基于脉象要素的指戴式中医脉诊测试仪及其使用方法

摘要

本发明提出的基于脉象要素的指戴式中医脉诊测试仪及其使用方法，包括基于指戴式柔性接触面的压阻式压力单元阵列测量单元，手指光电容积波采集系统，多路同步压力信号采集装置，基于振动模态分析和系统辨识技术的脉诊分析系统。其特征在于，将三个光电式容积波传感器分别佩戴患者被测手的食指、小拇指和大拇指上。将三个指戴式脉诊仪佩戴在医生的手指上。医生指戴好脉诊仪后可以按照中医的脉诊习惯寸关尺浮中沉进行把脉，计算如下物理参数，径向阻尼比，轴向阻尼比，模态振型，模态固有频率，应指力度（不是压强），滑觉系数，压力波波速，压力波力阻，桡动脉刚度（材料力学概念的刚度非模态刚度），压力波与容积波相位差，触觉图像等。

说明书

技术领域

本发明涉及中医脉诊技术领域；属于中医脉诊仪的设计制造。

背景技术

我国从上个世纪五十年代就开始了脉诊议的开发研制和脉象图的分析讨论，经过科研工作者多年的努力，脉诊客观化取得了明显的进展，现有的脉诊仪大多采用单点测量，结构简单，能够采集的脉象信息比较少，无法进行两手六部脉的对比分析。有鉴于此，研究者在脉诊仪的设计中逐渐采用了多探头阵列式传感器，并成为目前研究的热点。然而，就报道所见，其装置中的探头与脉管为刚性接触，机构制动系统采用机械传动的立式结构，较难保持诊断接触位置的稳定性，这对控制系统的要求是很高的，且柔顺性差，与临床诊脉实际相去甚远。传感器佩戴于医生手指、由医生实际诊脉，而摒弃机械装置诊脉的思想已见诸报道，并开展了初步研究。在脉象采集数据的分析上，目前市面上脉图分析还是主流。脉诊仪在研发时考虑多的因素是对脉搏波的获取，以及脉象图的记录，而很少考虑到临床的应用问题，导致了研究成果与临床脱节，脉诊仪的操作容易培训，但是后期脉诊图的分析难以普及。从最近5年的脉象图分析报告来看，都是采用MATLAB和SPSS统计软件分析，之后再进行进一步的讨论，分析内容繁琐，不能直观地表现出生理和病理的变化，难以普及推广。目前中医现代脉诊研究尚没有一致公认的成果，临床转化推广受到一定局限。同时中医脉诊的科学性常常受到一些学者的质疑。究其根本就是脉诊客观化研究尚未在基础研究方面给出现代科学意义上的答案。1999年申请的专利CN1223106A，因为时代的原因其压力单元设计和数据的分析方法都过于简单，紧能得到简单的脉搏压力图；2021年申请的专利：（1）基于系统辨识技术的中医脉诊仪、申请号或专利号：202110862520.3；（2）基于模态分析技术的中医脉诊仪、申请号或专利号：202110862519.0；提出了对脉诊信号分析的新的思路和方法，特别是其发明基于的物理原理可以解释中医凭脉辨证的科学原理，虽未得到广大的认同，但也为科学的解释中医提供了一种可行的技术路线。但难免有一些不足，需要改进如下：在分析方法上缺少对桡动脉轴向阻尼的测试手段；对脉象滑觉的检测手段也缺乏；缺少由触觉形成图像功能的技术；采集装置使用的是机械设备，物理刚性太过明显，脉象采集不易操作，造价过高，很难在家庭层面推广，技术上还不是很全面。

发明内容

基于背景技术存在的问题，本发明提出了一种全新的基于脉象要素的指戴式中医脉诊测试仪及其使用方法，用于解决背景技术的问题

本发明提出一种全新的技术路线用于解决脉诊仪的设计问题。包括基于指戴式柔性接触面的压阻式压力单元阵列测量模块，手指光电容积波采集系统，多路同步压强信号采集装置，基于振动模态分析和系统辨识技术的脉诊分析系统。在脉象的分析方法上，为了使脉象的识别简单清晰明了、普通人也可以看懂脉象，它使用了基于脉象要素的这种脉象辨识思路。脉诊的行业都认同的参数如脉位、脉率、脉宽、脉长、脉力、流利度、紧张度、均匀度转变成现代物理学中的物理参数如：径向阻尼比，轴向阻尼比，模态振型，模态固有频率，应指力度（不是压强），滑觉，触觉图像，压力波波速，压力波力阻，桡动脉刚度（材料力学概念的刚度非模态刚度），压力波与容积波相位差等；根据这些物理参数来界定脉位之浮沉、脉率之迟数、脉势之有力无力，脉的位数形势，微甚兼独等；这种测量方法是基于概率论和数理统计原理。是一种不同于脉图分析和频域分析的分析方法；能有效避免桡动脉压力波测量不准确问题；它是一种符合中医脉诊原理的分析方法，因为在采集脉象的方法上增加指戴式柔性接触面的压阻式压力单元阵列，基于手指的灵活性，操作方便；同时增加了桡动脉轴向阻尼的测试手段；脉象滑觉的检测手段；增加由触觉形成图像显示功能的专业技术，设备操作简单、特征明显。同时价格低廉能满足脉诊仪在家庭层面应用时对成本的苛求。

基于脉象要素的指戴式中医脉诊测试仪及其使用方法，包括以下步骤：

S1:脉诊测试前，将三个光电式容积波传感器分别佩戴患者被测手的食指、小拇指和大拇指上。将三个指戴式脉诊仪佩戴在医生的手指上（如图1中1、2、3指示）；

S2:医生指戴好脉诊仪后可以按照中医的脉诊习惯寸关尺浮中沉进行把脉，在脉诊的过程中所有数据存储记录在多路同步压力信号采集装置中，每次步进时同步测试和采集三个压力单元阵列和三个手指光电容积波传感器数据。同时电脑的显示器可以同步显示各种数据；

S3：根据脉诊仪传感器采集来的数据计算如下物理参数，径向阻尼比，轴向阻尼比，模态振型，模态固有频率，应指力度（不是压强），滑觉系数，压力波波速，压力波力阻，桡动脉刚度（材料力学概念的刚度非模态刚度），压力波与容积波相位差，触觉图像等。把脉象要素与这些物理量对应起来；

S4：根据以上物理参数与脉象要素如脉象的脉位、至数、脉力，管壁紧张度，流畅度，就可以确定脉位之浮沉、脉率之迟数、脉势之有力无力，脉的位数形势，微甚兼独等；很方便的辨识《濒湖脉诀》所述28种脉象。

本发明的有益效果为：脉诊在中医临床实践的过程中是不可缺少的环节，中医的脉诊是临床中需要五到十年才可以掌握，在现代这个快节奏的社会是不可想象的，对中医脉诊进行基于脉象要素的测量，使辨识脉象变得很简单，不需要太多的专业知识，对专业人员和非专业人员都可以方便的辨认各种脉象。这是很有吸引力的；同时这种指戴式脉诊仪的设计会使价格较为低廉，很适合中医在全民健康诊疗中的推广；把中医脉诊变成一种基于物理量的参数测量，这种思路对于脉诊的客观化，数值化都是一种新的尝试。这种分析方法可以通过一种数学的变化方法，“从传递函数方程转换成空间状态方程”，巧妙的解决脉诊和辨证之间的数学关系，从这个数学方程可以发现古人这种凭脉辨证的思想是有一定科学道理的，这种思想可以从振动模态分析和现代控制理论找到原理出处，也可以发展成一种对生命研究新的方法。

附图说明：

图1基于脉象要素的指戴式中医脉诊测试仪及其使用方法系统外观形状构造图；

图2为基于脉象要素的指戴式中医脉诊测试仪及其使用方法系统主视图；

图3基于脉象要素的指戴式中医脉诊测试仪及其使用方法系统侧视图；

图4为基于脉象要素的指戴式中医脉诊测试仪及其使用方法系统的指套功能图；

图5为基于脉象要素的指戴式中医脉诊测试仪及其使用方法的指套侧式图；

图6为基于脉象要素的指戴式中医脉诊测试仪及其使用方法的指套俯视图。

最佳实施方式：

1.包括基于指戴式柔性接触面的压阻式压力单元阵列（图1中1指示），手指光电容积波采集系统，多路同步压力信号采集装置（图1中4指示），基于振动模态分析和系统辨识技术的脉诊辨识系统（图1中5指示）；

2.如图1所示脉诊仪采用指戴式柔性接触面的压阻式压力单元阵列，图1中1、2、3指示为三个压力单元阵列，图2和图3分别是压力单元阵列和同步压力采集装置的示意图，图4、图5、图6分别是指套式压力单元的结构示意图。图4中8为柔性接触面的压阻式压力单元阵列、7为指套、6为绑扎单元。同步测试三个探头压力单元阵列的数据和三个光电容积波传感器的数据。计算如下物理参数：径向阻尼比，轴向阻尼比，模态振型，模态固有频率，应指力度（不是压强），滑觉系数，压力波波速，压力波力阻，桡动脉刚度（材料力学概念的刚度非模态刚度），压力波与容积波相位差，触觉图像等；

3.在测试时柔性接触面的压阻式压力单元阵列测量单元佩戴在操作者的食指、中指、无名指上；三个光电容积波传感器分别戴在被测试者的大拇指、中指和小拇指上。以每个压力单元和容积波传感器的信号同步采集为主；

4.在于戴好脉诊仪后可以按照中医的脉诊习惯寸关尺浮中沉进行把脉，在脉诊的过程中所有数据存储记录在多路同步压力信号采集装置中，每次步进时同步测试和采集三个压力单元阵列和三个手指光电容积波传感器数据；同时电脑的显示器可以同步显示各种数据；

5.在于紧张度的计算中，以压力传感阵列中一个压力单元为参考点，以其他压力单元的数据计算自由衰减振动响应曲线，以此来计算径向阻尼比；

6.手指光电容积波的采集特征为需要具备三个或三个以上的容积波传感器，以其中一个为参考点，计算自由衰减振动响应曲线，以此来计算轴向阻尼比；

7.对于脉位的计算为其所处部位的横波压力波与容积波的相位差为描述脉位的物理量，以容积波超前或滞后与压力波、判断脉位的浮沉；

8.对于流利度的计算其主要特征为，首先计算桡动脉跳动的触觉压力信号，将其转换成图像信号，计算每搏跳动中压力图像形心或质心的迁移距离和时间比为流利度物理指标；

9.对于脉力的计算采用模仿人体触觉对压力计算方法，其为：以每个压力单元的压强为基础，每个压力阵列的中在某个压强阈值以上值为有效值，脉力为所有列入有效值的压强乘以单元面积之和，这里仅指压力单元阵列中的压力单元。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。