201410376708.7基于多传感器的可自动调压的脉象信号采集装置及方法

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一种基于阵列传感的自动定压脉搏信号采集传输装置[发明专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201711314383.X(22)申请日 2017.12.12(71)申请人吉林大学地址 130012 吉林省长春市前进大街2699号(72)发明人汝玉星　霍佳雨　吴戈　田小建　高博　高鹏彪　(74)专利代理机构长春吉大专利代理有限责任公司 22201代理人王恩远(51)Int.Cl.A61B 5/02(2006.01)(54)发明名称一种基于阵列传感的自动定压脉搏信号采集传输装置(57)摘要本发明的一种基于阵列传感的自动定压脉搏信号采集传输装置属于电子设备的技术领域，结构有单片机(1)、显示屏模块(2)、按键输入模块(3)、蓝牙通信模块(4)、压力传感器模块(5)、波形采集模块(6)、高保真信号变换电路(7)、噪声抑制电路(8)、第一模数转换器(9)、温度传感器(10)、温度补偿电路(11)、第二模数转换器(12)、气压传感器(13)、充气泵(14)、放气阀(15)、充气腕带(16)。

本发明具有测量精度高、抗干扰能力强、受环境温度影响小等特点，且能自动充气定压，测量结果方便手机查看，为远程医疗提供了方便的拓展空间。

权利要求书2页说明书5页附图4页CN 108095702 A 2018.06.01C N 108095702A1.一种基于阵列传感的自动定压脉搏信号采集传输装置，其结构有单片机(1)、显示屏模块(2)、按键输入模块(3)、压力传感器模块(5)、波形采集模块(6)和第一模数转换器(9)；其特征在于，结构还有蓝牙通信模块(4)、高保真信号变换电路(7)、噪声抑制电路(8)、温度传感器(10)、温度补偿电路(11)、第二模数转换器(12)、气压传感器(13)、充气泵(14)、放气阀(15)、充气腕带(16)；所述的显示屏模块(2)、蓝牙通信模块(4)均与单片机(1)相连；所述的压力传感器模块(5)是一个8行×16列变阻式压力传感器阵列；所述的波形采集模块(6)的结构为，十六选一模拟开关芯片的16个选择输入端分别与压力传感器模块(5)的16个列地址端相连，公共输出端接地，控制端与单片机(1)相连；八选一模拟开关芯片的8个选择输入端分别与压力传感器模块(5)的8个行地址端相连，公共输出端接高保真信号变换电路的输入端，控制端与单片机(1)相连；所述的高保真信号变换电路(7)的结构为，运放U1A的反相输入端作为高保真信号变换电路(7)的输入端，记为端口PSensor，接波形采集模块(6)中八选一模拟开关芯片的公共输出端，运放U1A的反相输入端和输出端之间接电阻R1，输出端接运放U1B的同相输入端，运放U1B的反相输入端和输出端之间接电阻R2，输出端作为高保真信号变换电路(7)的输出端，记为端口RudePO，接噪声抑制电路(8)的输入端；滑动变阻器W1的一端接电源VCC，另一端接地，滑线端接运放U1A的同相输入端和运放U2A的同相输入端，运放U2A的反相输入端接电阻R4的一端、电阻R5的一端、电阻R6的一端，电阻R6的另一端接地，电阻R4的另一端接运放U2A 的输出端，电阻R5的另一端接滑动变阻器W2的一端，滑动变阻器W2的滑线端接运放U1B的反相输入端，运放U2A的输出端接电阻R3的一端，电阻R3的另一端接运放U1B的反相输入端，运放U1A和运放U2A的正电源端都接电源VCC，负电源端都接地；所述的噪声抑制电路(8)的结构为，运放U2B的反相输入端和输出端相连，同相输入端接电阻R8的一端和电容C1的一端，电容C1的另一端接地，电阻R8的另一端接电阻R7的一端和电容C2的一端，电阻R7的另一端作为噪声抑制电路(8)的输入端，记为端口RudePI，接高保真信号变换电路(7)的输出端，电容C2的另一端接运放U2B的输出端，运放U2B的输出端接电阻R9的一端，电阻R9的另一端接电容C3的一端、电阻R10的一端和电阻R11的一端，电容C3的另一端接地，电阻R10的另一端接运放U3A的反相输入端和电容C4的一端，电阻R11的另一端和电容C4的另一端接运放U3A的输出端运放U3A的同相输入端接地，正电源端接电源VCC，负电源端接地，输出端作为噪声抑制电路(8)的输出端，记为端口PO，接第一模数转换器(9)的模拟信号输入端；所述的温度补偿电路(11)的结构为，稳压二极管D1的阴极接地，阳极接运放U3B的同相输入端和电阻R12的一端，电阻R12的另一端接电源VCC，运放U1B的反相输入端与电容C5的一端、三极管Q1的发射极和滑动变阻器W3的滑线端相连，滑动变阻器W3的一端接电阻R14的一端，电阻R14的另一端接地，电容C5的另一端接运放U3B的输出端和电阻R13的一端，电阻R13的另一端接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极接电阻R17的一端，并作为温度补偿电路(11)的输入端负极，记为端口NTC-，电阻R17的另一端接运放U4A的反相输入端，运放U4A 的反相输入端和输出端之间接电阻R18，同相输入端接电阻R15的一端和电阻R16的一端，电阻R16的另一端接地，电阻R15的另一端接电源VCC，并作为温度补偿电路(11)的输入端正极，记为端口NTC+，运放U4A的正电源端接电源VCC，负电源端接地，输出端作为温度补偿电路(11)的输出端，记为端口TemCOMP，与第二模数转换器(12)的模拟信号输入端相连；所述的第一模数转换器(9)和第二模数转换器(12)的数字信号输出端均与单片机(1)相连；所述的气压传感器(13)放置于充气腕带(16)中，且输出端与单片机(1)相连；所述的充气泵(14)的控制端与单片机(1)相连，充气口与充气腕带(16)相连；所述的放气阀(15)是充气腕带(16)的放气阀门，控制端与单片机(1)相连。

一种结合多种压力型传感器的脉诊信息采集装置[实用新型专利]

专利名称：一种结合多种压力型传感器的脉诊信息采集装置专利类型：实用新型专利
发明人：汪南玥,于友华,黄磊,刘佳,周灵运,唐丹丽
申请号：CN201420444501.4
申请日：20140807
公开号：CN204121004U
公开日：
20150128
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型涉及一种结合多种压力型传感器的脉诊信息采集装置，其特征在于：它包括电源、压阻式传感器、压电式传感器、机械加压装置、连接机构、电阻转电压电路、数据采集卡和上位机；电源给压阻式传感器和压电式传感器供电，机械加压装置设置在压阻式传感器的正上方，压阻式传感器和压电式传感器分别固定设置在连接机构的上端面和下端面；压阻式传感器检测机械加压装置施加的不同压力值下的电阻值并通过电阻转电压电路将电阻值转换成电压信号；压电传感器检测机械加压装置施加相应压力下脉搏跳动产生的压力信号，并将压力信号转换成电压信号；数据采集卡同步采集电压信号并转换成数字信号后传输至上位机。

申请人：中国中医科学院医学实验中心
地址：100700 北京市东城区东直门内南小街16号
国籍：CN
代理机构：北京纪凯知识产权代理有限公司
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基于多传感器技术的中医脉象复放系统

基于多传感器技术的中医脉象复放系统王学民;宋鹏;周鹏;陆小左;王玥;曹宏梅【期刊名称】《传感技术学报》【年(卷),期】2013(26)11【摘要】In order to improve the shortcoming of current pulse simulation method,the poor consistency and lack of considering the pulse position and the pressure,this paper designs a new type of pulse generator and bionic hand. Based on multi-sensor data fusion technology,this system automatically detects the pulse position and the pressure of TCM doctors and has successfully replayed 26 kinds of human pulse and collected pulse. With experimental verification,all the correlation coefficients between replayed and the input waveforms are greater than 0. 85,with a significant correlation;the error between the main characteristics is less than 5%. Through several TCM doctors blindly testing,this system can be used to test of TCM pulse-taking,train and assess TCM practitioners,research on TCM pulse diagnosis.%为了改进当前脉象模拟技术一致性较差,未考虑中医师的取脉位置和应指压力等缺点,设计了新型脉象发生器和仿生手,利用多传感器信息融合技术智能检测中医师的取脉位置和应指压力,实现人体26种临床脉象和被试者脉象的准确复放。

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(10)申请公布号 (43)申请公布日 2014.12.24C N 104224138A (21)申请号 201410376708.7(22)申请日 2014.08.01A61B 5/02(2006.01)(71)申请人上海中医药大学地址201203 上海市浦东新区蔡伦路1200号(72)发明人钱鹏夏春明王忆勤周侃恒刘攀燕海霞(74)专利代理机构上海科盛知识产权代理有限公司 31225代理人赵继明(54)发明名称基于多传感器的可自动调压的脉象信号采集装置及方法(57)摘要本发明涉及基于多传感器的可自动调压的脉象信号采集装置及方法，其中，所述采集装置包括底座、手腕托、滑动调整机构、传感器固定机构支柱、传感器固定机构、步进电机驱动器、步进电机、脉象传感器、信号预处理电路、单片机和计算机，手腕托和滑动调整机构均设在底座上；传感器固定机构通过传感器固定机构支柱设在滑动调整机构上；脉象传感器包括寸位脉象传感器、关位脉象传感器和尺位脉象传感器，分别独立连接在传感器固定机构上；信号预处理电路、单片机、计算机依次连接，单片机、步进电机驱动器、步进电机和传感器固定机构依次连接。

与现有技术相比，本发明具有测量信号精确、实现自动搜索最佳切脉力等优点。

(51)Int.Cl.权利要求书3页说明书8页附图11页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书3页说明书8页附图11页(10)申请公布号CN 104224138 A1.一种基于多传感器的可自动调压的脉象信号采集装置，其特征在于，包括底座(2)、手腕托(1)、滑动调整机构、传感器固定机构支柱(7)、传感器固定机构(8)、步进电机驱动器(16)、步进电机(17)、脉象传感器(9)、信号预处理电路、单片机(14)和计算机(15)，其中，所述的手腕托(1)和滑动调整机构均设在底座(2)上；所述的传感器固定机构(8)通过传感器固定机构支柱(7)设在滑动调整机构上；所述的脉象传感器(9)包括寸位脉象传感器、关位脉象传感器和尺位脉象传感器，分别独立连接在传感器固定机构上；所述的寸位脉象传感器、关位脉象传感器和尺位脉象传感器分别连接一信号预处理电路，所述的信号预处理电路、单片机(14)和计算机(15)依次连接，所述的单片机(14)、步进电机驱动器(16)、步进电机(17)和传感器固定机构(8)依次连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于多传感器的可自动调压的脉象信号采集装置，其特征在于，所述的滑动调整机构包括滑动导轨台支撑住(3)、滑动导轨台(4)、连接背板(5)和精密手动调整平台(6)，所述的滑动导轨台(4)通过滑动导轨台支撑住(3)设在底座(2)上，所述的精密手动调整平台(6)通过连接背板(5)设在滑动导轨台(4)上，所述的传感器固定机构支柱(7)连接在精密手动调整平台(6)上。

3.根据权利要求1所述的一种基于多传感器的可自动调压的脉象信号采集装置，其特征在于，所述的传感器固定机构(8)包括固定框架、寸位脉象传感器固定及调压模块、关位脉象传感器固定及调压模块和尺位脉象传感器固定及调压模块，所述的寸位脉象传感器固定及调压模块、关位脉象传感器固定及调压模块和尺位脉象传感器固定及调压模块依次间隔连接在固定框架上，所述的寸位脉象传感器固定及调压模块和尺位脉象传感器固定及调压模块以关位脉象传感器固定及调压模块为对称轴设置，其中，所述的固定框架包括背板(18)、底板(23)、左边板(19)、右边板(25)、左支架(20)和右支架(24)，所述的底板(23)、左边板(19)、右边板(25)分别与背板(18)连接，形成半封闭矩形框架，所述的左支架(20)和右支架(24)分别与左边板(19)、右边板(25)对应连接；所述的寸位脉象传感器固定及调压模块通过水平光轴(29)、水平螺纹轴(27)与左边板(19)或右边板(25)连接，并通过垂直光轴(34)、垂直螺纹轴(33)分别连接背板(18)和左支架(20)或右支架(24)；所述的尺位脉象传感器固定及调压模块通过水平光轴(29)、水平螺纹轴(27)与左边板(19)或右边板(25)连接，并通过垂直光轴(34)、垂直螺纹轴(33)分别连接背板(18)和左支架(20)或右支架(24)；所述的关位脉象传感器固定及调压模块通过螺栓连接在背板(18)和底板(23)上。

4.根据权利要求3所述的一种基于多传感器的可自动调压的脉象信号采集装置，其特征在于，所述的寸位脉象传感器固定及调压模块和尺位脉象传感器固定及调压模块的结构相同，均包括步进电机安装支座(36)、轴承座(38)、滚珠丝杠副(39)、上轴承端盖(49)、下轴承端盖(47)、导轨(43)、导轨固定支座(42)、寸/尺传感器支座(40)、水平方向移动平台(41)、短光轴(45)和光轴固定件(44)，其中，所述的步进电机安装支座(36)用于安装步进电机(17)，呈U形；所述的滚珠丝杠副(39)通过联轴器(37)与步进电机(17)连接，滚珠丝杠副(39)上连接有丝杠滚动轴承(48)，丝杠滚动轴承(48)通过轴承座(38)与步进电机安装支座(36)连接，所述的轴承座(38)设有两个，所述的上轴承端盖(49)、下轴承端盖(47)分别与连接一个轴承座(38)；所述的导轨(43)与滚珠丝杠副(39)连接，并通过导轨固定支座(42)与步进电机安装支座(36)连接；所述的寸/尺传感器支座(40)一端与连接滚珠丝杠副(39)，另一端设有用于连接寸位脉象传感器或尺位脉象传感器的传感器支座挡板(46)；所述的水平方向移动平台(41)、短光轴(45)和光轴固定件(44)两两分别连接，短光轴(45)与步进电机安装支座(36)连接。

5.根据权利要求3所述的一种基于多传感器的可自动调压的脉象信号采集装置，其特征在于，所述的关位脉象传感器固定及调节模块包括关位步进电机安装支座(50)、滚珠丝杠副(39)、轴承座(38)、上轴承端盖(49)、下轴承端盖(47)、导轨(43)、导轨固定支座(42)和关位传感器支座(52)，其中，所述的关位步进电机安装支座(50)呈倒L型，与背板(18)连接；所述的滚珠丝杠副(39)一端通过联轴器(37)与步进电机(17)连接，另一端与底板(23)连接，滚珠丝杠副(39)上连接有丝杠滚动轴承(48)，丝杠滚动轴承(48)通过轴承座(38)与关位步进电机安装支座(50)连接，所述的轴承座(38)设有一个；所述的上轴承端盖(49)与轴承座(38)连接，下轴承端盖(47)与底板(23)连接；所述的导轨(43)与滚珠丝杠副(39)连接，并通过导轨固定支座(42)与分别连接关位步进电机安装支座(50)和背板(18)；所述的关位传感器支座(52)分别连接滚珠丝杠副(39)和关位脉象传感器，关位传感器支座(52)与关位脉象传感器连接处设有关位传感器挡板(51)。

6.根据权利要求1所述的一种基于多传感器的可自动调压的脉象信号采集装置，其特征在于，所述的信号预处理电路包括一级放大电路(10)、直流放大电路(11)、交流放大电路(12)和信号混合电路(13)，所述的直流放大电路(11)和交流放大电路(12)分别与一级放大电路(10)连接，所述的信号混合电路(13)分别与直流放大电路(11)和交流放大电路(12)连接。

7.一种如权利要求1所述的基于多传感器的可自动调压的脉象信号采集装置的采集方法，其特征在于，包括以下步骤：1)手腕置于手腕托上，调节滑动调整机构及传感器固定机构，使寸位脉象传感器、关位脉象传感器和尺位脉象传感器位于正确位置；2)各脉象传感器分别采集连续增大压力下的脉象信号并发送给信号调理电路；3)信号调理电路将处理后的脉搏信号传送给单片机，并储存于单片机中；4)单片机通过串口将信号发送给计算机，计算机显示实时脉象信号曲线和实时取脉压力值；5)计算机根据接收到的信号实时计算取脉压力值和脉象峰峰值，搜索得到寸位脉象传感器、关位脉象传感器和尺位脉象传感器对应的最佳取脉压力；6)各脉象传感器工作于最佳取脉压力下，采集最佳脉象后发送给信号调理电路；7)依次执行步骤3)和步骤4)后，跳转至步骤8)；8)计算机存储接收到的最佳脉象信号曲线和取脉压力，完成脉象信号的采集，并对脉象信号进行滤波处理，获得最终的脉象信号。

8.根据权利要求7所述的一种基于多传感器的可自动调压的脉象信号采集方法，其特征在于，所述的步骤2)中的采集连续增大压力下的脉象信号和步骤6)中的各脉象传感器工作于最佳取脉压力下需要对取脉压力进行控制，具体包括以下步骤：a)单片机接收计算机的设定压力值X；b)单片机接收采集到的实际压力值Y；c)判断Y与X是否相等，若是，则执行步骤d)，若否，则执行步骤e)；d)维持原有状态；e)判断Y是否小于X，若是，则执行步骤f)，若否，则执行步骤g)；f)单片机通过步进电机驱动器驱动步进电机加压并返回步骤b)；g)单片机通过步进电机驱动器驱动步进电机减压并返回步骤b)。

9.根据权利要求7所述的一种基于多传感器的可自动调压的脉象信号采集方法，其特征在于，所述的步骤5)中最佳取脉压力的搜索具体为：5a)启动步进电机；5b)单片机通过步进电机驱动器驱动步进电机正向加压，此处最大允许压力为250克力；5c)实时计算当前取脉压力值和脉象信号峰峰值并存储；5d)判断相邻两次存储的脉象信号峰峰值是否减小，若是，则执行步骤5e)，若否，则执行步骤5b)；5e)取出上一次的取脉压力值即为最佳取脉压力值。

10.根据权利要求7所述的一种基于多传感器的可自动调压的脉象信号采集方法，其特征在于，所述的步骤8)中，对脉象信号进行滤波处理具体为：8a)采用基于聚合经验模态分解算法将采集到的脉象信号分解成一系列频率由高到低分布的IMF分量；8b)根据皮尔逊相关性定义，对各IMF分量进行初步筛选，将相关系数λ满足|λ|＞3的IMF分量作为目标IMF分量，对其余IMF分量进行相应的阈值去噪处理：对于高尺度IMF分量，根据白噪声的能量估计对IMF进行阈值选取，并采用硬阈值或软函数对其进行去噪处理；对于低尺度IMF分量，基于噪声均方误差最大原则对其进行阈值网格优化后，采用软阈值函数进行阈值去噪；8c)信号重构：将步骤8b)中筛选出的目标IMF分量与经阈值去噪后的其它IMF分量进行线性叠加，完成脉象信号的去噪处理。

基于多传感器的可自动调压的脉象信号采集装置及方法技术领域[0001] 本发明涉及中医脉象信息采集技术领域，尤其是涉及一种基于多传感器的可自动调压的脉象信号采集装置及方法。

背景技术[0002] 在中医理论中，之所以对疾病的诊断与治疗绝大多数是以脉诊为依据是因为脉象是多方面生理功能协调、平衡的综合结果，携带着丰富的人体健康状况信息。