CN107979984A - 一种脉象探测设备及方法 - Google Patents

Abstract

一种脉象探测设备及方法，该方法通过传感装置与皮肤表面相接触，将皮肤表面不同部位的形变转化为传感装置表面对应不同部位的发光强度的变化；采集装置对发光强度进行采集，获取传感装置的光场分布信息；根据光场分布信息，调用预先建立的发光强度与形变信息的对应关系，根据当前发光强度确定对应的皮肤表面各部位的形变信息。本发明将皮肤表面的形变转化为分布式光场强度，使得各处形变不同直接导致材料各处发光强度的不同，极大提高了对皮肤表面形变探测的空间分辨率。利用高分辨率的光学传感技术捕捉材料各处的发光强度，最终实现对皮肤表面形变的高分辨率探测。本申请仅需做简单的处理即可用于中医理论进行进一步分析，具有实用性。

Description

一种脉象探测设备及方法

技术领域

本发明涉及中医脉诊技术领域，特别是涉及一种脉象探测设备及方法。

背景技术

目前市场上有很多的脉搏探测技术，主要包括可穿戴型心率探测、医用脉搏血氧探测仪以及中医脉诊仪系统等。

现有技术中脉象探测的方法主要基于两种原理。一种是基于PPG信号的原理，该方法采用光源照射人体组织，人体组织皮肤、肌肉、骨骼和静脉血等其他组织对光的吸收是恒定不变的，而含氧动脉血的波动会造成对光吸收率的变化，从而，采用光电探测器探测光的吸收量变化可以确定脉搏波形、心率、血氧饱和度等。该原理主要应用在可穿戴型型心率探测、医用脉搏血氧探测仪中。另一种原理是基于压力/形变传感，主要是气囊式、弹簧式(及类似原理)，该方法将皮肤表面随脉搏波动时的形变转化为压力，然后利用压力探测器来探测脉搏波形。

目前PPG方案主要利用动脉血测量脉搏，往往在指尖部位探测，此处动脉血管比较丰富，且处于浅表，而脉诊仪所需要的探测部位是腕部的寸关尺，此处动脉血管所处位置较深，不易探测。同时，PPG方案探测的本质是动脉的血流量，主要基于西方医学理论，而中医理论(例如《脉经》)中所描述的脉象诊断方法，主要是依据手指对皮肤表面形变、压力的感知，其与动脉血流量之间是否有严格的对应关系，目前无法论证，因此，用此方案采集的数据，无法直接用于脉象诊断。

压力/形变方案能够较为直观的模拟出手指与皮肤的接触情况，符合中医理论的相关描述，也被大多数中医脉诊仪产品所采用，并能够反应一些症状。然而，手指并不是一个单点传感器，而是有众多小的形变/压力传感器分布在之间表面，中医理论中也有很多信息是以如盘走珠、如水漂棉等方式予以描述，而这种感觉的信息，恰恰是需要大量的传感点，对关键皮肤区域进行分布式探测才能得到的。而目前压力/形变传感方案受到集成度的限制，往往采用单点式探测，或者很低密度的探测(例如1平方厘米5个点)，这无法达到中医理论对传感器的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种脉象探测设备及方法，以解决现有脉象探测技术探测密度较低、采集数据达不到脉象诊断要求的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种脉象探测设备，包括：

传感装置、采集装置以及处理器；

其中，所述传感装置用于与皮肤表面相接触，将皮肤表面不同部位的形变转化为传感装置表面对应不同部位的发光强度的变化；

所述采集装置用于对所述传感装置的发光强度进行采集，获取所述传感装置的光场分布信息；

所述处理器用于根据所述光场分布信息，调用预先建立的发光强度与形变信息的对应关系，根据当前发光强度确定对应的皮肤表面各部位的形变信息。

可选地，所述传感装置采用柔性发光材料，为由多个发光元件组成的发光阵列。

可选地，还包括：存储器，所述存储器中存储有所述预先建立的发光强度与形变信息的对应关系，所述对应关系基于所述柔性发光材料的材料特性而建立。

可选地，所述柔性发光材料为弹性材料。

可选地，所述发光元件为硅树脂、聚丙烯酰胺-氯化锂水凝胶和硫化锌硅树脂形成的三明治结构的元件。

可选地，所述采集装置为摄像机。

可选地，所述传感装置采用电池进行供电。

可选地，所述传感装置采用与人体腕部的形状相适应的筒状结构。

可选地，还包括：显示装置，用于对确定得到的皮肤表面各部位的形变信息进行显示。

本发明还提供了一种脉象探测方法，包括：

通过传感装置将皮肤表面不同部位的形变转化为传感装置表面对应不同部位的发光强度的变化；

对所述传感装置的发光强度进行采集，获取所述传感装置的光场分布信息；

根据所述光场分布信息，调用预先建立的发光强度与形变信息的对应关系，根据当前发光强度确定对应的皮肤表面各部位的形变信息。

可选地，所述传感装置采用柔性发光材料，为由多个发光元件组成的发光阵列。

可选地，所述发光元件为硅树脂、聚丙烯酰胺-氯化锂水凝胶和硫化锌硅树脂形成的三明治结构的元件。

可选地，所述发光强度与形变信息的对应关系建立的步骤为：

对所述柔性发光材料施加预设压力；

采集所述柔性发光材料所述预设压力作用下的形变信息以及发光强度；

根据采集到的多组形变信息以及发光强度，确定发光强度与形变信息的对应关系。

可选地，还包括：

对确定得到的皮肤表面各部位的形变信息进行显示。

本发明所提供的脉象探测设备及方法，通过传感装置与皮肤表面相接触，将皮肤表面不同部位的形变转化为传感装置表面对应不同部位的发光强度的变化；采集装置对传感装置的发光强度进行采集，获取传感装置的光场分布信息；根据光场分布信息，调用预先建立的发光强度与形变信息的对应关系，根据当前发光强度确定对应的皮肤表面各部位的形变信息。本发明所提供的脉象探测设备及方法，将皮肤表面的形变转化为分布式光场强度，再根据材料本身的特性，使得各处形变不同直接导致材料各处发光强度的不同，从而极大提高了对皮肤表面形变探测的空间分辨率。利用高分辨率的光学传感技术捕捉材料各处的发光强度，最终实现对皮肤表面形变的高分辨率探测。本申请与中医理论中的感知方式类似，因此仅需要做简单的处理，即可用于中医理论进行进一步分析，非常具有实用性。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的脉象探测设备的一种具体实施方式的结构框图；

图2为本发明所提供的脉象探测设备中发光元件的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的脉象探测方法的一种具体实施方式的流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明所提供的脉象探测设备的一种具体实施方式的结构框图如图1所示，该设备包括：

传感装置1、采集装置2以及处理器3；

其中，所述传感装置1用于与皮肤表面相接触，将皮肤表面不同部位的形变转化为传感装置1表面对应不同部位的发光强度的变化；

所述采集装置2用于对所述传感装置1的发光强度进行采集，获取所述传感装置1的光场分布信息；

所述处理器3用于根据所述光场分布信息，调用预先建立的发光强度与形变信息的对应关系，根据当前发光强度确定对应的皮肤表面各部位的形变信息。

需要指出的是，本申请中传感装置为采用柔性发光材料制作的方便携带、佩戴的传感装置。该传感装置具有相应的供电系统，以提供材料发光的能量，具体可以采用可充电电池进行供电，这样能够方便携带。

更为具体地，该发光材料为康奈尔大学谢泼德(Shepherd)课题组展示的研究成果。这种柔软的发光新材料，不仅具有足够的延展性，被拉伸或揉捏时也不损坏，而且还能够在外力作用下保持发光稳定。

本申请可以将多个发光元件构成发光阵列。

其中，发光元件为硅树脂、聚丙烯酰胺-氯化锂水凝胶和硫化锌硅树脂形成的三明治结构的元件，如图2本发明所提供的脉象探测设备中发光元件的结构示意图所示。当然该元件还可以包括其他材质，并不限于这三种。三明治结构只是作为最基本的结构，并不限于只是三层的结构。

硅树脂是一种兼具延展性和透明性的绝缘材料，而掺入硫化锌还能使它变成发光元件，在交流电场的作用下发出荧光。而聚丙烯酰胺-氯化锂水凝胶会构成导电夹层，为施加电压留下了通路。通过对发光成分的调整，还能得到不同的发光颜色：掺入质量分数为0.01％的铜，可以显出绿色；掺入0.1％的铜，则显现为蓝色；而如果掺入1％的锰，就会显现出黄色。

本发明实施例中三明治夹层可以响应外界压力，并通过不同强度的光反映出来。如果用手指戳一下柔性材料，戳得越用力，局部的拉伸程度越大，发光也就会变得越强。这是由于在材料伸展时会整体变薄，电容层中的间距会变小。保持电压不变的情况下，会使电场增强，所以场致发光也会增强。虽然发光夹层的延展会使得其中硫化锌的密度变低，不过这个影响比较小，因此随着发光夹层的延展，亮度会随之提高。

此材料有两大特点对于脉诊仪系统的应用有本质性提高。特点一是其弹性，促使其能够紧密贴合寸关尺等部位的皮肤表面，这与中医脉诊过程中，手指与皮肤表面的贴合非常相近，从而能够尽可能的获取皮肤表面的信息。特点二是，它可以对自身的形变(或者说是外界的压力)做出响应，并且其自身形变与其发光强度直接相关。将此材料紧贴于寸关尺等部位的皮肤表面，随着脉搏的波动导致皮肤变形，此种材料也发生相应的变形，最终引起不同位置材料发光强度的不同。

本发明实施例采用此种材料制作传感装置，能够紧贴皮肤表面，将皮肤表面不同部位的形变转化为材料表面不同部位发光强度的变化。作为一种具体实施方式，此种材料还可以为弹性材料，其形状可以具体采用与人体腕部的形状相适应的筒状结构，且比人体腕部的尺寸小，这样在实际使用中，传感装置可以紧贴用户的皮肤表面，从而更准确地检测出用户的脉象。

采集装置可以具体采用摄像机，用于探测材料的发光强度，并利用当前技术条件下视觉系统的高分辨率，获取此材料的光场分布。

本实施例中脉象探测设备还可以进一步包括：存储器，所述存储器中存储有所述预先建立的发光强度与形变信息的对应关系，所述对应关系基于所述柔性发光材料的材料特性而建立。

处理器具体用于根据摄像探头获取的光场信息，并依据材料特性，调用预先建立的发光强度与形变信息的对应关系，根据柔性发光材料的当前发光强度计算出对应的皮肤表面各部位的形变信息，以供基于中医理论的软件系统进行分析。

其中，发光强度与形变信息的对应关系可以预先通过实验量化获取得到，例如对该柔性材料施加压力，记录此时发生的形变以及发光强度，采集大量数据后，建立包括发光强度与形变信息的对应关系的数据库。通过调用该数据库，即可根据当前发光强度确定对应的形变信息，从而将较难测量得到的形变信息转化为较易获取的光照强度信息。

进一步地，本发明实施例还可以设有：显示装置，用于对确定得到的皮肤表面各部位的形变信息进行显示。通过这样的设置，可以对检测到的形变信息进行可视化实时显示，方便了用户的使用。

本发明所提供的脉象探测设备，通过传感装置与皮肤表面相接触，将皮肤表面不同部位的形变转化为传感装置表面对应不同部位的发光强度的变化；采集装置对传感装置的发光强度进行采集，获取传感装置的光场分布信息；根据光场分布信息，调用预先建立的发光强度与形变信息的对应关系，根据当前发光强度确定对应的皮肤表面各部位的形变信息。本发明所提供的脉象探测设备，将皮肤表面的形变转化为分布式光场强度，再根据材料本身的特性，使得各处形变不同直接导致材料各处发光强度的不同，从而极大提高了对皮肤表面形变探测的空间分辨率。利用高分辨率的光学传感技术捕捉材料各处的发光强度，最终实现对皮肤表面形变的高分辨率探测。本申请与中医理论中的感知方式类似，因此仅需要做简单的处理，即可用于中医理论进行进一步分析，非常具有实用性。

下面对本发明实施例提供的脉象探测方法进行介绍，下文描述的脉象探测方法与上文描述的脉象探测设备可相互对应参照。

图3为本发明实施例提供的脉象探测方法的一种具体实施方式的流程图，参照图3脉象探测方法可以具体包括：

步骤S101：通过传感装置将皮肤表面不同部位的形变转化为传感装置表面对应不同部位的发光强度的变化；

步骤S102：对所述传感装置的发光强度进行采集，获取所述传感装置的光场分布信息；

步骤S103：根据所述光场分布信息，调用预先建立的发光强度与形变信息的对应关系，根据当前发光强度确定对应的皮肤表面各部位的形变信息。

需要指出的是，本申请中传感装置为采用柔性发光材料制作的方便携带、佩戴的传感装置。该传感装置具有相应的供电系统，以提供材料发光的能量，具体可以采用可充电电池进行供电，这样能够方便携带。

更为具体地，该发光材料为康奈尔大学谢泼德(Shepherd)课题组展示的研究成果。这种柔软的发光新材料，不仅具有足够的延展性，被拉伸或揉捏时也不损坏，而且还能够在外力作用下保持发光稳定。

在上述实施例的基础上，本发明所提供的脉象探测方法中，所述传感装置采用柔性发光材料，为由多个发光元件组成的发光阵列；

其中，发光元件为硅树脂、聚丙烯酰胺-氯化锂水凝胶和硫化锌硅树脂形成的三明治结构的元件。当然该元件还可以包括其他材质，并不限于这三种。三明治结构只是作为最基本的结构，并不限于只是三层的结构。

在本实施例中，发光强度与形变信息的对应关系建立的步骤可以具体为：对所述柔性发光材料施加预设压力；采集所述柔性发光材料所述预设压力作用下的形变信息以及发光强度；根据采集到的多组形变信息以及发光强度，确定发光强度与形变信息的对应关系。

发光强度与形变信息的对应关系可以预先通过实验量化获取得到，例如对该柔性材料施加压力，记录此时发生的形变以及发光强度，采集大量数据后，建立包括发光强度与形变信息的对应关系的数据库。通过调用该数据库，即可根据当前发光强度确定对应的形变信息，从而将较难测量得到的形变信息转化为较易获取的光照强度信息。

进一步地，所述根据当前发光强度确定对应的皮肤表面各部位的形变信息包括：

基于所述柔性发光材料的材料特性，调用预先建立的发光强度与形变信息的对应关系，根据柔性发光材料的当前发光强度确定对应的皮肤表面各部位的形变信息。

优选地，本发明实施例还可以包括：对确定得到的皮肤表面各部位的形变信息进行显示。通过这样的设置，可以对检测到的形变信息进行可视化实时显示，方便了用户的使用。

本发明所提供的脉象探测方法，通过传感装置与皮肤表面相接触，将皮肤表面不同部位的形变转化为传感装置表面对应不同部位的发光强度的变化；采集装置对传感装置的发光强度进行采集，获取传感装置的光场分布信息；根据光场分布信息，调用预先建立的发光强度与形变信息的对应关系，根据当前发光强度确定对应的皮肤表面各部位的形变信息。

本发明所提供的脉象探测方法，将皮肤表面的形变转化为分布式光场强度，再根据材料本身的特性，使得各处形变不同直接导致材料各处发光强度的不同，从而极大提高了对皮肤表面形变探测的空间分辨率。利用当前发展迅速的光学传感技术，捕捉材料各处的发光强度。由于目前光学传感器的集成度非常高，因此，也能够支持极高空间分辨率的探测。结合以上两点，最终完成了对皮肤表面形变的高分辨率探测，且该探测数据与中医理论中的感知方式类似，因此仅需要做简单的处理，即可用中医理论进行分析。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上对本发明所提供的脉象探测设备及方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (14)

1.一种脉象探测设备，其特征在于，包括：

传感装置、采集装置以及处理器；

其中，所述传感装置用于与皮肤表面相接触，将皮肤表面不同部位的形变转化为传感装置表面对应不同部位的发光强度的变化；

所述采集装置用于对所述传感装置的发光强度进行采集，获取所述传感装置的光场分布信息；

所述处理器用于根据所述光场分布信息，调用预先建立的发光强度与形变信息的对应关系，根据当前发光强度确定对应的皮肤表面各部位的形变信息。

2.如权利要求1所述的脉象探测设备，其特征在于，

所述传感装置采用柔性发光材料，为由多个发光元件组成的发光阵列。

3.根据权利要求2所述脉象探测设备，其特征在于，还包括：存储器，所述存储器中存储有所述预先建立的发光强度与形变信息的对应关系，所述对应关系基于所述柔性发光材料的材料特性而建立。

4.如权利要求2所述的脉象探测设备，其特征在于，所述柔性发光材料为弹性材料。

5.如权利要求2所述的脉象探测设备，其特征在于，所述发光元件为硅树脂、聚丙烯酰胺-氯化锂水凝胶和硫化锌硅树脂形成的三明治结构的元件。

6.如权利要求1至5任一项所述的脉象探测设备，其特征在于，

所述采集装置为摄像机。

7.如权利要求1至5任一项所述的脉象探测设备，其特征在于，所述传感装置采用电池进行供电。

8.如权利要求1至5任一项所述的脉象探测设备，其特征在于，所述传感装置采用与人体腕部的形状相适应的筒状结构。

9.如权利要求1至5任一项所述的脉象探测设备，其特征在于，还包括：显示装置，用于对确定得到的皮肤表面各部位的形变信息进行显示。

10.一种脉象探测方法，其特征在于，包括：

通过传感装置将皮肤表面不同部位的形变转化为传感装置表面对应不同部位的发光强度的变化；

对所述传感装置的发光强度进行采集，获取所述传感装置的光场分布信息；

根据所述光场分布信息，调用预先建立的发光强度与形变信息的对应关系，根据当前发光强度确定对应的皮肤表面各部位的形变信息。

11.如权利要求10所述的脉象探测方法，其特征在于，所述传感装置采用柔性发光材料，为由多个发光元件组成的发光阵列。

12.如权利要求11所述的脉象探测方法，其特征在于，所述发光元件为硅树脂、聚丙烯酰胺-氯化锂水凝胶和硫化锌硅树脂形成的三明治结构的元件。

13.如权利要求11所述的脉象探测方法，其特征在于，所述发光强度与形变信息的对应关系建立的步骤为：

对所述柔性发光材料施加预设压力；

采集所述柔性发光材料所述预设压力作用下的形变信息以及发光强度；

根据采集到的多组形变信息以及发光强度，确定发光强度与形变信息的对应关系。

14.如权利要求10至13任一项所述的脉象探测方法，其特征在于，还包括：

对确定得到的皮肤表面各部位的形变信息进行显示。