CN113545760B - 基于模态分析技术的中医脉诊测试仪及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出的基于模态分析技术的中医脉诊测试仪及其使用方法，包括压力采样系统、输入信号检测组件、基于工作模态的模态参数辨识系统、数据分析处理工作站，其特征在于，这种仪器以模态分析理论为基础、分析人体桡动脉的脉搏振动的五种模态参数：固有频率、阻尼比、模态质量、固有振型、模态刚度，人体的每一种脉象都可以由这五种物理量或其中几个物理量表述。五种物理量的测量方法为模态分析理论中基于工作模态的模态参数的辨识。模态分析法属于中医脉诊脉诊分析的一种新技术、新理念。

Description

基于模态分析技术的中医脉诊测试仪及其使用方法

技术领域

本发明涉及中医技术领域，尤其涉及基于模态分析技术的中医脉诊测

背景技术

脉诊仪从五十年代开始一直到现在，一直在努力发展中，从单探头压力检测系统到矩阵式压力检测系统，从单纯的压力传感器到包括B超、红外、流量、压力复合型传感器做出了很多科研成果，对信号的分析技术从时域发展到频域再到这几年的神经网络识别都已经很先进。很多人做出了大量贡献，有很多科研成果问世。在2000年以前的技术思路主要是测量桡动脉的压力信号与相关中医医师确定的中医脉像做对应型研究，方法如下：由几名中医师一致确定某病人的脉为何脉(例如浮沉滑涩等)，然后在频域或时域对信号做特诊量分析、特征值研究，寻找桡动脉的压力曲线特征与脉的对应关系。2000年以后由于微型压力传感器技术的不断进步，这时期的脉诊仪采用压力矩阵的多路传感器采集信号，以压力等高线图做为研究分析工具、试图找出信号和各种脉像的对应关系，力图突破目前瓶颈，一直未见有报道突破相关技术门槛。目前脉诊仪主流研究方法主要以压力传感器的压力曲线为主，主流认知认为这种压力波带有的物理量过于简单，无法对目前的脉像做出合理的分析目前现有产品技术不管是单个压力传感器还是矩阵式压力阵列、或是B超、光电式传感器所表达的物理量还是无法分析脉象。我们仔细阅读古人关于脉诊的书籍，发现古人描述的脉象是很多种物理量的总和，并不是单一的一种物理量，比如有弦脉，跳的快慢有脉数和脉缓，摸上去的感觉有紧脉、软脉；有些脉从字面意思就可以理解，比如说弦脉(直上直下，端直以长)它明显表达的是个形状；紧脉、软脉我们可以很明显的从字面意思中理解它表达是刚度(软硬)；如果我们用压力曲线去表示它，有一部分是可以例如：迟、数等。但大部分都和压力曲线无直接的关联，而是其他概念的物理量。

费兆馥教授在其所著《现代中医诊断学》中阐述中医脉法主要有阴阳脉法和脏腑脉法互相融合构成。顺着这个思路我们去分析脉诊是何种物理现象，阴阳脉法它是从系统角度考虑问题，思想基础类似动态系统辨识理论；脏腑脉法讲述的是通过振动的特征量来表征振动本体的故障检测问题，有一定的故障定性和定位功能，属于多自由度振动理论中的模态分析理论中的故障检测；综上所述要想研究中医脉诊，首先要研究中医讲的是什么，它的科学理论是什么，然后去研究古人所说的脉诊是什么，不能想当然；只有理解了中医脉诊的基本物理原理，才谈的上设计脉诊仪。目前脉诊的分析方法主要从心电图的判读演变而来，中西医是完全不同的两种科学，是两种不同的对生命研究形式。我们需要研究中医是一种什么样的科学，按照古中医的思路去设计仪器，才能对中医现代化、客观化有指导意义，中医仪器的设计因该基于中医思想的仪器。

发明内容(要解决的技术问题：)

基于背景技术存在的问题，本发明提出了一种全新的基于模态分析技术的中医脉诊测试仪及其使用方法

本发明提出的基于模态分析技术的中医脉诊测试仪及其使用方法，包括压力采样系统、输入信号检测组件、基于工作模态的模态参数辨识系统、数据分析处理工作站，其特征在于，这种仪器测量人体桡动脉的脉搏振动的五种模态参数：固有频率、阻尼比、模态质量、固有振型、模态刚度，人体的每一种脉象都可以由这五种物理量或其中几个物理量表述。五种物理量的测量方法为模态分析理论中基于工作模态的模态参数的辨识。包括滑脉、涩脉的测量和鉴定方法，宏脉、弱脉的测量和鉴定方法，紧脉、软脉的测量和鉴定方法，弦脉、细脉、短脉、长脉的测量和鉴定方法。

一种基于模态分析技术的中医脉诊测试仪及其使用方法，包括以下步骤：

S1：同时测试压力采样系统三探头压力传感器的数据。计算每个压力探头的自功率谱函数，计算每两个压力传感器之间的互功率谱函数.

S2：利用工作状态下传递比估计脉搏振动的模态参数，计算如下参数：固有频率、阻尼比、模态质量、固有振型、模态刚度。

S3：滑脉、涩脉的定义方法：主要以阻尼比的大小界定滑脉和涩脉

阻尼比

S4：宏脉、弱脉的定义方法：主要以主要以固有频率、阻尼比、模态质量、固有振型、模态刚度的大小五个物理量为依据。

S5：紧脉、软脉的定义方法：主要是以模态刚度的大小做为衡量依据

S6：弦脉、细脉、短脉、长脉的定义方法：主要以模态振型为主判别依据，固有频率和模态质量为辅助依据。

S7：根据脉象的参数计算结果，依据这些参数的判定区间，判断出所测量脉象为古人所说的何种脉象。

本发明的有益效果为：本发明从以往脉诊测量分析方法思路框架下跳出，以一套全新的理论即模态分析理论来分析脉象，即利用模态分析理论中的模态参数来描述脉诊的脉象特征；把脉象的所有特征归纳成五种模态物理参数，用这五种模态物理参数清晰表达了各种脉象。本发明所使用的原理和方法可以解决中医诊断理论科学化问题，对中医脉诊的发展是关键性技术突破。本发明创造性的提出对中医脉象的一种新分析方法“模态分析”，借助现代物理学中模态理论的思想，对脉象的测量具体量化，借助现代科学的物理和数学理论分析中医脉象，这种技术引入中医可以弥补中医无现代理论支撑的局面；其实我们可以这样说中医古脉法中和脏腑脉法相关的脉象所用的表述方法就是《模态分析法》，中医所描述的脉象不单是血管的脉动现象，它其实是血管、肌肉、神经系统等人体组织的综合体，适合用分析《多自由度振动》的模态分析理论来分析；中医脉象中表达的不同脉象的分类就是多自由度振动表达模态参量的方法。例如脉象上有滑脉涩脉之分，这是典型的振动阻尼的概念；例如脉象有紧脉、软脉之分，这是模态理论中刚度的概念，恰恰脉搏又是一种振动信号；大部分脉象都可以用模态分析理论中模态参数的概念进行描述；这让人感觉很惊奇古人是如何产生这种思想的；细读古脉诊医书就会发觉古人就是这样思考的。应验了那句古话“大道常用而不自知”。古人的脉诊技术中部分理论就是一种模态分析理论，这种技术引入中医有意义的不止是技术本身，是可以让世人明白我们的先辈曾创立过如此先进的技术思想，对目前中医意义重大。

附图说明：

图1为基于模态分析技术的中医脉诊测试仪及其使用方法压力采样系统主视图。

图2为基于模态分析技术的中医脉诊测试仪及其使用方法压力采样系统俯视图。

图3为基于模态分析技术的中医脉诊测试仪及其使用方法压力采样系统侧视图。

图4为基于模态分析技术的中医脉诊测试仪及其使用方法的输入信号检测组件。

图5为基于模态分析技术的中医脉诊测试仪及其使用方法的数据分析处理工作站。

最佳实施方式

1本发明提出的基于模态分析技术的中医脉诊测试仪及其使用方法包括压力采样系统、输入信号检测组件、基于工作模态的模态参数辨识系统、数据分析处理工作站，图1和图2和图3分别为脉诊仪压力采样系统的主视图和俯视图及侧视图。

2如图2所示脉诊仪压力采样系统采用三探头压力传感器，图2上1、2、3为三个压力传感器，同时测试三探头压力传感器的数据。计算每个压力探头的自功率谱函数，计算每两个压力传感器之间的互功率谱函数。图4为输入信号检测组件，用于分析处理输入的压力信号。

3图5为数据分析处理工作站，利用工作状态下传递比估计脉搏振动的模态参数，并计算如下参数：固有频率、阻尼比、模态质量、固有振型、模态刚度。

4滑脉、涩脉的定义方法：主要以阻尼比的大小界定滑脉和涩脉

阻尼比

5宏脉、弱脉的定义方法：主要以模态质量和压力幅值的大小两个物理量为依据。

6紧脉、软脉的定义方法：主要是以模态刚度的大小做为衡量依据

7弦脉、细脉、短脉、长脉的定义方法：主要以模态振型为主判别依据，固有频率和模态质量为辅助依据。

8根据脉象的参数计算结果，依据这些参数的判定区间，判断出所测量脉象为古人所说的何种脉象。

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。

Claims (2)

1.一种基于模态分析技术的中医脉诊测试仪，包括压力采样系统、输入信号检测组件和数据分析处理工作站，其特征在于，还包括基于模态分析技术的模态参数辨识系统，用于同时测试压力采样系统三探头压力传感器的数据，计算每个压力探头的自功率谱函数，计算每两个压力传感器之间的互功率谱函数，通过自功率谱函数和互功率谱函数计算传递比函数，然后计算出脉搏振动的五个模态参数：固有频率、阻尼比、模态质量、固有振型、模态刚度；

人体的每一种脉象都能够由这五个模态参数中的一个或几个表述，其中，以阻尼比的大小鉴定滑脉和涩脉，以固有频率、阻尼比、模态质量、固有振型、模态刚度的大小鉴定宏脉、弱脉，以模态刚度的大小鉴定紧脉、软脉；以模态振型为主判别依据，固有频率和模态质量为辅助判别依据，鉴定弦脉、细脉、短脉、长脉。

2.如权利要求1所述的一种基于模态分析技术的中医脉诊测试仪的脉象鉴定方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1:同时测试压力采样系统三探头压力传感器的数据；计算每个压力探头的自功率谱函数，计算每两个压力传感器之间的互功率谱函数；

S2:利用工作状态下传递比函数估计脉搏振动的五个模态参数：固有频率、阻尼比、模态质量、固有振型、模态刚度；

S3:滑脉、涩脉定义为：阻尼比的大小；

S4:宏脉、弱脉定义为：固有频率、阻尼比、模态质量、固有振型、模态刚度的大小；

S5:紧脉、软脉定义为：模态刚度的大小；

S6:弦脉、细脉、短脉、长脉定义为：主要以模态振型为主判别依据，固有频率和模态质量为辅助依据；

S7:根据脉象的五个模态参数计算结果，依据这些模态参数的判定区间，判断出所测量脉象为何种脉象。