穿戴式脉诊仪设计及关键技术研究

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脉诊是中医重要的诊法之一,在中医基础理论体系和临床实践中占有重要的地位。医师在诊脉时主要是将手指分别置于患者左右手桡动脉处的诊脉穴位,通过手指指腹的触觉来感知不同取脉压力下脉搏搏动,从中提取出人体的生理病理信息作为临床诊断和治疗的依据。然而,脉诊的技巧需要长期的学习与实践才能掌握,同时诊断结果的正确与否跟个人的感悟能力与临床经验有关。为克服以上问题,越来越多的学者利用现代化科学技术解决传统脉诊缺乏客观性的问题,揭示脉诊的科学机理,然而现阶段的脉诊仪大多停留在实验阶段,且体积庞大、无法携带,难以推广和应用。针对上述状况,本文首先在脉诊客观化研究的基础上,通过模拟分析中医的诊脉过程,确定穿戴式脉诊仪系统的功能要求、关键技术以及实现方式,并建立该系统的工作原理和整体设计方案。其次,为保证脉搏信号采集的客观性、准确性和高效性,本文对脉搏信号的采集技术进行了深入研究。根据脉搏信号的特点,以及通过对比几种常见传感器的优缺点,选取PVDF压电薄膜作为本次穿戴式脉诊仪的脉搏传感器,该传感器的检测原理符合中医指压诊脉的特点,且在采集动态脉搏信号方面具有较大的优势。与此同时,从传感原理、信号特点以及采样性能的角度出发设计并优化电路结构,以保证人体脉搏信息能够被高效准确的采集。再次,在客观化采集的基础上,本文对脉搏信号的处理与分析技术开展相关研究工作。针对所获取的脉搏信号仍包含高频噪声和基线漂移等干扰问题,分别使用小波去噪法和改进的阈值法滤除上述两种干扰噪声。并在降噪的前提下,从时域、频域以及时频域三个方面对脉搏信号进行了分析研究,能够提取出反映脉搏信号本质的相关特征参数。最后,本文通过分析诊脉的关键因素和环节,根据实际要求,以及在脉搏信号的采集和处理分析两个关键技术的研究基础上,从自适应穿戴、独立施压和精确采集三个方面着重对穿戴式脉诊仪系统进行总体设计与实现,详细给出了穿戴式脉诊仪系统的硬件结构和软件结构,综合运用中医学、仿生学、机械学、传感技术以及计算机技术,研制出一套能够模拟代替中医诊脉的穿戴式脉诊仪系统。
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