基于系统辨识技术的中医脉诊测试仪及其使用方法与流程

专利2022-05-10  1



1.本发明涉及中医技术领域,尤其涉及基于系统辨识技术的中医脉诊测仪及其使用方法


背景技术:

2.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性研究,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),然后做对等特征值研究,寻找桡动脉的压力曲线特征与脉的对应关系,在频域或时域对信号做特征量分析,这基本是心电图疾病分析对应相关曲线的延续,往往会落入脉搏波和病的相互对应关系的分析上,与中医所描述凭脉辩证、整体观的思想相去甚远;后续发展出分析浮沉脉的取法

波高曲线图,用于辨识浮脉和沉脉,这基本是脉象分析的较大突破,这种分析方法是工业领域对动态系统分析的一种方法。在控制领域也在广泛使用,但主要的缺点是有量纲,人的体型大小差异较大,有胖子的细脉是瘦子的宏脉的说法,不利于各种体型的人横向比对。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。
3.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,只是用机器取代人指而,并无太多新意。无法对目前的脉像做出合理的分析,,同时目前的中医专业技术人员认为这种压力波根本不能从中医的整体观角度认识分析人体,目前所能找到专利和文件所表述的研究方法都无法给出中医脉象用于辩证的基于现代科学合理的解释。上面所谈到数种脉象测量分析技术有个最致命的缺陷是,所观测的是手腕桡动脉的物理参数,无法从物理和数学上证明其代表人体的整体状态。现有的产品目前主要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、光电式传感器都是单独从信号分析角度去分析,中医的古脉诊古人表达的是系统观念,中医最基础的凭脉辩证没有物理学原理和数学表达公式,只是经验学说或说是先验知识。由于学习诊脉的师承不同,医生对脉象的感觉千差万别,极不利于中医的发展和传承。同时由于近百年现代医学的发展我们已经清晰的知道仪器的设计必须有物理原理做为研发基础,如无物理理论基础、研发中医仪器基本是个空中楼阁,这也是目前基于纯中医思想的医疗仪器所面临的问题。也是目前中医现代化所面临的最大障碍。


技术实现要素:

4.基于背景技术存在的问题,本发明提出了一种全新的基于系统辨识技术的中医脉
诊测试仪及其使用方法
5.本发明提出的基于系统辨识技术的中医脉诊测试仪及其使用方法,包括压力采样系统、输出信号检测组件、输入信号检测组件、数据分析处理工作站,其特征在于,所述压力采样系统检测探头包括压力传感器,基于m系列随机代码或m系列伪随机代码模型的采样系统,解释为压力采样系统的采样节拍可控,可基于m系列随机代码或m系列伪随机代码驱动采样系统,采集桡动脉压力值。根据获得的输入输出数据,测量脉象、分析脉象引入现代控制理论中动态系统辨识技术,把脉象辨识为一个传递函数模型,解释为脉象的数学模型算法为基于系统辨识理论模型算法;通过传递函数模型阶跃响应的方法辨识脉象。并在获得的传递函数模型基础上转换成空间状态法的空间状态模型,以阴阳寒热表里虚实为状态变量,以此计算阴阳寒热表里虚实的具体数值。
6.一种基于系统辨识技术的中医脉诊测试仪及其使用方法,包括以下步骤:
7.s1:基于m系列随机代码或m系列伪随机代码模型的采样系统,解释为压力采样系统的采样节拍可控,可基于m系列随机代码或m系列伪随机代码驱动采样系统,采集桡动脉跨壁压压力值.
8.s2:以此为输入输出数据基于系统辨识理论的算法计算其传递函数作为脉象的数学模型。
9.s3:辨别不同脉象的方法为,基于阶跃响应的脉象模型比对归类算法;解释为在获得不同脉象的传递函数基础上,对比分析传递函数的阶跃响应曲线是否在规定的置信区间范围作为判定依据。
10.s4:在解决了脉象的传递函数辨识基础上,通过空间状态法把脉诊的传递函数变化为空间状态函数,通过空间状态函数求解阴阳寒热表里虚实
11.s5:本发明基于的物理理论说明如下,因为在王叔和《脉经》中所记载脉象所涉及物理理论非常繁杂,涉及数个物理专业方向,本发明主要以动态系统辨识和状态空间法的思路来研究脉象。
12.s6:本发明通过引入现代控制理论中系统辨识理论和空间状态法进入中医,作为中医脉诊和辩证的基础理论,利用这两种理论解释脉诊和辩证之间的物理关系,因为相关理论还未公开发表,在原理上可能会引起争议,所以在此处说明一下本发明的物理基础
13.本发明的有益效果为:本发明所描述脉象是无量纲系统动态模型,是国内(包括国际)第一用动态系统模型的方式描述脉象,可以解决浮沉虚实类脉象的测量问题,这是一次脉诊分析算法质的飞跃,这种数学模型便于比较不同体型人的脉象,相比于单独测量桡动脉跨壁压,它测量的结果是一个无量纲的传递函数,表达的是动态特性而非固定物理量,它比较的贴近中医部分脉诊的原始思想。本发明引入的空间状态法巧妙的解决了中医辩证的物理理论基础,把中医辩证和系统状态预估结合了起来,使辩证可以和物理理论结合,这是研究人类生命特性的一种完全不同与现代医学的新方法,是中医伟大学术思想的现代科学描述。
附图说明:
14.图1是本发明提出的基于系统辨识技术的中医脉诊测试仪及其使用方法压力采样系统前视图,
15.图2是本发明提出的基于系统辨识技术的中医脉诊测试仪及其使用方法压力采样系统后视图,
16.图3本发明提出的基于系统辨识技术的中医脉诊测试仪及其使用方法压力采样系统是俯视图,
17.图4本发明提出的基于系统辨识技术的中医脉诊测试仪及其使用方法是压力采样系统仰视图,
18.图5本发明提出的基于系统辨识技术的中医脉诊测试仪及其使用方法压力采样系统是左视图,
19.图6是本发明提出的基于系统辨识技术的中医脉诊测试仪及其使用方法压力采样系统右视图
20.图7本本发明提出的基于系统辨识技术的中医脉诊测试仪及其使用方法数据分析处理工作站结构示意图
21.图8为本发明提出的基于系统辨识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原理图;
22.图9为本发明提出的基于系统辨识技术的中医脉诊测试仪及其使用方法的输出信号检测组件原理图
23.最佳实施方式
24.下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,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。
25.参照图1

9,本发明提出的基于系统辨识技术的中医脉诊测试仪及其使用方法,包括压力采样系统、输出信号检测组件、输入信号检测组件、数据分析处理工作站,其特征在于,所述压力采样系统检测探头包括压力传感器基于m系列随机代码或m系列伪随机代码模型的采样系统,解释为压力采样系统的采样节拍可控,可基于m系列随机代码或m系列伪随机代码驱动采样系统,采集桡动脉压力值。说明书附图1所示1、2两部分为手腕部和肘部的固定装置,为确保桡动跨壁压压力采样的稳定性做的设计。说明书附图5的1为控制压力取数据装置,控制装置的驱动节拍为平直谱,具体实现方法为利用m系列随机代码和伪m系列随机代码做为压力传感器驱动电机驱动节拍,在取压装置平稳期采集压力有效值做为桡动脉跨壁压压力值。
26.参照图5

9,基于系统辨识技术的中医脉诊测试仪及其使用方法,包括以下步骤:
27.s1:基于m系列随机代码或m系列伪随机代码模型的采样系统,解释为压力采样系统的采样节拍可控,可基于m系列随机代码或m系列伪随机代码驱动采样系统,采集桡动脉跨壁压压力值.
28.s2:以此为输入输出数据基于系统辨识理论的算法计算其传递函数作为脉象的数学模型。
29.s3:辨别不同脉象的方法为,基于阶跃响应的脉象模型比对归类算法;解释为在获得不同脉象的传递函数基础上,对比分析传递函数的阶跃响应曲线是否在规定的置信区间范围作为判定依据。
30.s4:对于兼脉的辨识,对所测得脉象的传递函数的阶跃响应曲线是否在标准兼脉脉象传递函数阶跃响应曲线规定的置信区间内,作为兼脉脉象判别依据。可解释为通过数
学模型的阶跃响应是否在兼脉脉象的规定范围内作为兼脉脉象判别的依据。
31.s5:通过上述方法取得桡动脉的传递函数后,通过空间状态法,把桡动脉的传递函数转变成空间状态描述方程,定义阴阳寒热表里虚实八种“证”为空间状态变量,通过求解状态空间方程得到阴阳寒热表里虚实八种状态变量的值。
32.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。
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