检测方法和系统根据中医人体特征指数

文摘

作为中国传统医学(中医)在世界上已经得到了越来越多的认可,中医也起到了重要的作用。然而,中药设备相对不足,功能和数字化程度低的不足。例如,现有的听诊设备可以获得一些人类特征指标,这是难以满足参考中医诊断的需要。在此基础上,本文设计了一种人体特征指数检测系统基于中医的原理,其中包括呼吸和心跳信号采集设备,经络和穴位的信号采集装置,温度信号采集装置、脉搏和血压采集设备,处理模块、关键字模块和输出模块。呼吸和心跳信号采集装置是用于收集人体呼吸和心跳的信号。经络穴位信号采集装置是用于收集人体经络穴位无线电信号。温度信号采集装置是用于收集红外人体温度的光波信号。脉搏和血压采集设备用于收集脉搏和血压信号。处理模块用于获得一个或多个人体特征指标根据一个或多个呼吸和心跳信号,经络和穴位信号、温度信号、脉搏、和血压,包括气和血特征指标,内脏和六个子午线特征指标,和温度特性指标。关键字对应的模块是用来获取相应的关键字代表人体的生理状态信息根据一个或多个人体特征指标。 The output module is used to output the human body characteristic index and the key words. It includes the key words of Qi and blood state information, the key words of viscera state information, the key words of Qi and blood state information, etc. The system can be used for serious disease screening, chronic disease management, and risk early warning.

1。介绍

近年来,随着人们的不断深化的理解中医,中药的应用越来越广泛,发挥着日益重要的医疗系统的价值(1,2]。值得一提的是,中医的治疗强调其显著效果COVID-19治疗(3]。中医的基本技能,听、问、切(4]。“脉冲切削”是最基本的特征和最困难的,所以中医也被称为“医生感觉脉搏”(5]。脉冲内的血液。脉搏波传播的血管系统反映外(6,7]。根据我们的脉搏波模型基于中医的整体视图8),脉冲现象包括血液的流动,脉搏波携带能量和信息传播的血液中(9]。前者是“物质流”的物理,人眼可见的血液,我们解释中医所谓的“血液”。后者是“信息”,在海浪和旅行不是很容易被人眼。能量流是我们解释中医所谓的“气”。两者都是密切相关的,不可分割,不能互相混合。血液(可见和定性)是材料载体(媒介)传播的气(无形和定性),气是能量传播的波驱动的运动血液和携带的整体信息。这是符合中医的观点,“气”是血的指挥官,和血是气之母10- - - - - -12]。

在和谐,“阴”和“阳”中医五行,肠等。13,14]。经络穴位系统理论的指导下,通过倾听、问:使用经络穴位和经络,哲学扁郑,辨证的分化,三焦(三重劲量)扁郑,血气阵营辩证,气血扁郑,辩证诊断,如八原则和八个帮派辩证法,对人类生殖的发展做出了巨大的贡献。与此同时,这些可以健康中国和有重要的社会和经济价值15- - - - - -18]。然而,由于最近的历史,缺乏相应的中医诊断仪器,虽然有些舌诊,耳朵诊断,研究脉冲,和简单的设备(19- - - - - -21],可以检测人体的一些特征索引或特征数据;这些特性在中医诊断指标或数据可以提供一定的参考作用,但这些特征指数并不足以有效地满足中药作为诊断的参考(22- - - - - -24]。

本文要解决的主要技术问题是,现有的听诊设备可以获得更少的人体特征,这是难以满足参考中医诊断的需要。

本研究设计了一种人体特征指数检测系统基于中医的原理,其中包括呼吸和心跳信号采集设备,经络和穴位的信号采集装置,温度信号采集装置、脉搏和血压采集设备,处理模块、关键字模块和输出模块。呼吸和心跳信号采集装置是用于收集人体呼吸和心跳的信号。经络穴位信号采集装置是用于收集人体经络穴位无线电信号。温度信号采集装置是用于收集红外人体温度的光波信号。脉搏和血压采集设备用于收集脉搏和血压信号。处理模块用于获得一个或多个人体特征指标根据一个或多个呼吸和心跳信号,经络和穴位信号、温度信号、脉搏、和血压,包括气和血特征指标,内脏和六个穴位特征指标,和温度特性指标。关键字对应的模块是用来获取相应的关键字代表人体的生理状态信息根据一个或多个人体特征指标。输出模块输出人体特征指数和关键字。它包括气和血状态信息的关键字,内脏状态信息的关键字,关键字的气和血状态信息,等。系统可用于严重疾病筛查、慢性病管理和风险预警。

2。检测方法的人体特征指数

这项研究的主要技术问题解决了如何评估基于电信号的疾病对人体表面。具体方法如下:

人体特征指数检测方法是基于传统中医的原理,如图1。人体特征指数在这体现包括以下检测方法。

获得一个或多个呼吸和心跳信号,经络和穴位信号、温度信号、脉冲信号和人体的血压信号;获得一个或多个人类特征索引根据一个或多个呼吸和心跳信号,经络和穴位信号和温度信号,和人类特征索引是用来表示人体相应的状态信息。这些人体特征指标发挥更在中医的诊断参考作用,减少了需要医生来测量人体特征指标通过单一功能工具一个接一个。

其中,呼吸心跳信号的集合可以被附加到胸部和腹部由两个压电薄膜传感器、但不限于其他雷达、光学、电子信号,如呼吸心跳信号声信号的集合,或者呼吸心跳信号的无线电信号。这个方法是收集和研究的完整波形过程同时呼吸和心跳。现有技术中,大部分的研究是关于呼吸率、心率、心电图、呼吸的完整过程的研究是罕见的,但研究的完整过程在中医呼吸具有重要的参考价值。经络穴位无线电信号采集是指四肢12经络的集合,每个经络都有至少2分,至少有两个点的腹部和背部的集合概念船子午线和督脉。沈,概念船舶子午线和丹钟督脉被选为参考点。

红外温度光波信号采用红外传感器收集的身体温度分布。

其中,一个或多个人体特征指标得到了根据一个或多个呼吸和心跳信号,经络穴位的无线电信号,和红外温度和光波信号,包括一个或多个气和血特征索引获得根据呼吸和心跳信号。气和血特征索引是用来表示人体的气和血状态。根据经络和穴位的无线电信号,一个或多个特征索引的六个器官,用于表达器官的状态和状态的六个人体器官。一个或多个体温特征索引是根据获得的红外温度光波信号。体温特征索引是用来代表身体的气血不通的状态。功能指标检测方法是基于传统中医的原则。人体特征指数的检测方法基于传统中医的原则收集心跳和呼吸波,经络和穴位,温度的几个部分,和其他信号。提取特征指标符合中医的理论体系。这种方法有利于对疾病的中医辨证诊断的参考,可以提高诊断的效率和准确性。

人体特征指数检测方法还包括:根据一个或多个人体特征指标,得到了相应的关键字使用代表人体状态信息。具体地说,它包括以下:根据气和血特征指数,使用的关键字来表示人体气血不通状态信息。根据特征索引的六个脏腑经络,状态信息的关键字用来表达内脏和六个穴位。根据体温的特征指数,得到了关键字表达身体的状态的信息。

其中,根据人体特点的一个或多个索引,他们相应的用于表示人体的关键字状态信息包括以下:输入一个或多个人体特征指标的事先建立了人体特征指标相应的人类状态信息模型之间的关系函数,对应于人体的人体状态信息特征指数的关键词,例如,特征指数,在脏腑器官可以同时输入,六经特征指数和温度特征索引;通过模型功能同时,输出是用于表示人类的状态信息的关键字,用来表示人体脏腑器官的状态信息关键字和哲学状态信息的关键字,用来代表人类血液气体营状态信息的关键字。特征索引只能进入,如抽样只有人类呼吸心跳信号,根据呼吸心跳信号从一个或多个血功能指数,输入一个或多个特征的气和血液指标提前建立人类特征之间的对应关系索引状态信息模型函数,得到关键字用于表示状态的重要信息。例如,人体血液状态信息包括以下:用于表示用于表示人体的气状态的关键字和用于表示状态的人体血字,用来代表人体的气状态的关键词包括气虚、气、气停滞,逆流气,用于表示状态的人体血液的关键词包括血液不足,血瘀、血热,冷和血液。此外,该关键词还可以包括各种状态的气和血的关系,可以作为参考气和血中医的辨证诊断。

其中,关键字用来表达人类内脏的状态信息包括冷、热、缺陷和固体的心脏,肺,脾,肝,肾,如心热、肺不足等。

关键字用于表示人类六经状态信息包括太阳病,胃病,邵阳疾病,太阴病、少阴病、厥阴病;其中的实现的病例,胃病,邵阳疾病,太阴病、少阴病,和疾病的中药(TCM)的专业名词。身体的生理状态信息的描述并不总是疾病,如YangmMing疾病,说太阳是天元精神,恶从加热一段伤寒。这些关键词也参考医生诊断,如的六经辨证参考。

其中,关键字用于表示身体健康的状态信息,气、营,和血是用来代表身体的健康的信息,气、营,和血液,包括四个阶段:健康、气、营地,和血液,可以作为参考的辨证的身体健康、气、营地,和血液。

提前建立人体特征索引人工状态信息模型函数之间的对应关系是通过收集更多的训练样本,使用多个人类呼吸心跳信号,例如,根据呼吸心跳信号从一个或多个血功能指标,血功能指数的关键词。多个人体的呼吸和心跳信号作为模型的输入函数,和相应的关键字作为模型的输出函数。进行了大量的训练来获得结果。和模型验证功能,确保对应关系的准确性。此外,该模型函数可以通过机器学习来不断更新和改进的过程中工作。

气血不通其中一个或多个特征指标得到根据呼吸和心跳信号,具体包括以下。

根据呼吸心跳信号,呼吸速率rr序列计算,和一个或多个线性特性指标的线性分析得到的呼吸速率rr序列;同样,一个或多个非线性特性指标通过呼吸速率的非线性分析rr序列。

其中,线性特性指标代表气体状态包括意味着AVRR rr系列,标准差SDRR rr系列的均方根rMSSD相邻rr rr系列的差异,和标准偏差SDSD相邻rr rr系列的差异。代表气体状态的非线性特性指标包括特征索引rr的熵分析方法获得的序列。获得的特征指标的熵分析方法包括至少一个rr序列直接分布信息熵Sdh, rr序列直接分布信息熵Sph和rr序列功率谱全频分布信息熵防晒系数。在这个化身,呼吸速率rr = 60 /(呼吸速率),和上面的气体状态的线性特性指数和气体状态的非线性特征指数是通过基于rr序列的线性和非线性分析,发现现有的技术。

气血不通其中一个或多个特征指标得到根据呼吸和心跳信号,包括以下。

根据呼吸和心跳信号,心电图pRRx序列计算和线性分析心电图pRRx序列的获得一个或多个线性特性进行索引用于表示血液状态,和/或非线性分析是获得一个或多个进行非线性特征索引用于表示血状态。任何一个心电信号pRRx序列通过以下方法计算:计算段在ECG信号之间的相位差相邻RR大于阈值的数量x毫秒和RR间期的总数的比例;通过设置不同的阈值x,让每个阈值相应的比例x;的比例构成了描述pRRx序列。pRRx的意义是相邻的数量的比率RR间隔,大于的区别x毫秒(RRx计数),RR间隔的总数(RR总数)。pRRx表示为一个百分比的计算和显示在以下方程:

其中,血状态的线性特性指标包括意味着AVRR pRRx序列,pRRx序列的标准差SDRR的均方根RMSSD相邻pRRx序列之间的区别,以及至少一个的标准差SDSD相邻pRRx序列之间的差异。

血状态的非线性特性指标包括特征索引从熵的分析获得pRRx序列,包括至少一个连续分布的信息熵pRRx序列的连续功率谱的分布信息熵pRRx序列,全部频率功率谱的分布信息熵pRRx序列。

其中,特征指标六个穴位的体现包括心电图的峰值之间的差异pRRx序列和经络穴位波信号的峰值RN,和经络穴位的周期波信号的神经网络。

其中,根据红外温度、光信号从一个或多个温度特性指标包括以下:根据红外温度光信号,让身体的温度分布,温度分布分析对人体,绕过人体温差序列,上下体温差异序列,人体温差和温度特性指标包括序列和上、下体温差异序列。

3所示。检测系统

本实用新型涉及人体状态信息检测系统基于中医的原理,由一个或多个信号采集设备和处理模块如图2。

其中,一个或多个信号采集装置是用于收集至少人类呼吸心跳信号,经络穴位的无线电信号,和红外温度的一个或多个光信号,如图2,包括三个信号采集设备,例如,呼吸心跳信号采集装置,通道和抵押品穴位信号采集装置,温度信号采集装置,呼吸心跳信号采集装置201,经络穴位信号采集装置、温度信号采集装置,和脉搏和血压采集装置收集人类呼吸心跳信号,经络穴位,脉搏和血压和体温信号。

包括呼吸心跳信号采样装置的光电设备,心率的测量方法是基于原理、光吸收的材料穿的绿色智能led搭配设备光敏光电二极管辐照。因为血液是红色的,它可以反射红光,绿光吸收。当心脏跳动时,血流量增加,导致更大的吸收绿光。当你在心跳之间的差距,血流量减少,所以绿色光的量你吸收。因此,可以测量心率根据血液吸光度。呼吸和心跳信号采集设备还可以传输光电采集设备。光电传输方法意味着发生器(发射器)和光敏接收器(探测器)在可穿戴设备位于两边的测量部分(通常由一个固定夹)。入射光穿过皮肤深层组织,除了被皮肤吸收,肌肉,血液,骨骼,等等;其余部分的光传输光敏接收器知觉。根据其原理,该方法适用于测量组织之间的距离较短的两面人体,如耳垂,手指和脚趾,和代表智能耐磨产品是那些耳夹心率监视器,指甲血氧计,等。呼吸和心跳信号采集设备还可以反射光电方法采集装置,也就是相反的光电传输方法。 In the reflective photoelectric method, the generator (emitter) and photosensitive receiver (detector) on the wearable device are located on the same side of the measured part, and the reflected light is mainly measured. The advantage of this method is that it is very simple to measure the heart rate, and the requirement for the measurement site is very low. It can be measured almost anywhere with relatively smooth tissue and less subcutaneous fat, such as the forehead and wrist. Therefore, most smart bracelets, smart watches, and other wearable devices use this method to measure heart rate. Moreover, the products in the form of smart bracelet or smart watch also perfectly solve the dual requirements of transmission photoelectric method center-rate monitoring and wearing comfort. The respiratory and heartbeat signal acquisition device can also be an ECG signal acquisition device or pressure oscillation method acquisition device. ECG signal method is actually the most accurate method of measuring heart rate and is commonly used on the medical level.

在每个心动周期中,心脏起搏器,心房,心室,兴奋的一个接一个,伴随着无数的心肌细胞动作电位变化;这种生物电称为心电图的变化,并通过心电图心率的周期变化可以被检测出来。除了心率、心电图还可以提供心脏功能障碍的信息,心脏病,心脏功能的恢复,病人的生理和心理压力,等等的压力振荡方法主要应用于电子血压计。血压计的袖带压力的手臂,和脉冲幅度的动脉是广告膜压力传感器检测到的转换,以测量血压和脉搏率(根据数量计算心率脉冲波在一定时间)。图像信号分析方法主要利用脸图像来估计心率。因为一个人的脸的颜色变化轻微心脏跳动时,还有微妙的动作在胸部和肩膀,图像可以用来估计心率和呼吸率。在麻省理工学院,Vital-Radio路由器使用wi - fi信号。当设备检测到有人在附近,它激活心率检测等功能。通过一个特定的算法,反射速度可以计算每一个信号,以确定它是否住对象;如果它是一个活的对象,产品将记录人体心率和呼吸率。

经络穴位信号采集设备是专门经络穴位无线电信号采集装置,用于收集特定穴位的无线电信号。温度信号采集装置在此体现主要是红外温度光波信号采集设备,它收集红外线体温的方式和获得的温度信号通过分析红外光波。

四个信号采集设备与处理模块通过信号线,和收集到的信号发送到处理模块。气、血、津液处理模块获得一个或多个特征索引根据呼吸和心跳信号。气和血特征索引是用来表示人体的气和血状态。信号处理模块将获得六个经络脏腑的索引根据穴位的电信号。六经络脏腑特性指数是用来代表人体脏腑的状态和状态的六个穴位。处理模块获得一个或多个体温特征索引光波信号,根据红外温度和体温特征索引是用来代表身体的气血不通的状态。其中,获得上述特征指标的方法和示例1一样,将在这里不能重复。

此外,人体状态信息检测系统还包括关键字对应的模块,用于获取相应的关键字代表人体生理状态信息根据一个或多个人体特征指标。

具体来说,关键字对应的模块可以获得关键字代表人体的气和血的状态信息根据气、血、津液的特征指标。根据特征指数的六经脉脏腑,获得的相应模块的关键字被用来表达内脏的状态信息和六个穴位。根据特征指数的体温,相应的模块可以获得关键字用于代表人体的状态的信息。其中,获得相应的关键字的方法根据各特征指数与示例1相同,这将在这里不能重复。

此外,该系统还包括一个输出模块,用于输出人体特征索引和关键词。例如,输出模块是显示,与处理模块和关键字对应的模块,所以特征指标和相应的关键字可以显示为医生检查和参考。

在这个例子中,系统使用四个信号采集设备在一段时间内呼吸,心跳,同步胸部起伏的声波,每一子午线在波的几个点,身体温度分布、脉搏、和血压。处理模块用于提取波形特征的综合分析。关键词的特点给出了相应的模块按照中医理论体系指标或关键字。输出模块输出人体特征指标和关键字给医生看,这有利于中医辨证为中医疾病诊断提供参考,提高诊断效率。

这项研究还设计并实现了脉搏和血压收集装置,心跳和呼吸波收集装置上面所提到的,它介绍了论文的第四和第五部分,分别。

脉搏和血压监测系统包括以下。这是显示在图3。信号采集装置收集用户的血压值和变化下的脉冲信号激励的压力。信号采集装置包括一个血压袖带内嵌的PVDF压电薄膜传感器和信号预处理电路。

充电和放电模块用于血压袖带充电和放电。控制模块包括一个充电和放电控制单元控制充放电模块。充电和放电控制单元控制充放电模块刺激信号采集装置收集时产生不同的压力对人体血压和脉搏信号。信号输出模块与信号预处理电路将电信号处理的信号预处理电路和输出到数据信息。信号预处理电路包括电荷放大器、低通滤波器、二级放大器,电压跟随器,ADC。低通滤波器的截止频率为30 Hz。低通滤波器是一个四阶巴特沃斯低通滤波器。该检测系统还包括以下几点:显示设备连接的信号输出模块显示信息输出的数据信号输出模块。数据缓存模块和数据上传模块上传数据云存储模块。数据缓存模块用于缓存数据信息输出的信号输出模块。 The data upload module is used to upload the data information to the cloud storage module.

客户端用于输入和存储用户的个人信息,从云平台调用历史数据,和专业的医疗诊断和治疗报告。

客户端包括个人信息编辑模块,该模块用于存储基本的用户信息;数据传输和控制模块连接到数据传输打开或关闭。检测系统与现有技术相比,至少有以下好处:通过控制血压袖带充电和放电施加不同压力的激发,人体将改变“气”、“血”的激励下不同压力,和收集到的脉冲波形包含更丰富的信息。血压这个系统收集的信息是很有价值的健康分析的用户。

PVDF压电薄膜的血压袖带嵌入式是嵌入在中间层的传统血压袖带和固定PVDF压电薄膜。血压袖带采用硬质材料,以便PVDF压电薄膜可以少受外部因素的袖口充电和释放。可以使用血压计测量血压,也感觉脉搏。作为一种新型的高分子材料,PVDF压电薄膜具有明显的压力影响,宽的频率响应、大动态范围、高灵敏度和高机械强度。当压力作用于PVDF microunits变化时,产生的电荷的两极传感器是在以下方程: 在哪里单位面积上的电荷的变化;在每个方向的压电常数矩阵的微量元素;j是应用于各个方向的力;和每个方向的应力变化。

如图4、信号预处理电路包含一个电荷放大器、低通滤波器,辅助放大器,电压跟随器,ADC。

电荷放大器的原理图如图5。其核心组件是反馈电容器CF,因此电荷放大器作为当前的积分器。PVDF压电薄膜受到振动时,电荷的表面出现压力成正比;电荷转换为电压成正比的电荷放大器通过集成和放大。

人体的脉搏信号频率约为0.2赫兹∼45赫兹,和大多数有用的低频信号,集中在0.5和4赫兹之间。此外,收集弱信号时,信号会受到50 Hz工频干扰的影响,及其能量并不局限于50赫兹,和经常发生多个频率干扰。因此,系统使用一个低通滤波器的截止频率30 Hz过滤掉50 Hz工频干扰及其倍频干扰。30 Hz低通滤波器可以有效地过滤掉脉冲信号的干扰和保留大部分的信息。巴特沃斯低通滤波器具有最大平坦的幅频响应的特点和良好的线性相位特性,这体现使用四阶巴特沃斯低通滤波器。四阶低通滤波器可以组成的二阶低通滤波器级联。

模拟/数字转换器(ADC)的16个是逐次逼近型,如MAX195。它结合了高精度、高速度和低功率消耗。内部校准电路线性和偏见的纠正错误,以便达到充分表现评级没有外部调整。它可以广泛应用于便携式仪器、医学信号采集和多传感器测量系统。

在这项研究中,我们嵌入本文提到的脉冲采集电路的袖口欧姆龙的血压监视器。收集到的原始脉冲信号如图6(一)和脉冲信号去噪和过滤后如图6 (b)。信号质量好,现场试验效果如图7。

4所示。呼吸和心跳信号采集设备

至于心跳和呼吸波的收集装置,我们使用CareON检测系统由我们的项目团队。CareON如图的物理图像8。CareON着挂的方式,用户挂CareON通过围在脖子上的绳子,和三个牵引电线连接到用户的心粘贴收藏。这种方法的优点是,集合的前端不会脱落由于惯性CareON的重量,和造成的皮肤损伤造成的热量CareON与肌肤的亲密接触也将避免。

图9显示CareON的硬件架构流程图。在硬件上,CareON主要由电源模块、隔离电路、数据处理模块、通信模块、控制模块。电源模块主要负责整个系统的电源。CareON使用无线充电的方法,减少了体积更少的接口。整个电源模块的输入、输出,巴克,促进转换电路。电源模块独立于其他模块通过隔离电路降低模块之间的相互作用造成的不稳定影响。数据处理模块主要负责数据采集和处理;它由心电图传感器电路和缓冲电路、心电图、呼吸传感器电路负责心电信号和信号数据采集缓存模块的数据存储、收集的心电图,心电图的呼吸传感器电路,可以直接呼吸信号数据直接传输和通信模块、心电和呼吸信号可以传递给数据缓存电路中,缓冲电路和通信模块传输了。CareON使用4 g信号传输,可以直接连接到云服务器没有智能手机。整个通信模块组成的4 g通信芯片和负责传输心电图数据到云服务器。

CareON使用TI公司的低功耗芯片ADS1292R ECG信号对人体和呼吸、信号放大和滤波X1000E主控制单元完成心电图波形的治疗下,4 g和呼吸波形通过无线模块发送给存储和分析在云平台上,使用4 g网络心电信号实时显示智能移动终端和呼吸和web客户端。通过进一步去噪完整的心电信号和呼吸信号,心电信号的特征提取和检测算法的检测可以在佩戴者进行实时监控并生成警报功能当佩戴者的心脏产生异常信号。

5。结论

在这项研究中,人体特征指标的检测方法和系统原理的基础上提出了中药。基于人类呼吸和心跳信号,经络和穴位无线电信号,红外温度和光波信号和脉搏和血压信号,许多人类特征指标计算和获得。文章还介绍了脉搏和血压检测系统和心跳和呼吸波检测系统开发的项目团队。两个检测系统可用于人类特征的检测指标。这些人体特征指标发挥更在中医的诊断参考作用,使诊断结果更加准确。同时,采用这个化身的探测系统,和没有必要为医生测量上述特征指标一个接一个用一个仪器,这有助于提高诊断效率。

数据可用性

的数据支持本研究的发现可以从相应的作者在合理的请求。

的利益冲突

作者宣称他们没有利益冲突有关的出版。

确认

这项工作是支持的专项资金为深圳(中国)基础研究(主题布局)(JCYJ20180503182125190)和深圳(中国)基础研究(重点项目)(JCYJ20200109120404043)。

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