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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 人體脈象分析裝置
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 本項(xiàng)目包括電路板的設(shè)計(jì)、程序的編寫、串口的實(shí)現(xiàn)等幾部分。電路板主要是利用Atmega8L單片機(jī)采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，處理得到所需數(shù)據(jù)，為整個(gè)裝置的初始階段做準(zhǔn)備，并將處理好的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在單片機(jī)中，方便提取。串口的實(shí)現(xiàn)主要是利用CH341A芯片將裝置的接口與PC機(jī)的接口連接起來，將所需數(shù)據(jù)從Atmega8L中提取出來傳送至VB界面上。
- 詳細(xì)介紹：
- 一、脈象的形成、發(fā)展 脈象是脈動(dòng)應(yīng)指的形象。中醫(yī)認(rèn)為：心主血脈，心臟搏動(dòng)推動(dòng)血液排入血管，從而形成脈的搏動(dòng)。脈象的形成與心臟的搏動(dòng)、脈道的通利和氣血的盈虧直接相關(guān)。人體的血脈貫通全身，內(nèi)連臟腑，外達(dá)肌表，運(yùn)行氣血，周流布休，故脈象能反映全身臟腑和精氣神的整體狀況。在我國(guó)傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)中的脈診是最具特色的診斷方法和主要組成部分，發(fā)展中積累了豐富的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，具有很深的科學(xué)內(nèi)涵和久經(jīng)考驗(yàn)的客觀效果，發(fā)展成為一門診斷科學(xué)——脈象學(xué)。所謂脈診就是醫(yī)生用手指切按病人有關(guān)動(dòng)脈，以手指觸覺探測(cè)脈搏的脈象，借以了解病情，辨別病癥的診斷方法。它是通過驗(yàn)證望、聞、問、切四診所得的臨床資料，進(jìn)行綜合分析，從而得到完整而正確診斷的主觀指標(biāo)。 隨著中醫(yī)學(xué)的發(fā)展，脈診作為無創(chuàng)傷檢測(cè)手段和方法，已被廣泛地應(yīng)用到臨床和生理指標(biāo)的測(cè)定上。但是，傳統(tǒng)的脈診只是靠不同指法下的指面感覺來分辨脈象，由于缺乏明確的物理含義，加之切脈者的主觀差異，僅用文字和語言描述和記錄脈象，比較抽象模糊，初學(xué)者難以掌握，脈象的鑒別始終不盡人意。而且脈象會(huì)因?yàn)樾詣e、年齡等的不同而存在著差異，但具體的差異在何處僅通過脈診無法客觀、直接地讓人理解。自20世紀(jì)50年代以來，隨著西醫(yī)學(xué)、數(shù)學(xué)、生物力學(xué)、信息工程學(xué)等多學(xué)科在中醫(yī)領(lǐng)域的滲透，中國(guó)脈象信號(hào)處理的理論與方法均有了較大的進(jìn)展，在脈學(xué)理論化，脈診客觀化，臨床診斷和實(shí)驗(yàn)研究等方面開展了大量的工作，取得快速的進(jìn)展?？陀^、準(zhǔn)確地將信號(hào)提取出來并進(jìn)行相應(yīng)的信號(hào)處理、分析已成為當(dāng)前研究的重點(diǎn)，因此，脈診的客觀化是很有現(xiàn)實(shí)意義的。 二、 作品設(shè)計(jì)創(chuàng)意 人體脈象測(cè)試儀根據(jù)傳統(tǒng)中醫(yī)的脈象學(xué)為理論依據(jù)，利用現(xiàn)代技術(shù)、將人體脈象顯示出來，以便分析。目前這項(xiàng)技術(shù)并不十分成熟，特別是對(duì)人體脈象的分析，還處于探索階段。目前對(duì)人體脈象信息的采集，主要有兩種方法，一種是采用振動(dòng)傳感器，提取脈搏的跳動(dòng)。另一種是用紅外傳感器測(cè)血容積的變化。兩種方法各有千秋。本裝置采用第二種方法，利用現(xiàn)有的電腦與單片機(jī)、傳感器相結(jié)合把人體的脈象通過電腦的強(qiáng)大處理功能處理后顯示出來。這套裝置與現(xiàn)有的醫(yī)療器械相比，有更高的性能價(jià)格比。而且，體積小、攜帶十分方便。正因?yàn)楸咎籽b置性價(jià)比高，從而可以讓更多的人參與人體脈象與人體健康狀況之間的關(guān)系的研究。本課題組相信，人類最終能建立人體脈象與人體健康狀況之間的關(guān)系的正確數(shù)學(xué)模型。使“號(hào)脈”不再具有“號(hào)脈者”的主觀性。 三、項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)介紹 本項(xiàng)目全是本科生在課余時(shí)間在指導(dǎo)老師犧牲自己休息時(shí)間的情況下完成的，其中包括電路板的設(shè)計(jì)、程序的編寫、串口的實(shí)現(xiàn)等幾部分。 電路板主要是利用Atmega8L單片機(jī)采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，處理得到所需數(shù)據(jù)，為整個(gè)裝置的初始階段做準(zhǔn)備，并將處理好的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在單片機(jī)中，方便提取。Atmega8L單片機(jī)功能實(shí)用，價(jià)格低廉，能為整個(gè)產(chǎn)品降低成本。 串口的實(shí)現(xiàn)主要是利用CH341A芯片將裝置的接口與PC機(jī)的接口連接起來，將所需數(shù)據(jù)從Atmega8L中提取出來傳送至VB界面上。 程序的編寫是利用課余時(shí)間自學(xué)的VB語言，由于此語言功能強(qiáng)大，且能做出漂亮的界面，所以我組采用了此語言來編寫程序。利用一定的程序代碼將所需的數(shù)據(jù)從Atmega8L直接提取，實(shí)現(xiàn)了儀器夾住手指時(shí)，VB界面上馬上就能準(zhǔn)確顯示人體的脈象。即使被測(cè)者不懂醫(yī)學(xué)知識(shí)，也能判斷出自己脈象的平穩(wěn)狀況，并對(duì)自己健康狀有所了解。 四、脈象裝置顯示圖像的分析 與正常脈象相比,中醫(yī)所述20多種病理脈象被概括為脈率失真、脈位失真和脈形失真3種基本類型。以本脈象裝置儀為研究對(duì)象,并與常脈作對(duì)照,進(jìn)而由圖像分析不同的脈象情況。 常脈圖像 洪脈 本研究結(jié)果所得主要觀點(diǎn)如下: 1)洪脈信號(hào)表征人體血流量較大,細(xì)脈信號(hào)表征人體血流量較小.本研究血流量分析結(jié)果證明,洪脈顯示人體氣血沸騰,血流加速,血管擴(kuò)張;而細(xì)脈則表明失血少血,血壓降低,血管回縮.同醫(yī)學(xué)論述完全一致. 2)洪脈信號(hào)所表現(xiàn)的高能量不僅高于細(xì)脈,而且高于常脈.細(xì)脈信號(hào)能量最低,符合病脈常理;但洪脈屬病理之脈,其能量高于健康人之脈,似與常識(shí)不合.這種現(xiàn)象同我們研究過的浮脈顯示人體能量高于常脈的結(jié)果一致,這是由于病毒的入侵必使患者肌體聚能而產(chǎn)生本能的反抗,致使能量較之常人為高,同時(shí)能量向高頻段擴(kuò)散,全面抵抗病毒的入侵.洪脈信號(hào)表現(xiàn)出高血量、高能量特征,比浮脈有過之而無不及,是因?yàn)閷?shí)熱或風(fēng)濕性疾病致使心臟搏動(dòng)急促有力,血流增多加快,血管飽滿膨脹,脈壓大幅提高.與浮脈表現(xiàn)的疾病初起階段相比,洪脈反映出疾病深度侵入,使患者肌體高度聚能響應(yīng),二者相持相爭(zhēng)達(dá)到相當(dāng)劇烈的程度,表現(xiàn)為病重高熱,但人體還有相當(dāng)實(shí)力,尚未到疾病后期.細(xì)脈信號(hào)表現(xiàn)出低血量、低能量特征,比沉脈發(fā)生在疾病后期的狀態(tài)可能更差.患者肌體耗能過多,能量低于常人,而且越是嚴(yán)重的病人,譜能比越高,能量越向低頻段集中,使能量盡可能重點(diǎn)用于維持心臟搏動(dòng)的基頻,不至于分散于高頻率的多次諧波之中. 3)洪脈、細(xì)脈信號(hào)相位的正負(fù)交變頻繁是人體抗病狀態(tài)激化和危重的標(biāo)志.本研究所取洪脈、細(xì)脈都是病脈信號(hào),與常脈信號(hào)相比,其相位的正負(fù)交變頻繁,同我們沉脈與浮脈相位交變頻繁的研究結(jié)果以及滑脈與澀脈相位交變頻繁的研究結(jié)果相合.如果說沉脈、浮脈信號(hào)相位異常是人體得病的標(biāo)志,那么洪脈、細(xì)脈信號(hào)相位異常則是人體抗病狀態(tài)激化和危重的標(biāo)志.與浮脈信號(hào)有所不同的是洪脈信號(hào)一波多折,大折之中含有小折.這些大小波動(dòng)縮張周期的頻繁,表明人體要集聚更多、以至最大的能量以滿足激烈抗病之急需,不僅滿足基頻段需要,而且向高頻段的多次諧波全面擴(kuò)散.而常脈搏動(dòng)平緩則表明無須透支供給.細(xì)脈信號(hào)的患者長(zhǎng)期體耗,低血、低能量狀態(tài)已無力支撐肌體對(duì)疾病的抗?fàn)?心力衰竭,只得做更加頻繁的小搏動(dòng)維持人體供給,表現(xiàn)為細(xì)脈信號(hào)情 況做出一定的判斷。
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 本產(chǎn)品主要是用于測(cè)量人體的脈搏跳動(dòng)進(jìn)而分析出不同年齡、性別的不同狀況。利用PC機(jī)對(duì)脈象信號(hào)進(jìn)行采集處理，將所得數(shù)據(jù)以圖像的形式顯示在VB界面上。作品的關(guān)鍵是：①制作電路板；②采用USB接口技術(shù)將具體程序燒錄至Atmega8L單片機(jī)；③將燒錄成功的單片機(jī)程序中的數(shù)據(jù)變?yōu)閳D像并顯示在PC機(jī)界面上。可以在此產(chǎn)品的基礎(chǔ)上開發(fā)出對(duì)人類更有意義的醫(yī)療設(shè)備。 技術(shù)參數(shù)： 參數(shù) 最小值 典型值 最大值 單位 工作電壓 5 12 V 工件電流 20 mA 工件環(huán)境溫度 -40 85 oC 儲(chǔ)存環(huán)境溫度 -40 125 oC 輸出幅度 0.2 1 V
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 本作品是在前人成品的基礎(chǔ)上進(jìn)行一定的創(chuàng)新，與現(xiàn)有昂貴的同等指標(biāo)的產(chǎn)品相比，此作品的成本低廉，且可用持續(xù)性好，在技術(shù)上雖略顯粗糙，但可在此作品的基礎(chǔ)上能開發(fā)出更多優(yōu)秀的產(chǎn)品。比如：將此產(chǎn)品與市場(chǎng)上備受青睞的按摩椅相聯(lián)系，可根據(jù)不同人的需求調(diào)節(jié)出適合自己脈搏頻率的震動(dòng)響應(yīng)，并可在此按摩椅上裝入需求者喜愛的音樂。從醫(yī)學(xué)的角度對(duì)于不同性別的脈搏有以下看法:性別差異與脈象存在著密切的相關(guān)性,因此在臨床上診脈的時(shí)候,要注意辨別性別差異對(duì)脈象的影響,多見于男性的是生理性遲脈、緩脈、實(shí)脈的重要特點(diǎn),多見于女性的是生理性數(shù)脈、細(xì)脈的重要特點(diǎn)。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2011年五月在重慶師范大學(xué)榮獲校級(jí)二等獎(jiǎng)
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品，現(xiàn)場(chǎng)演示
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 本作品是將設(shè)計(jì)制作好的電路板和PC機(jī)以及USB和紅外脈搏傳感器連接，通過串口調(diào)試實(shí)現(xiàn)在PC機(jī)上用VB平臺(tái)設(shè)計(jì)出了波形顯示界面顯示脈搏跳動(dòng)的波形。本作品方便，成本低廉，能驗(yàn)證出脈搏的波形會(huì)因性別、年齡、環(huán)境的不同而有所差異。如果能在界面上顯示脈搏波形的同時(shí)能顯示心率，則可以檢查出人的心臟正常情況，及時(shí)檢測(cè)出人的健康狀況。如果這個(gè)問題能解決，我們?cè)O(shè)想把設(shè)計(jì)的裝置與市面上的按摩毯連接起來，實(shí)現(xiàn)人體的脈搏跳動(dòng)來控制按摩毯的振動(dòng)頻率，力求做到脈搏跳動(dòng)頻率與按摩毯的振動(dòng)頻率一致。與市場(chǎng)上的按摩毯相比有不一樣的按摩功能，可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)不同按摩頻率，也可以根據(jù)自己的心率控制按摩，給人更舒適的選擇，更好的利用此裝置為人體的健康服務(wù)。增加的這種按摩方式將會(huì)更受廣大人名群眾的青睞，從而帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益。
同類課題研究水平概述
- 自20世紀(jì)50年代初始,我國(guó)有許多醫(yī)學(xué)界乃至其他學(xué)科的學(xué)者,對(duì)脈學(xué)的理論、脈診客觀化、臨床診斷和實(shí)驗(yàn)研究等方面進(jìn)行科學(xué)研究,開展了大量的工作,做出了艱辛的努力,對(duì)脈象形成的機(jī)制及生理病理意義方面有了較深入的認(rèn)識(shí),為脈診客觀化研究奠定了一定基礎(chǔ)。脈象儀的研發(fā)又是脈診客觀化研究工作的先導(dǎo),它是臨床脈診客觀化的基礎(chǔ)。我國(guó)先后開發(fā)并生產(chǎn)了十幾種脈象儀,主要應(yīng)用于科研和教學(xué),促進(jìn)了脈象客觀化研究。但是由于其種種的局限性,至今未能廣泛應(yīng)用于臨床各個(gè)領(lǐng)域。早在上世紀(jì)50年代就有人應(yīng)用杠桿式脈博描記儀,試圖通過機(jī)械能的作用,直接描記高血壓弦脈脈搏波形,但失真性較大。50年代末,有人研制出以酒石酸鉀鈉壓電晶片為換能器的脈搏描記儀,初步獲得了中醫(yī)弦脈、滑脈、平脈等特征圖形。60年代初研制的“20型三線脈象儀”則能夠?qū)Υ?、關(guān)、尺三部切脈壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)和脈圖測(cè)定。70年代初,中國(guó)科學(xué)院分院利用電子學(xué)的新進(jìn)展研制出BYS-14型脈象儀。80年代初魏韌研制出MTY-A型脈圖儀。1987年,李景唐借鑒以往經(jīng)驗(yàn)研制出MX-5型多功能中醫(yī)脈象儀。2000年上海中醫(yī)藥大學(xué)研制出ZM-Ⅲ型智能脈象儀。近些年來,由于新材料技術(shù)及電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn),以及向醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的滲透,促進(jìn)了脈象信息采集、處理、圖像表述和運(yùn)用等的進(jìn)展,為脈象儀向自動(dòng)化和智能化發(fā)展以及與臨床應(yīng)用相結(jié)合提供了良好的條件。 目前，有關(guān)脈象信號(hào)識(shí)別系統(tǒng)的研究已經(jīng)取得了一系列的研究成果，并且與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，開展了相關(guān)的實(shí)用化研究。但是，它所面臨的挑戰(zhàn)與提高的潛力也是巨大的，系統(tǒng)的性能仍然需要進(jìn)一步的提高，這就需要人們能夠從脈象信號(hào)的特征提取、現(xiàn)有模型的改進(jìn)或者新的模型的提出及一些識(shí)別策略的研究上進(jìn)行長(zhǎng)期的探索。 在現(xiàn)有脈象信號(hào)識(shí)別技術(shù)的基礎(chǔ)上，本課題的研究工作主要比起同類產(chǎn)品來說，其優(yōu)勢(shì)在于：①該儀器造價(jià)、成本低廉,測(cè)試較靈敏:具有一定的檢測(cè)重復(fù)性，使得本儀器可以重復(fù)使用,而且測(cè)得的數(shù)據(jù)具有一定的精度；?界面顯示能模擬出人體脈搏跳動(dòng)的情況,反映的信息較為真實(shí)。缺點(diǎn):雖然此儀器較以往同類儀器有很大的改進(jìn),但仍不能象中醫(yī)切脈那樣實(shí)現(xiàn)對(duì)脈象信息的全面采集。
