳聲器耦合腔2:傳聲器耦合腔與駐極體傳聲器復合使用，駐極體傳聲器前端緊套一個傳聲器耦合腔，耦合腔緊貼橈動脈處皮膚，使駐極體傳聲器傳聲器與皮膚之間形成空氣振動腔，便于駐極體傳聲器振膜拾取信號；
[0041]壓力傳感器3:駐極體傳聲器后端緊貼壓力傳感器測量端，由緊貼其的長條形氣囊進行加減壓，氣栗工作時加壓，電磁放氣閥工作時緩慢均勻減壓，在減壓過程中進行數據采集，氣壓由高到低均勻變化，依次實現中醫脈診時取脈壓力的沉取、中取、浮取，得到不同壓力下的脈象信號；
[0042]固定裝置:包括塑料殼體4、橡膠套5和魔術貼扎帶6，塑料殼體4中間有一圓柱形空腔，朝內開口，朝外封閉，空腔內放置駐極體傳聲器I和壓力傳感器2，駐極體傳聲器I和壓力傳感器2通過橡膠套5連接固定，塑料殼體4外開口固定于魔術貼扎帶6上；
[0043]加壓裝置:包括氣囊7和導氣管8，氣囊7為長條形，氣囊7放在魔術貼扎帶6另一端內側，氣囊7和導氣管8連通；
[0044]氣囊加減壓模塊:包括氣栗9和電磁放氣閥10，氣栗9和電磁放氣閥10通過導氣管8連接，由微控制器19發出指令控制；
[0045]駐極體傳聲器I和壓力傳感器3復合使用，駐極體傳聲器I前端緊套一個傳聲器耦合腔2，傳聲器耦合腔2緊貼橈動脈處皮膚，能更好的拾取聲音信號，駐極體傳聲器I另一端緊貼壓力傳感器2測量端，包括塑料殼體4、橡膠套5和魔術貼扎帶6，塑料殼體4中間有一圓柱形空腔，朝內開口，朝外封閉，空腔內放置駐極體傳聲器I和壓力傳感器3，駐極體傳聲器I和壓力傳感器3通過橡膠套5連接固定。塑料殼體4外開口固定于魔術貼扎帶6上，魔術貼扎帶6扎帶另一端內側貼有長條形氣囊7，氣囊7通過導氣管8連接至氣栗9和電磁放氣閥10。氣囊加減壓模塊包括氣栗9和電磁放氣閥10，二者通過導氣管8連接，由微控制器19發出指令控制。
[0046]壓力傳感器2由緊貼其的長條形氣囊7進行加減壓，氣囊7加減壓模塊中氣栗9和電磁放氣閥10由微控制器19控制，氣栗9工作時加壓，電磁放氣閥10工作時緩慢均勻減壓，采集數據過程在均勻減壓時進行。氣壓由高到低均勻變化依次實現中醫脈診中取脈壓力的沉取、中取、浮取，從而得到不同取脈壓力下的脈象信號。
[0047]本發明中信號轉換裝置的電路框圖如附圖2所示，信號轉換裝置包括:阻抗變換的場效應管12、低通濾波電路13、信號放大電路14、高通濾波電路15、平移電路16、正向積分電路17、微控制器19和計算機20，阻抗變換的場效應管12輸入端