CN117095796A - 脉象采集与复现系统 - Google Patents

Abstract

一种脉象采集与复现系统，包括复现终端(1)、采集终端(2)、服务器终端，其技术要点是：采集终端(2)与复现终端(1)之间以C/S架构直接建立数据传输通道或以服务器终端为中转建立数据传输通道，将采集终端(2)或服务器终端的数据传输至复现终端(1)；服务器终端包括：通讯模块，用于接收采集终端(2)上传的脉象数据或/和向复现终端(1)发送诊断结果；数据库模块，用于存储由采集终端(2)上传的二维或三维脉象数据；深度学习模型模块，用于加载脉象诊断模型并且将采集终端(2)上传的脉象数据返回诊断结果。其具有使用方便、桡动脉定位准确、脉象复现精度高等优点。更好地模拟临床取脉，并提高了脉诊仪取脉的精准性。

Description

脉象采集与复现系统

技术领域

本分发明涉及远程诊断与智能设备，具体说是一种脉象采集与复现系统，可通过远程互动的方式实时采集并复现脉象波动信号，还可在无需获取采集终端实时脉象信号的前提下从服务器下载所需的脉象数据。

背景技术

脉搏信号能够反映丰富的生理病理信息，传统中医脉诊主要通过手指按压手臂寸口面，对“寸”、“关”、“尺”三个区域施加“浮”、“中”、“沉”三种按压力采集脉搏信号，具有快捷无创等特点。随着生物医学检测技术的发展，脉诊仪的研制逐渐成为各方关注的重点，特别是穿戴式脉诊仪具备实时监测脉搏信号的优势，成为近年来脉诊仪研究领域的热点。

现有技术中，关于桡动脉定位与检测的技术方案，其主要涉及的IPC分类号为A61B5/02。现有的脉象采集与诊断系统多为单点采集与单点复现，但本领域普通技术人员知晓的，由于脉象搏动时，实际是以桡动脉为中线向外侧扩散，而呈现波幅由高向低的变化趋势，因此，采集时应尽可能在大范围内检测脉搏以获得最佳的采集点位，但是通过单点远程采集的方式，几乎难以获得最佳的采集位置，因此在远程复现式势必会导致误诊的情况。为实现脉象的采集与复现，现有技术曾公开过以下技术方案。

公开号CN107898445A的发明专利申请，公开了一种穿戴式智能脉诊仪，包括自适应腕带和测头组，测头组由四个可独立运动的测头和纵向直线运动驱动单元组成，可驱动各测头尖端沿X、Y、Z三个方向自动找准寸、关、尺及尺下位置，自动施加按压力并稳定监测记录不同压力刺激下的脉搏信号。

但是，该技术方案存在以下缺陷：该方案仅根据线性排列采集指按压后脉幅大小确定桡动脉的大体位置，由于无法实现可视化，由于不同患者之间桡动脉（血管）生理结构差异，难以精准定位最佳取脉位置。

此外，公开号CN113440113A、CN114224308A的发明专利申请，也公开了类似的通过获取按压后的脉幅信号定位桡动脉的方案。公开号CN112842292A的发明专利申请还公开了一种通过气囊式腕带与阵列传感器组合的方案检测脑动脉的方案。公开号CN114569087b的发明专利申请还公开了通过非穿透式的可见光、红外光相机以及阵列传感器播磨组合的方案获取桡动脉的波动信息。

公开号CN114041758A的发明专利申请，公开了一种基于深度学习非接触式定位桡动脉的方法，但显而易见的，该方案借助人工标注大量数据，且仅通过视频数据仅能大体定位“桡动脉所在区”而非精准定位桡动脉的主血管位置，因此其训练结果并不能用于远程诊脉医护端（复现终端）的交互。

公开号CN217090710U的实用新型专利，公开了一种基于脉搏检测用居家老人状态识别手环，其通过分别设置在上环体和下环体中的红外发射灯和光敏二极管，实时检测红外光发射灯贯穿手腕脉搏透射过来的红外光。该方案虽然不同于单面贴合式的红外检测，但其仅通过检测脉搏的波动情况来测定心率，并非用于定位桡动脉位置。

现有技术中，关于桡动脉信号复现的技术方案，其主要涉及的IPC分类号为A61B5/02：

公开号CN108742546A、公开号CN112690764A、公开号CN112690764A、公开号CN113367669A、公开号CN114864630A公开号CN115721271A的发明专利申请，公开的技术方案中，均采用了三个单点式脉象传感器，由于“触觉反馈点”仅为三个，无法通过点对点的方式完全复现采集终端的阵列传感器数据。无法测量脉宽、脉长，并且无法精准测量脉律（脉搏的间隔和轮廓）。

此外，公开号CN115721271A的发明专利申请公开的技术方案中，在复现模块中采用了指套式柔性电极阵列与电刺激元件组合的方式，但显而易见的，相较于直接模拟血管波动的物理复现，电刺激复现效果较差，且未公开将采集终端与复现终端点对点复现的技术启示。

现有脉诊仪的取脉方法多采取“寸口取脉”法，通过将脉象的搏动信号转化为电子信号，从而实现脉诊的信息化和智能化。

公开号CN106137147b的发明专利申请公开了一种基于人机交互获取脉象数据的装置及方法，其主要是通过判断最中间位置的传感器阵元采集到脉搏信号是否为最强脉搏信号，若是，则指示用户施加相应的压力，并分别获取与压力相对应的脉位波形，若否，则根据最强脉搏信号，指示用户将最中间位置的传感器阵元向最强脉搏信号的位置进行移动，直到最中间位置的传感器阵元移动到最强脉搏信号的位置；将最强脉搏信号转换为脉搏数据，并向用户进行显示。此法主要是通过获取“关”部的最佳取脉值，但在临床医生诊脉中手指的感受较传感器高，寸关尺三部手指的取脉压力各不相同，导致该技术方案准确性不高。

公开号CN105534490A的发明专利申请公开了一种指压式脉诊仪及控制方法，方法包括：步骤S1，采用一带有多个指套传感器的脉诊仪采集得到受采集者手指寸关尺三部的浮中沉电压输出信号；步骤S2，脉诊仪将浮中沉电压输出信号传输给计算机；步骤S3，计算机将浮中沉电压输出信号转化成浮中沉取脉压力值，并将浮中沉取脉压力值与一个预设的浮中沉取脉压范围进行比对，并根据比对结果对浮中沉取脉压力值进行相应的操作；步骤S4，计算机保存比对结果以及对浮中沉取脉压力值进行操作后得到的操作结果。该技术方案注重三部浮中沉取脉，但对于各部的最佳取脉压力不清晰。

发明内容

本发明的目的是提供一种脉象采集与复现系统，从根本上解决了上述问题，其具有使用方便、桡动脉定位准确、脉象复现精度高等优点。更好地模拟临床取脉，并提高了脉诊仪取脉的精准性。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：该脉象采集与复现系统，包括复现终端、采集终端、服务器终端，其技术要点是：

采集终端与复现终端之间以C/S架构直接建立数据传输通道或以服务器终端为中转建立数据传输通道，将采集终端或服务器终端的数据传输至复现终端；

服务器终端包括：

通讯模块，用于接收采集终端上传的脉象数据或/和向复现终端发送诊断结果；

数据库模块，用于存储由采集终端上传的二维或三维脉象数据；

深度学习模型模块，用于加载脉象诊断模型并且将采集终端上传的脉象数据返回诊断结果。

进一步的，采集终端采集的脉象信号由柔性阵列传感器获取，各采集点获取的数据为时间-脉幅构成的二维数据，或由时间-脉幅-采集频率构成的三维数据。

进一步的，采集终端侧通过蓝牙模块将脉象数据发送至智能设备后，由智能设备发送至服务器终端。

进一步的，复现终端通过若干可将波形信号转换为起伏的复现点，将与采集终端的柔性阵列传感器一一对应的方式复现脉象数据。

进一步的，采集终端的柔性阵列传感器的各采集点和复现终端的各复现点呈一一对应的交错式分布。

进一步的，服务器终端还包括脉象数据标注模块，用于脉诊模型的监督训练。

进一步的，服务器终端还包括模型训练模块，用于将标注完成的数据处理为脉象诊断模型。

本发明的有益效果：整体技术方案上，本发明可通过柔性阵列传感器与具有多点复现功能的指模组件点对点配合的方式实现脉象的采集与复现。采集终端通过可视化方法预先定位桡动脉的前提下，复现终端以主动按压的方式模拟实际诊脉场景中医生的寻脉手法，有效避免误诊的情况，进而实现高精度的脉位、脉象采集与复现。

具体结构上，区别于现有采集终端的寻脉过程，采集终端以可视化预定位的方式，将采集指直接定位在桡动脉上。将取脉框组件的一侧抵靠在手掌根部作为定位取脉原点，通过可视化观察桡动脉的实时显影将其定位在取脉口的中心作为二次定位，从而避免了现有寻脉过程需要在远程控制定位采集指的XYZ空间坐标的问题，有效提高了寻脉精准度。当手动采脉时，复现终端只需远端控制采集指在寸关尺穴位上的按压力度即可完成取脉。当自动采脉时，通过在寸关尺对应的采集指组件上按照一定幅值例如25g，直至获得该点位幅值峰值。同时，通过多点位高精度复现模拟，解决了现有采集终端单点复现需要在XZ向多次重复定位，Y向按压仍难以精准定位的问题。避免了单点采集时，定位不准导致的误诊。

可视化取脉，利用了血红蛋白对红外光的吸收比其他组织强的原理，通过手腕底部的红外灯模块向皮肤表面投射特定波长的近红外光，由红外相机的光敏元器件采集皮肤红外图像。红外血管成像方法对静脉血管成像比较清晰，但是对动脉血管的成像不是很清晰。仅仅识别桡侧腕屈肌与肱桡肌之间的用于脉诊的桡动脉，并且利用了矩形区域的物理装置屏蔽了大部分静脉的干扰，通过对采集的红外原始图像处理后，将桡动脉轮的廓实时清晰地显示在显示终端上。并预先设定定位程序，当桡动脉位于取脉口的特定区域范围时，在显示终端上给出定位完成的提示信息。

利用了腕带矩形窗口方式结合图像进行采集脉象，将采脉的范围以及难度缩小；利用圆形定位装置辅助图像计算，校正采脉图像，方便各角度进行采脉。

通过采用齿轮齿条结构和上下限位组件的机械手指，可单独实现上下运动。并通过阵列压力传感器的压力值反馈，实现中医浮中沉的取脉手法。

对于多点阵列式脉象传感器的脉象周期识别；对于多点阵列式脉象传感器的脉象信号的正反波形进行区分，正反波形的去基线漂移算法；采用滑动窗口模式实时输出脉象的方法；多点传感器可以采集脉位、脉力、张力、长短、频率、节律、粗细、流利度八大要数及独异等全部关键指感信息。

复现终端的多阵列点与多音圈电机组件唯一对应的方式，通过网关板低时延地接收来自采集终端的振幅-时间波形数据，并通过上位机主板处理后发送至各音圈电机组件的驱动板，通过各驱动板向线圈输出动作电流，进而驱动盖体带动往复式液压缸的阀杆沿线性导轨动作，带动液压油节律性地冲击指模组件的仿生皮肤，最终将采集终端阵列传感器对应点位的波动以唯一对应的方式，实时投射在指模组件的仿生皮肤上。同时，通过指模座底部的压力传感器采集医生的按压力度数据，从而适用于中医不同学派在采脉力道上的差异导致脉诊结果的差异，有效提高了兼容性。

此外，在一定数量的阵列点的前提下尽可能的高精度还原，而将各行阵列点以交错的方式排布在仿生皮肤底部。具体而言，将第二排的阵列点设置在第一排阵列点的间隔位置上，第三排的阵列点设置在第二排的间隔位置上（可与第一排的横向坐标重合），以此类推。本发明主要以交错排列的四组阵列点为例。通过上述排布方式，使得采用相同数量的阵列点时，提高其覆盖面积。

附图说明

图1为本发明复现终端使用状态的结构示意图。

图2为本发明复现终端的结构示意图（管线未示出）。

图3为图2中音圈电机组件的结构示意图I。

图4为图2中音圈电机组件的结构示意图II。

图4a为图4中快接结构的局部放大结构示意图。

图5为图2中指模组件的结构示意图。

图6为图5中指模座的透视结构示意图。

图6a为本发明另一种指模座的透视结构示意图。

图6b为图6中仿生皮肤的等轴侧视结构示意图。

图7为图6沿A向的结构示意图，其所示为本发明的其中一种阵列方式。

图7a为图7的剖视结构示意图。

图7b为图7的其中一个指模组件的脉象复现结果示意图。

图7c为其中一个采集指组件采集的波动波形示意图。

图7d为图7中其中一种指模组件的液压原理示意图。

图8为本发明采集终端使用状态的结构示意图。

图9为本发明采集终端的结构示意图。

图10为本发明采集终端的分解结构示意图（绑带结构不同）。

图11为图10中机械指组件的结构示意图。

图12为可视化取脉时的红外原始图像。

图12a为旋转校正后的红外图像。

图12b为图12a定位裁切后一次和二次边缘清晰化后的图像。

图12c为图12b二值化后的图像。

图12d为图12c进行骨骼提取后的图像。

图13为本发明取脉方法的流程示意图。

图14为阵列传感器脉势图。

图15为本发明采集终端的时域分析和频域分析三维示意图。

图16为本发明系统的整体架构示意图。

实施方式

以下结合图1~16，通过具体实施例详细说明本发明的具体内容。

在复现终端1的整体方案设计上，由于单个压力复现点无法提供足够的信息来准确地复现脉象中的压力范围。如果将多个压力复现点组合在一起并交错排列，可以消除各压力复现点的沟壑感，从而获得分辨率更高、定位更准确的脉象数据，避免发生误诊。

如图1~2所示，复现终端1采用了抽屉式安装支架15作为整体结构支撑，配合外部的流线型外壳作为主体架构。由于采用了音圈电机组件13阵列，为了方便日常使用而采用了抽屉式结构，便于检时快速定位对应的音圈电机组件13，并完成快速拆装。为了实现医患之间的可视化通讯问诊，还在面板组件11上设置了摄像头111、触摸屏112、麦克113、电源按钮114、喇叭115等本领域的常用部件。为了扩展使用功能，还在外壳背部预留了数据接口（例如，复现终端USB接口，图中未示出）方便调试系统或导入导出数据，预留了电源接口与总开关（图中未示出）。为了保证硬件设备的稳定运行，还在背部预留了散热口（图中未示出）。

为实现整机控制，电控组件14主要采用了用于远程通讯的网关板141、用于整机供电的AC-DC电源转接板142、用于加载主控系统的上位机主板143。

为配合脉象的高精度复现，而在触摸屏112的下方设置了具有多点位控制的指模组件12，并在抽屉式安装支架15上设置若干与复现点位数量相匹配的音圈电机组件13，为配合音圈电机组件13的使用还在抽屉式安装支架15上设置了作为液源的液压油箱16。液压油箱16、若干音圈电机组件13、指模组件12按照由上至下的空间高度依次设置。作为优选的，将音圈电机组件13所在抽屉式安装支架15上的层数与指模座121上连接端125的高度相对应。如图7d所示，液压管路系统主要包括液压油箱16、若干电磁阀组161（图中未示出）、往复式液压缸135、若干单点复现油腔129以及相应的连接管路。

如图6、图6a、图6b、图7、图7a所示，柔性材质（例如耐油橡胶）的仿生皮肤123通过刚性材质制成（如铝合金）的指模座121顶端四角上的凸起的连接部1211密封固定（例如粘接），固定过程中通过排气口1231将空气排出，使仿生皮肤123完全贴合在指模座121顶部，仿生皮肤123内的单点复现油腔129与指模座121顶部的流道127末端的凸起（图中未标记）一一对应，并且单点复现油腔129可刚好包覆密封各流道127的出口端，避免液压油外漏。

通过上位机主板143的统一控制，音圈电机组件13周期性大行程动作（并非复现脉象的动作行程），使管线内空气在浮力作用下运动至管路最高处的电磁阀组161，此时开启对应该电磁阀组161，将空气返回液压油箱16中，同时将液压油补充至相应管线，最终实现周期性地自动补油排气。呼吸阀163为单向阀，实现气体和液压油的交换，维持液压油箱16内部压力平衡，避免液压油箱16内气压过高，并防止外界杂质进入。当液位传感器162检测到液位过低时，向上传上位机信号，手动向液压油箱16内补充液压油。

如图3~4、图4a所示，音圈电机组件13包括现有术技中常见的基座139、永磁体133、磁轭（图中未示出）和线圈131、盖体137、直线电位器138等部分，本发明在现有线性动作的音圈电机基础上，在基座139一侧固定往复式液压缸135，并安装用于连通液压油箱16的三通式快拧接头136。具体而言，盖体137与往复式液压缸135对应的一侧设有一对间隔设置的类C形的内凹部作为快装结构1371，安装时先将往复式液压缸135的主体后部通过螺栓固定在基座139上，然后将阀杆1351以不接触快装结构1371内壁的状态卡入该快装结构1371中，将阀片1352限位在快装结构1371的快装间隙1372中。由于阀杆1351与快装结构1371之间不直接接触，为安装或加工误差（安装或制造精度产生的形位公差偏差）预留动作空间，使阀杆1351在运动时，可只承受轴向力，从而避免因为阀杆1351承受额外的径向力导致串缸和漏液，进而提高设备的运行稳定性。

本发明还对音圈电机组件13的驱动模块进行了改进。线性导轨134保证了各部件的形位公差；驱动板132减小高频AD模拟量信号的远程干扰，CAN总线单独标定控制，便于维护；往复式液压缸135实现精确、高频的运动，使直线运动转化为血管的脉动，多点的组合模拟完整的脉象。具体而言，驱动板132集成了位置控制、电流控制和PID控制算法来实现更精准的运动控制。

为了提高精度，位置控制可提供更高的精度，可使脉象幅值输出位置更加准确和可重复。此外，电流控制也可提供更高的控制精度，消除了传感器和系统噪声等因素对控制系统性能的影响；为了提高响应速度，可实现快速、平滑的线性转换。此外，位置控制和电流控制可实时监测机械负载，同时快速调整电流以保持脉图曲线重合率；为了提高稳定性，由于直线电机可进行完全的位置和电流控制，因此它们可更好地处理负载变化并保持稳定性。确保在取脉指力的按压下保证运动压力及幅值；为了降低能耗，由于直线电机可更好地处理动态负载，因此它们通常具有更高的效率。此外，位置和电流控制可以减少在启动和稳态期间电机的功率消耗，降低电机工作温度。

如图5所示，指模组件12为分别对应寸、关、尺穴位设置的三个位于底座128内的条形结构。其中一种指模组件12的透视结构如图6所示，该指模组件12包括一设置在底座128内的压力传感器124、一位于压力传感器124上的条状的指模座121、若干由指模座121的侧壁向顶部连通的流道127、设置在流道127输入端的位于指模座121侧壁上的连接端125、位于流道127输出端的阵列点126、设置在指模座121顶部的与流道127的输出端配合的仿生皮肤123（如硅胶），各连接端125上固定有快拧弯头122。指模座121顶部的阵列点排布与采集终端2的柔性阵列传感器2142的电极点一一对应。

同时，为了尽可能的模拟手腕部尺寸，而限制了仿生皮肤123的尺寸设计；为了避免指模座121过高导致向下按压压力传感器124时引起信号偏差，而限制了指模座121的高度；为保证各流道127在指模座121内的走向一致，各流道127的管径一致且不发生干涉，从连接端125的进入方向一致，从而限定了快拧弯头122的安装方向。由于快拧弯头122存在最小尺寸限制，还应保证其安装时不发生干涉。如果将快拧弯头122竖向布置，为避免发生干涉，势必无法将全部快拧弯头122以同时向上或同时向下的方式安装，因而会导致相同液压条件下对仿生皮肤123产生相异的冲力，导致复现精度下降。因此，将快拧弯头122的进液端全部横向布置。为了满足压力传感器124上负载的一致，还应保证各指模座121的重量。在满足上述全部条件的前提下，可能需要对指模座121的结构进行一定程度的变形。如图6a所示的另一种指模座的结构，通过对指模座121减高与加宽，将连接端125的安装位向外凸出（即加宽），从而避免中部与侧部的指模组件12的快拧弯头122相互干涉。为了保证中部指模座121与侧部指模座121的重量相当，而对中部的指模座121进行了减高设计。

通过上述改型设计，可以实现宽窄交错的安装方式，使快拧弯头122在有限的空间内高密度安装，大幅减小产品体积，优化管路排布。通过体积计算及钻孔调节重量重心，使两种复现指模座121统一重量，避免对指模下部的压力传感器124造成影响，保证浮中沉指力的精确反馈。

复现终端1的阵列点126、音圈电机组件13与采集终端2的柔性阵列传感器2142采用了一一对应的方式完成脉象的采集与复现过程。具体而言，各阵列点126分别由完全独立的音圈电机组件13驱动，各音圈电机组件13分别与相对独立的液压油箱16连通。图2所示仅仅是为表述复现终端1结构的一种示意，并非实际的部件数量。当其中一个采集指组件214的柔性阵列传感器2142获取如图7c所示的波形信号后，通过终端设备（如智能手机）的无线通讯模块（图中未示出）传输至网关板141，数据解码后由上位机主板143发送至相应音圈电机组件13的驱动板132，再由驱动板132向线圈131输出驱动电流，线圈131在驱动电流的作用下带动盖体137沿线性导轨134动作，进而带动往复式液压缸135的阀杆1351动作，使阀杆1351在伸展或收缩时，以不同的力度向指模组件12泵入液压油，进而在仿生皮肤123的相应阵列点126上产生波动起伏。其他阵列点126同步动作后产生如图7b所示的幅值波动。图7b所示为一种理想状态下的密集阵列点126的应用示意，实际应用时出于成本与整机重量考虑，在阵列点126数量较少时，仍符合某行阵列点126在零至最大幅值范围内波动，其他行的阵列点126在零至小于该最大幅值的范围内波动，并且由中部行向上下两侧最大幅值递减的规律。

如图8所示的本发明其中一种实施方式。采集终端2包括滑动卡接的脉象采集部21和可穿戴部22。其中，可穿戴部22在现有的可调腕带223的基础上，改为了双侧拉紧结构，并以相对设置的方式分别将取脉框组件225和红外灯模块224相对设置在可调腕带223的上下两端，红外灯模块224设置在可滑动灯盒221内。取脉框组件225上桡动脉侧设有取脉口2251，取脉框组件225通过沿桡动脉方向设置的一对线性滑道2252与脉象采集部21的采集座212滑动配合。取脉框组件225靠近手掌的一侧还设有用于配合手掌根部的弧形内凹2254。

如图9~11所示的本发明的另一种实施方式，可穿戴部22采用了单侧拉紧结构，采集座212与取脉框组件225之间通过自锁件216卡接在自锁凸起2253上。其中，自锁件216可采用现有技术中的结构，例如市售的按压弹簧卡扣。通过弹簧和弹性卡扣（图中未示出）的相互配合，使自锁件216在锁定与解锁两种工作状态之间切换。从而可将脉象采集部21快速卡接到取脉框组件225上，或从取脉框组件225上快速取下。

脉象采集部21包括作为主体支撑架构的采集座212、保护壳211、作为主控部分的主控板219、（锂）电池215、用于采集脉象信号并排设置的三套采集指组件214、用于配合红外灯模块224的红外相机218、用于配合自锁凸起2253的自锁件216、用于配合采集指组件214的齿轮2141的齿条217、一对用于限位采集指组件214上下行程终点的设有拨片2131的限位模块213。主控板219上设有主控按键2191、导光柱2192以及用于充电或传输数据的USB接口（图中未标记）。

多个导光柱2192作为状态指示灯，亦可采用多颜色的单指示灯，用于实施显示当前的压力状态、数据传输状态、电池电量等信息。例如，当指示灯高频闪烁时，表示数据正在传输；低频闪烁时，表明获取采集数据异常、网络连接异常、蓝牙连接异常等错误状态；红色指示灯常亮时，表示电量不足；绿色指示灯常亮时，表示状态良好。上述指示状态同时反映在手机APP中。

采集指组件214包括电机组件2145、设置在其输出端的齿轮2141、用于相邻采集指组件214配合的电机托架2144、设置在底部的柔性阵列传感器2142和硅胶指模2143。其中，硅胶指模2143覆盖在柔性阵列传感器2142上。

使用时，首先通过可视化定位的方法定位桡动脉后，将脉象采集部21固定在可穿戴部22上。（详细步骤见后文的使用方法）采集座212内限位有与采集指组件214数量对应的齿条217，当电机组件2145驱动齿轮2141旋转时，采集指组件214整体可沿齿条217的竖直方向动作，从而将底部的硅胶指模2143抵靠在患者腕部，根据按压力度向柔性阵列传感器2142反馈强度不同的脉象信号。当复现终端1的医生通过向下按压仿生皮肤123时，位于指模座121底部的压力传感器124接收到压强信号后，通过网关板141发送至主控板219，主控板219驱动电机组件2145从而带动采集指组件214产生与复现终端1力度相应的动作，用以高精度模拟面对面诊脉的情景。

该取脉手法主要用于采集指组件214的自动取脉，通过在寸关尺脉位上逐级增压的方法，直至得到该阵列传感器内所能获得的最大波幅范围为止。如图13所示，具体取脉方法包括以下步骤：

步骤S1，定位并覆盖桡动脉：通过视觉或手指触觉定位桡动脉搏动范围，将寸关尺三部的采集指组件214置于桡动脉上方，使各柔性阵列传感器2142覆盖桡动脉的搏动范围（本实施例以4*6个交错设置的阵列传感器为例）；

步骤S2，获取最佳取脉压力：

步骤S21，生成脉势图：将柔性阵列传感器2142检测到的幅值信号通过时域分析和频域分析结合生成二维（时间-脉幅）（图14）和三维矢量图（时间-脉幅-频率）（图15），柔性阵列传感器2142在25~250g测量寸关尺三部的脉势图变化；寸关尺三部同时按照逐步递增压力值取脉，以模仿临床医生总按的取脉手法；

步骤S22，确定最佳取脉压力：从寸关尺各部连续五个脉势图幅值最高、无基线漂移的取脉压力值；具体为：以多周期等值递增的方式逐渐提高压力值直至在某一周期内获得最大的脉幅范围；压力增幅为15~35g，周期时长为3~8s，测量周期为两个以上；

步骤S3，各柔性阵列传感器2142在其最佳取脉压力值下以同步或异步的方式取脉，取脉时长为20~40s，最佳取脉图以连续五个脉势图幅值最高、无基线漂移、无偏差为基准；

同步取脉模拟寸关尺三部总体浮中沉取脉及三部在最佳取脉压力值下的总按；

异步取脉模拟寸关尺三部总体浮中沉取脉及三部在最佳取脉压力值下的单按；

步骤S4，生成最佳脉势图：记录步骤S2中整体最佳脉势图在不同按压压力下的脉幅趋势变化，得到三维脉势图，记录步骤S3中寸关尺三部最佳脉势图。

记录不同压力值脉幅的变化曲线，旨在确定脉象要素中的脉位、脉力、脉势，分别记录三部最佳脉势图，从二维及三维角度对脉长、脉宽、流利度、紧张度进行分析。

综上所述，本实施例不仅包括了寸关尺三部同步取脉，从而辨别其脉位、脉力、脉势，更从中提取出各部最佳取脉压力下的最佳脉势图，从而对脉象的其余因素进行分析测量，其采集手法更接近临床，且操作时间较短，患者可耐受，简单便携，适用于临床。

步骤S1，将采集终端2的脉象采集部21通过蓝牙连接到显示终端，如智能手机、平板或集成在脉象采集部21上的显示模块等。出于降低成本的考虑，本发明的附图所展示的实施例中脉象采集部21上均未集成显示模块。将可穿戴部22佩戴在一只手腕上，将取脉口2251靠近桡动脉，将寸关尺脉位置于取脉口2251中，掌心朝上，将红外灯模块224放置在手腕底部，使用手机APP打开红外灯模块224；

步骤S2，另一只手握持调整采集座22，将其底部红外相机218照射取脉口2251，并通过显示终端实时观察桡动脉的显影位置；

步骤S3，根据显示终端上的显影图像，将取脉框组件225的弧形内凹2254在贴近手掌的情况下沿手掌根部旋转，以调整取脉口2251的位置，使桡动脉位于取脉口2251中心，手机端或采集座22通过语音、指示灯或消息通知的方式提示取脉口2251已位于正确位置，通过自锁凸起2253和自锁件216的自锁配合将脉象采集部21卡接在取脉框组件225上，或通过线性滑道2252将脉象采集部21滑动卡接在取脉框组件225上，即可开始脉象采集。

步骤S2中的桡动脉的检测方法，包括以下步骤：

步骤P1，获取原始图像：通过红外相机218照射位于取脉口2251内的手腕皮肤，实时获取红外原始图像图12（图中标注仅作为标识与说明，图像采集时并不存在相应标注内容。）；

步骤P2，校正图像：

步骤P21，定位桡侧和尺侧：取脉框组件225的尺侧预先设置用于校正原始图像方位的特异性定位点（本实施例为两个圆形点位），提高定位精度与定位速度。还可以采用其他形状，或增减定位点数量，只要能实现快速定位取脉口2251位置的方式均可。通过边缘检测算法例如Canny算法与霍夫变换算法定位特异性定位点；

步骤P22，定位取脉口2251：继续利用边缘检测算法识别得到矩形区域；

步骤P23，旋转校正：根据矩形位置与特异性定位点得到校准的水平线，确定图像的旋转角度后，旋转校正后，裁切步骤P22中获取的矩形区域。例如，在程序中设定条件，旋转图像直至将特异性定位点的中心连线旋转至水平，并根据定位点连线的长度计算取脉口2251的位置；

步骤P3，清晰化矩形区域ROI边界：采用拉普拉斯滤波器进行两次边缘清晰化，分别得到图12b（上）、图12b（下），拉普拉斯算子（式1）采用四邻域卷积核（式2）；

式（1）/>式（2）

步骤P4，标记动脉血管：

步骤P41，二值化：对图12b（下）二值化处理后，得到图12c；

步骤P42，骨骼提取：利用Zhang-Suen's Algorithm算法对图12c提取骨骼得到图12d，获得多个连通区域A~D；

步骤P43，定位最长路径：对图12d中的各连通区域使用DFS深度优先算法找到最长的路径L(i)；

步骤P44，定位桡动脉：根据预设长度阈值La<2.73cm比较Li与La，对图12d中最长路径小于阈值的区域做剪枝处理（图12d中的标注区域），判断图12d中的区域A为桡动脉。通常情况下，桡动脉长度为2.73cm~4.10cm，虽然桡动脉长度根据不同人的情况各有差异，但是为了保险，取长度阈值La=20mm判断是否为桡动脉血管；

步骤P5，标记桡动脉：将图12d的路径用生成多个微小的矩形，矩形数量为n，微小矩形取当前像素点相邻的三个像素点如图12f所示。将每个矩形在图12d上输入给Grabcut算法得到选择的区域S(i)将得到S(1)∪S(2)∪...∪S(n)=S将S标记后得到图12g；

步骤P6，图像还原：将图12g还原至图12中，并输出到显示终端。

如图16所示，脉象采集与复现系统，包括复现终端1、采集终端2、服务器终端，采集终端2与复现终端1之间可通过C/S架构直接建立数据传输通道，将采集终端2（患者端）作为服务端，实时向作为客户端的复现终端1（客户端）发送脉象数据，复现终端1通过若干可将波形信号转换为起伏的复现点，将与采集终端2的柔性阵列传感器2142一一对应的方式复现脉象数据，完成脉象复现。

为了建立智能脉象采集系统的数据集，则需要采集不同年龄不同脉象的数据样本。此时，以服务器终端为中转建立数据传输通道，截取特定时长的重复性的脉象数据实时上传至服务器。采集终端2采集的脉象信号由柔性阵列传感器2142获取，各采集点获取的数据为时间-脉幅构成的二维数据，或由时间-脉幅-采集频率构成的三维数据。采集终端2侧通过蓝牙模块将脉象数据发送至智能设备后，由智能手机或平板等智能设备发送至服务器终端。将服务器终端的脉象数据或/和诊断结果下载至复现终端1。如图15所示，在复现终端1的智能设备上，将时间-脉幅构成的二维数据，或由时间-脉幅-采集频率构成的三维数据还原成更为直观的图形结果，从而实现了脉象的实时信号采集或者在无需医生诊断的情况下直接获取脉诊结果。

具体而言，服务器终端包括：

通讯模块，用于接收采集终端2上传的脉象数据或/和向复现终端1发送诊断结果；

数据库模块，用于存储由采集终端2上传的二维或三维脉象数据；

深度学习模型模块，用于加载脉象诊断模型并且将采集终端2上传的脉象数据返回诊断结果；

脉象数据标注模块，用于脉诊模型的监督训练；

模型训练模块，用于将标注完成的数据处理为脉象诊断模型。

附图标记说明：1 复现终端、11 面板组件、111 摄像头、112 触摸屏、113 麦克、114 电源按钮、115 喇叭、12 指模组件、121 指模座、1211 连接部、122 快拧弯头、123 仿生皮肤、1231 排气口、124 压力传感器、125 连接端、126 阵列点、127 流道、128 底座、129单点复现油腔、13 音圈电机组件、131 线圈、132 驱动板、133 永磁体、134 线性导轨、135往复式液压缸、1351 阀杆、1352 阀片、136 三通式快拧接头、137 盖体、1371 快装结构、1372 快装间隙、138 直线电位器、139 基座、14 电控组件、141 网关板、142 AC-DC电源转接板、143 上位机主板、15 抽屉式安装支架、16 液压油箱、161 电磁阀组、162 液位传感器、163 呼吸阀；

2 采集终端、21 脉象采集部、211 保护壳、212 采集座、213 限位模块、2131 拨片、214 采集指组件、2141 齿轮、2142 柔性阵列传感器、2143 硅胶指模、2144 电机托架、2145 电机组件、215 电池、216 自锁件、217 齿条、218 红外相机、219 主控板、2191 主控按键、2192 导光柱、22 可穿戴部、221 可滑动灯盒、223 可调腕带、224 红外灯模块、225取脉框组件、2251 取脉口、2252 线性滑道、2253 自锁凸起、2254 弧形内凹。

Claims (7)

1.一种脉象采集与复现系统，包括复现终端(1)、采集终端(2)、服务器终端，其特征在于：

采集终端(2)与复现终端(1)之间以C/S架构直接建立数据传输通道或以服务器终端为中转建立数据传输通道，将采集终端(2)或服务器终端的数据传输至复现终端(1)；

服务器终端包括：

通讯模块，用于接收采集终端(2)上传的脉象数据或/和向复现终端(1)发送诊断结果；

数据库模块，用于存储由采集终端(2)上传的二维或三维脉象数据；

深度学习模型模块，用于加载脉象诊断模型并且将采集终端(2)上传的脉象数据返回诊断结果。

2.根据权利要求1所述的脉象采集与复现系统，其特征在于：采集终端(2)采集的脉象信号由柔性阵列传感器(2142)获取，各采集点获取的数据为时间-脉幅构成的二维数据，或由时间-脉幅-采集频率构成的三维数据。

3.根据权利要求2所述的脉象采集与复现系统，其特征在于：采集终端(2)侧通过蓝牙模块将脉象数据发送至智能设备后，由智能设备发送至服务器终端。

4.根据权利要求1或2或3所述的脉象采集与复现系统，其特征在于：复现终端(1)通过若干可将波形信号转换为起伏的复现点，将与采集终端(2)的柔性阵列传感器(2142)一一对应的方式复现脉象数据。

5.根据权利要求4所述的脉象采集与复现系统，其特征在于：采集终端(2)的柔性阵列传感器(2142)的各采集点和复现终端(1)的各复现点呈一一对应的交错式分布。

6.根据权利要求5所述的脉象采集与复现系统，其特征在于：服务器终端还包括脉象数据标注模块，用于脉诊模型的监督训练。

7.根据权利要求5所述的脉象采集与复现系统，其特征在于：服务器终端还包括模型训练模块，用于将标注完成的数据处理为脉象诊断模型。