專利名稱：智能中醫(yī)脈診系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種中醫(yī)脈診設備，尤其涉及一種智能中醫(yī)脈診系統(tǒng)。
背景技術：
中醫(yī)脈診歷史悠久、內容豐富，是我國傳統(tǒng)醫(yī)學中最具特色的一項診斷方法，但由于"脈理精微，其體難辨，在心易了 ，指下難明"，長期以來影響著脈學的客觀化和科學化的發(fā)展。在探索傳統(tǒng)的寸、關、尺三部診脈方面，通過臨床測試發(fā)現寸口脈分配臟腑有一定的臨床意義。但都存在一定的問題，主要原因在于對非平穩(wěn)隨機信號獲取、分析、識別理論和技術的缺陷與不足。 現有技術中，中醫(yī)脈診系統(tǒng)采用單點采集脈象，采用小波變換、模式識別系統(tǒng)對信
號進行處理，來彌補對非平穩(wěn)隨機信號獲取、分析、識別理論和技術的缺陷與不足。 如圖1所示，其對脈搏信號處理過程是應用傳感器把脈搏信號轉化成電信號，采
用默認閾值對信號進行消噪處理，利用小波變換提取脈象的特征參數，再對脈象特征值進
一步神經網絡優(yōu)化、模識識別，并查詢調用數據庫，最終在觸摸屏上顯示診斷結果。
上述現有技術至少存在以下缺點 單點采集脈象不能模仿人手指立體曲面的真實形狀，因此丟失部分疾病信息；另外，單點醫(yī)用脈搏壓力傳感器的輸出信號十分微弱，容易受到干擾信號的影響，脈搏信號經壓力傳感器到A/D轉換一系列處理過程，采集的準確率將大大降低，又因為小波變換、模式識別、神經網絡優(yōu)化、及專家系統(tǒng)等運算復雜，系統(tǒng)的運算速度和精度較低，很難達到實時性、準確性的要求。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種能實時、準確實現診脈的智能中醫(yī)脈診系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現的 本發(fā)明的智能中醫(yī)脈診系統(tǒng)，包括由多個微橋傳感器標準單元布置成的微橋傳感器陣列，所述微橋傳感器陣列中，相鄰兩個微橋傳感器標準單元之間的距離自中心向邊緣呈指數型分布。 由上述本發(fā)明提供的技術方案可以看出，本發(fā)明所述的智能中醫(yī)脈診系統(tǒng)，由于包括由多個微橋傳感器標準單元布置成的微橋傳感器陣列，所述微橋傳感器陣列中，相鄰兩個微橋傳感器標準單元之間的距離自中心向邊緣呈指數型分布。符合實際脈搏信號強度分布是中間強而且密集，而邊緣弱而且稀疏，且信號傳輸符合一定的指數規(guī)律的特點，能實時、準確實現中醫(yī)診脈。


圖1為現有技術中醫(yī)脈診系統(tǒng)的信號處理流程圖； 圖2為本發(fā)明中陣列式微橋傳感器的具體實施例的結構示意 圖3為本發(fā)明中讀出電路的具體實施例的原理框圖； 圖4為本發(fā)明中主控芯片的具體實施例的原理圖； 圖5為本發(fā)明中主控芯片內部總線的具體實施例的原理圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的智能中醫(yī)脈診系統(tǒng)，其較佳的具體實施方式
是 包括由多個微橋傳感器標準單元布置成的微橋傳感器陣列，所述微橋傳感器陣列中，相鄰兩個微橋傳感器標準單元之間的距離自中心向邊緣呈指數型分布。
所述的指數型分布可以包括 從所述微橋傳感器陣列的中心向邊緣數起，第一個微橋傳感器標準單元距陣列中心的距離為2°，第二個微橋傳感器標準單元距第一個微橋傳感器標準單元的距離為2、第三個微橋傳感器標準單元距第二個微橋傳感器標準單元的距離為22，第四個微橋傳感器標準單元距第三個微橋傳感器標準單元的距離為23，依次類推。
也可以采用其它的指數型分布。 所述微橋傳感器陣列可以為方形陣列或圓形陣列等。比如，采用8X8的方形陣列。 所述微橋傳感器陣列連接有讀出電路，所述讀出電路可以包括依次連接的積分放
大電路、采樣保持電路、輸出緩沖電路、多路傳輸電路、A/D轉換電路等。 本發(fā)明的智能中醫(yī)脈診系統(tǒng)包括主控芯片，所述主控芯片包括一顆核心處理器和
多顆協(xié)處理器，所述協(xié)處理器通過內部總線與核心處理器交互信息。 比如，所述協(xié)處理器有4顆，分別用于實現以下數據處理 小波變換、模識識別、神經網絡優(yōu)化、專家系統(tǒng)。 所述內部總線可以包括多條平行設置的數據通道，多條通道中相鄰通道之間的數據傳輸方向相反。 本發(fā)明的中醫(yī)脈診的智能系統(tǒng)，針對脈搏信號的特點，提出了使用陣列式微橋傳感器的方法，該陣列間距不是統(tǒng)一的，根據脈搏信號的特點，設計出間距為指數型規(guī)律分布的陣列，尤其適用于感應脈搏信號；陣列式傳感器可以設置傳感器的參比，消除由單點測量而帶來的偶然誤差，系統(tǒng)分析軟件還可以對陣列式傳感器獲得的信號同時進行多成分分析，從而大大地提高工作效率；實際脈搏信號強度分布是中間強而且密集，而邊緣弱而且稀疏，且信號傳輸符合一定的指數規(guī)律，本發(fā)明中傳感器陣列中各采集點的設計也符合這個指數分布規(guī)律。 本發(fā)明針對信號處理系統(tǒng)的要求，設計了帶有多顆協(xié)處理器的高性能CPU，提高了系統(tǒng)的運算速度。 下面通過具體實施例，并結合附圖，對本發(fā)明進行詳細的描述
陣列式微橋傳感器的具體實施例，如圖2所示 在不影響測量精度的情況下，為了減少采樣點數，依據脈搏振動強度從中心向外以指數形式衰減，把傳感器設計為8X8陣列式、中間密度大、邊緣密度小的結構。
由于成人寸、關、尺動脈的直徑大約4mm左右，手指面積約為lcm、脈搏振動強度從中心向外以指數形式衰減。為實現物體表面多點大面積物理量的同時測量，將微橋傳感器
4陣列設計成8X8陣列式的中間密度大、邊緣密度小結構。 整個傳感區(qū)域面積為10mm左右，設d為距離單位，單個微橋傳感器標準單元的尺 寸約為2X2d左右，則距離單位d通過(1)式得出
2d(l+2丄+22+23+2) " 10mm
d " 0. 29412mm (1) 為方便加工d取O. 3mm，則微橋傳感器陣列的外形尺寸約為10. 2mmX 10. 2mm。又在 傳感區(qū)域外留出0. 5mm的邊緣區(qū)域，所以整個陣列式微橋傳感器的尺寸為11. 2X11. 2mm。
制作過程中，可以首先設計微橋傳感器陣列標準單元，然后將標準單元擴展，形成 8X8陣列結構，并用引線互連，最后將引線引出到壓焊塊。標準單元間拓撲結構的設計中， 每個單元塊有兩個引腳，擴展成為8X8的陣列。
讀出電路的具體實施例，如圖3所示 由于傳感器在脈搏信號作用下會有電荷產生，這個電荷量很小不能直接測量，必 須經信號放大裝置將電荷量轉化為電壓量才能進行采集，所以讀出電路應該含有積分放大 器。脈搏信號非常微弱，易受電磁干擾，需要把A/D轉換器集成到讀出電路中，把易受電磁 干擾的模擬輸出信號轉為抗干擾能力強的數字信號，以提高系統(tǒng)的整體性能，還可以簡化 陣列與系統(tǒng)的接口。同時脈搏信號是隨時間變化的，而在轉換過程中如果信號電平有改變， 轉換結果會與指定瞬時的模擬信號有較大誤差。為了減少誤差，在積分放大器后集成一個 采樣保持電路(S/H電路)，當"采樣"指令到達時，開關S接通電路進入采樣模式，S/H電路 的輸出與輸入信號一同改變。當"保持"指令到達時，開關S斷開，電容器C上的電壓及S/ H電路輸出電壓均保持在"保持"指令到達瞬間的模擬信號值。并串轉換后由一條輸出線輸 出，每列輸出需要一定的驅動能力，因此用一級源隨器構成的串音緩沖器不僅可以降低行 與行、列與列之間的信號串擾，并可以驅動較大的引線負載。把由源隨器構成串音緩沖級電 路的電流源偏置外接，可適當調整驅動電流的大小和輸出電壓擺幅。所以讀出電路應包含 積分放大、采樣保持、輸出緩沖、多路傳輸、A/D轉換等。 由于病理的復雜性，有時需要在平面陣列中任意開窗口 ，仔細觀察感興趣的局部 信息，為了實現此功能，把順序掃描的移位寄存器改為隨機地址發(fā)生器，正如對計算機內存 尋址的隨機地址發(fā)生器一樣。
主控芯片的具體實施例 主控芯片對所得信號進行數據處理，主要包括四部分
1、小波變換 ①采用小波函數sym8對信號進行默認閾值消噪處理；
②利用小波變換得到信號最佳時域分辨率和頻域分辨率； ③采用小波分析把脈象信號不同頻率段的信息抽取出來，來描述脈象信號的特 征； ④測定脈象的周期； ⑤采用小波基函數dbl小波提取脈象時域特征參數。 ⑥按能量計算公式^ =1>,,計算各尺度上的能量。用于下一步神經網絡的脈象 辨識。
2、模識識別 ①構建合理的神經網絡結構。反復運用正向傳播過程和誤差反向傳播過程，進行 網絡學習。由于對數S形函數將神經元的輸入范圍(-①，+①)映射到(0， +1)，并且該函 數可微，所以以對數S形傳遞函數為傳遞函數，并在訓練中加入動量因子，采用自適應調節(jié) 學習率。 ②為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性選取較小的學習速率，采用加入動量項的學習速率自適應 調整的策略，克服學習算法的收斂速度慢。 ③以脈象的頻譜2能量新特征值作為神經元的輸入，提高對未訓練過樣本的分類 正確率。頻譜2能量特征，選取小波變換后各尺度的能量作為輸入(1)總的頻譜能量；(2) 信號基頻；(3)局部極大能量所在頻率的間隔的差異；(4)第一次出現局部極大能量值；(5) 第二次出現局部極大能量值。
3、神經網絡優(yōu)化 ①進一步通過模糊神經網絡對脈象信號分類識別的模糊推理過程進行優(yōu)化，通過 對隸屬函數類型的客觀化確定和模糊推理規(guī)則進行權重調節(jié)方式，提高脈象分析結果的可 信度。 ②進一步通過模糊神經網絡的學習，適應脈象信號數據集的變化；通過脈象模糊 輸入變量隸屬度類型范圍和權值調節(jié)、模糊規(guī)則權值調節(jié)和模糊規(guī)則的增減、聚合，提高脈 象模糊分類的準確度。 ③采用模糊神經網絡聚類算法，更準確地確定變量值范圍，客觀化地選擇隸屬函 數類型和計算相應隸屬函數的參數值。并使用模糊神經網絡的局部學習算法，完成模糊推 理規(guī)則進行權重調節(jié)，提高脈象分析結果的可信度精度，同時隨著數據集的擴展學習新的 模糊推理規(guī)則。
4、專家系統(tǒng)。 由上述分析可知數據處理主要分為四部分，且每一部分的運算量都很大。 如圖4所示，為提高系統(tǒng)的運算速度，系統(tǒng)集成5顆處理核心，其中4顆為協(xié)處理
器，另外一顆PPE具有現代處理器所具有的完整功能。 PPE中含有支持實時操作的cache和轉換表，可以對整個芯片的內部資源進行管 理，提高運算速度，降低功耗。PPE通過存儲映象輸入/輸出(匪IO)控制寄存器，啟動DMA 請求協(xié)處理器工作，還可以支持與協(xié)處理器通信；同時允許多路并行操作系統(tǒng)運行，并通過 總線控制支持。因而，系統(tǒng)在進行簡單的數據采集、氣泵控制時，可通過軟件控制使其它協(xié) 處理器處于睡眠狀態(tài)；進行小波變換、模式識別、神經網絡優(yōu)化時，可通過軟件啟動一個或 幾個協(xié)處理器。 由于DSP芯片的內部采用程序和數據分開的哈佛結構、具有專門的硬件乘法器、 采用流水線操作、提供特殊的DSP指令、可以快速的實現各種數字信號處理算法，所以在每 個協(xié)處理器中集成一個DSP核心器件。 如圖5所示，協(xié)處理器通過單元內部連接總線EIB(Element Interconnect Bus) 與PPE進行通信。EIB總線由4條128bit帶寬的數據通道組成，為了減少數據通道間的信 號干擾，EIB總線中的數據通道為平行或者垂直的，并且使這4條通道中相鄰通道之間數據 傳輸方向是不同。
由于驅動不同的內存需要，PPE與EIB接口處有兩個不同的高速緩沖存儲器L1 用于指令和數據和512kB的標準L2。 32kB的Llmacro由兩輸入伴隨寄存器構成，由圖可 知，LI由3層循環(huán)構成，第一層循環(huán)是總地址解碼器，第二層循環(huán)執(zhí)行陣列存取，第三層循 環(huán)進行最后的奇偶校驗、數據格式排版、及L1最終的線路選擇；L2cache為由4個獨立的 1024X 140macros構成的8路聯(lián)合512kB高速緩存寄存器，為了降低功耗，選擇在陣列存取 前解碼。 本發(fā)明采用微橋傳感器標準單元，膜片的形狀為具有高靈敏度的正方形，提高系 統(tǒng)的測量精度；傳感器陣列分布設計為中間密度大、邊緣密度小的結構，擴大了測量的范 圍，提高了測量的精度，減少了采樣點的數目；為提高系統(tǒng)的運算速度，系統(tǒng)提出采用使用 協(xié)處理器的方法在CPU集成5顆處理核心的方法。速度快、精度高，能實時、準確實現中醫(yī) 診脈。 以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕
權利要求
一種智能中醫(yī)脈診系統(tǒng)，其特征在于，包括由多個微橋傳感器標準單元布置成的微橋傳感器陣列，所述微橋傳感器陣列中，相鄰兩個微橋傳感器標準單元之間的距離自中心向邊緣呈指數型分布。
2. 根據權利要求1所述的智能中醫(yī)脈診系統(tǒng)，其特征在于，所述的指數型分布包括從所述微橋傳感器陣列的中心向邊緣數起，第一個微橋傳感器標準單元距陣列中心的距離為2°，第二個微橋傳感器標準單元距第一個微橋傳感器標準單元的距離為2、第三個微橋傳感器標準單元距第二個微橋傳感器標準單元的距離為22，第四個微橋傳感器標準單元距第三個微橋傳感器標準單元的距離為23，依次類推。
3. 根據權利要求2所述的智能中醫(yī)脈診系統(tǒng)，其特征在于，所述微橋傳感器陣列為方形陣列或圓形陣列。
4. 根據權利要求3所述的智能中醫(yī)脈診系統(tǒng)，其特征在于，所述的方形陣列為8X8的方形陣列。
5. 根據權利要求1至4任一項所述的智能中醫(yī)脈診系統(tǒng)，其特征在于，所述微橋傳感器陣列連接有讀出電路，所述讀出電路包括依次連接的積分放大電路、采樣保持電路、輸出緩沖電路、多路傳輸電路、A/D轉換電路。
6. 根據權利要求5所述的智能中醫(yī)脈診系統(tǒng)，其特征在于，包括主控芯片，所述主控芯片包括一顆核心處理器和多顆協(xié)處理器，所述協(xié)處理器通過內部總線與核心處理器交互信息。
7. 根據權利要求6所述的智能中醫(yī)脈診系統(tǒng)，其特征在于，所述協(xié)處理器有4顆，分別用于實現以下數據處理小波變換、模識識別、神經網絡優(yōu)化、專家系統(tǒng)。
8. 根據權利要求7所述的智能中醫(yī)脈診系統(tǒng)，其特征在于，所述內部總線包括多條平行設置的數據通道，多條通道中相鄰通道之間的數據傳輸方向相反。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種中醫(yī)脈診的智能系統(tǒng)，包括由多個微橋傳感器標準單元布置成的微橋傳感器陣列，微橋傳感器陣列中，相鄰兩個微橋傳感器標準單元之間的距離自中心向邊緣呈指數型分布。符合實際脈搏信號強度分布是中間強而且密集，而邊緣弱而且稀疏，且信號傳輸符合一定的指數規(guī)律的特點，能實時、準確實現中醫(yī)診脈。主控芯片包括一顆核心處理器和多顆協(xié)處理器，多顆協(xié)處理器通過內部總線與核心處理器交互信息，提高了系統(tǒng)的運算速度。
文檔編號A61B5/00GK101773385SQ20101003452
公開日2010年7月14日 申請日期2010年1月19日 優(yōu)先權日2010年1月19日
發(fā)明者姜巖峰 申請人:北方工業(yè)大學