脈搏波陣列式傳感器采集系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及傳感器技術(shù)領(lǐng)域，更具體地涉及一種脈搏波陣列式傳感器采集系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]中醫(yī)脈診具有兩千多年臨床實踐，這是我國傳統(tǒng)中醫(yī)四診中的精髓之一。脈搏信息在中醫(yī)臨床方面有著十分重要的意義。在傳統(tǒng)中醫(yī)脈診中，切脈技巧復(fù)雜，難以掌握和運用，醫(yī)生主觀因素影響也較大，診斷標(biāo)準(zhǔn)不一。由于中醫(yī)缺少設(shè)備上面的輔助，缺少客觀化、定量化的標(biāo)準(zhǔn)，使得中醫(yī)傳承愈加困難。幾十年來，國內(nèi)外研制出了不同的脈象儀，用于脈診的客觀化研究，但從目前研制情況看，大部分傳感器不能很好的定位中醫(yī)切脈時所取寸、關(guān)、尺三部，按三部九候診法檢測脈搏信號。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一方便使用的便攜式中醫(yī)脈診診療輔助設(shè)備，以便能夠快速簡便的檢測分析脈搏波信息，為醫(yī)生、患者提供有效的診斷依據(jù)。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，作為本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供了一種脈搏波陣列式傳感器采集系統(tǒng)，包括:
[0005]若干壓電薄膜傳感器，所述若干壓電薄膜傳感器為以陣列式排列的PVDF膜傳感器，用于將脈搏的壓力信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。
[0006]其中，所述若干壓電薄膜傳感器包括若干組PVDF膜陣列，每一組PVDF膜陣列包括橫向3個X縱向3個共九個PVDF膜傳感器。
[0007]其中，所述PVDF膜傳感器為3mmX 3mm單點PVDF壓電薄膜傳感器，每個單點PVDF壓電薄膜傳感器之間距離低于1mm。
[0008]作為本發(fā)明的另一個方面，本發(fā)明還提供了一種脈搏波的采集方法，包括以下步驟:
[0009]采用如上所述的脈搏波陣列式傳感器采集系統(tǒng)，將所述陣列式排列的PVDF膜傳感器壓在手腕處脈管上方;袖帶加壓后控制加壓力度的大小來調(diào)整浮、中、沉三種深度;所述PVDF膜傳感器捕捉到由于動脈管的跳動而產(chǎn)生的動態(tài)壓力值后將脈搏的壓力信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。
[0010]基于上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的脈搏波陣列式傳感器采集系統(tǒng)具有以下優(yōu)點:
[0011](I)本發(fā)明的壓力傳感器部分是陣列式的PVDF(聚偏二氟乙烯)壓電薄膜，之所以選擇PVDF壓電薄膜，因為它有如下幾個優(yōu)點:①壓電常數(shù)大(d33 = 20pC/N)，變力響應(yīng)靈敏度高，比石英晶體高10倍，壓電電壓輸出常數(shù)g=174是所有壓電體中最高的;在非常高的交變電場中不至于去極化，單位體積能獲得大的輸出功率，因為換能器單位體積最大輸出功率正比于機電耦合系數(shù)和能承受的最大電場強度的平方;②膜輕且柔韌，易于制備，與人體組織的阻抗耦合性好，能緊貼皮膚，使得脈搏信號通過薄膜而不失真；另外由于薄膜類似于人類皮膚，可以制作仿生觸覺傳感器;③機械品質(zhì)因素低，阻尼小，密度低，具有寬帶特性，能滿足脈搏信號的頻率特性;人體的脈搏頻率非常低，約為0.5?4Hz，一般情況下為IHz左右；由于PVDF膜的柔性及其厚度方向伸縮振動的諧振頻率很高，使得在很寬范圍內(nèi)有平坦的頻率響應(yīng)(響應(yīng)范圍是0.1-lOOMHz)。因此，從理論上講，PVDF換能器能檢測微弱低頻的脈搏信號；
[0012](2)陣列式薄膜傳感器是由多個3*3mm2的正方形PVDF換能器成陣列式排列，每個點陣之間距離低于1mm，這種結(jié)構(gòu)可以保證完全采集到寸、關(guān)、尺三個位置的信息，避免了傳統(tǒng)脈搏波傳感器需要繁瑣的人工調(diào)節(jié)，利用算法確定寸、關(guān)、尺，可以更加精確的定位，排除了人為的誤差；
[0013](3)PVDF壓電傳感器利用硅膠封裝固定，并固定在手腕式空氣袖帶上;利用單片機對空氣栗的精確控制，可以對手腕位置進行逐漸加壓測量，有效解決目前脈搏傳感器難以定位、難以定標(biāo)浮、中、沉的問題；
[0014](4)電荷放大電路的高阻抗輸入可以很好的捕捉到PVDF薄膜產(chǎn)生的微弱電荷；
[0015](5)在皮膚上引入?yún)⒖嫉仉姌O可以有效的消除50Hz工頻信號，大幅度地簡化了電路，實現(xiàn)電路小型化設(shè)計。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的脈搏波陣列式傳感器采集系統(tǒng)的工作流程圖；
[0017]圖2為本發(fā)明的陣列式傳感器設(shè)計示意圖；
[0018]圖3為本發(fā)明的腕帶式結(jié)構(gòu)設(shè)計示意圖；
[0019]圖4為本發(fā)明的腕帶式加壓模塊設(shè)計示意圖。
【具體實施方式】
[0020]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)說明。
[0021 ]本發(fā)明公開了一種脈搏波陣列式傳感器采集系統(tǒng)，包括:
[0022]若干壓電薄膜傳感器，所述若干壓電薄膜傳感器為以陣列式排列的PVDF膜傳感器，用于將脈搏的壓力信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。
[0023]作為優(yōu)選，所述若干壓電薄膜傳感器包括若干組PVDF膜陣列，每一組PVDF膜陣列包括橫向3個X縱向3個共九個PVDF膜傳感器。所述PVDF膜傳感器為3mm X 3mm單點PVDF壓電薄膜傳感器，每個單點PVDF壓電薄膜傳感器之間距離低于1mm。
[0024]作為優(yōu)選，所述脈搏波陣列式傳感器采集系統(tǒng)還包括腕帶，所述腕帶是中空結(jié)構(gòu)，能夠通過充氣而膨脹或收縮。所述腕帶通過空氣栗進行充氣，所述空氣栗能夠根據(jù)需要控制所述腕帶對佩戴者手腕的壓力太小。
[0025]作為優(yōu)選，所述PVDF膜傳感器通過硅膠封裝在腕帶上。
[0026]作為優(yōu)選，所述脈搏波陣列式傳感器采集系統(tǒng)還包括信號處理單元，所述信號處理單元包括:
[0027]前置線性電荷放大器，用于與所述壓電薄膜傳感器的換能器的阻抗匹配，把高阻抗輸入轉(zhuǎn)換為低阻抗電壓輸出，并將微弱感測信號轉(zhuǎn)換成電壓信號并放大；
[0028]降噪單元，用于對所述前置線性電荷放大器輸出的電壓信號進行降噪處理。
[0029]作為優(yōu)選，所述降噪單元包括濾波電路，所述濾波電路由二階濾波結(jié)構(gòu)組成:
[0030]低通濾波電路，由Rl和Cl組成，上限截止頻率為1000Hz，以使脈搏信號讓脈搏信號的高次諧波通過，信號反映的病理性特征信息得到完整的保留；以及
[0031]低通濾波器，用于濾除高頻干擾。
[0032]作為優(yōu)選，所述降噪單元還包括設(shè)置了一條接觸皮膚的參考電極，將其連接模擬地，以有效消除50Hz工頻干擾。
[0033]作為優(yōu)選，所述信號處理單元還包括一處理器，所述處理器將測量得到的256個數(shù)據(jù)視為一隊列，每進行一次新的測量，就把測量結(jié)果放入隊尾，而剔除原來隊首的一次數(shù)據(jù);對所述256個數(shù)據(jù)逐個比較大小，去掉其中的最大值和最小值，然后計算254個數(shù)據(jù)的平均值。
[0034]本發(fā)明還公開了一種脈搏波的采集方法，包括以下步驟:
[0035]采用如上所述的脈搏波陣列式傳感器采集系統(tǒng)，將所述陣列式排列的PVDF膜傳感器壓在手腕處脈管上方;袖帶加壓后控制加壓力度的大小來調(diào)整浮、中、沉三種深度;所述PVDF膜傳感器捕捉到由于動脈管的跳動而產(chǎn)生的動態(tài)壓力值后將脈搏的壓力信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。
[0036]下面通過具體實施例和附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的闡述說明。
[0037]本發(fā)明的脈搏波陣列式傳感器采集系統(tǒng)的工作流程如圖1所示，通過充氣袖帶將柔性PVDF壓電陣列薄膜傳感器壓在手腕處脈管上方;袖帶加壓后可以控制加壓力度的大小來調(diào)整浮、中