基于声音传感的仿生指中医脉象检测基础理论研究

脉诊是中医诊断学精华，传统方法较难建立统一客观标准，严重制约中医事业发展。本项目探索脉诊客观化新思路，提出一种接触式与非接触式全新组合的基于声音传感的仿生指中医脉象检测模式。在接触式方面模仿医生手指脉诊按压方式，创新性提出符合中医触诊方式的仿生指结构；检测方式上采用非接触式声音传感模式，极大程度避免直接接触带来的信号干扰，同时利用声音信号将包含脉象"位数形势"多元信息的特点，全面表征脉象特征。项目重点研究脉象振动觉产生声波信号形成机理，构建具有声音信号传输通道、柔性接触、手指形、压力调节的仿生指结构，探讨声音传感与仿生指全新组合模式，研究声音传感机理及模式，脉象信号中"位数形势"多元信息表征及特征识别理论。最终构造基于新型声音传感的仿生指中医脉象检测模型及方法，应用到具有自主知识产权的脉象传感仪中。项目研究对中医诊断技术、新型传感技术的应用和发展，具有重要学术价值和研究意义。

分析传感技术在脉诊中应用，根据传感接触方式分为接触与非接触式两类，研究压力、压阻和压磁式三种接触式传感及光电、超声和声音式三种非接触式传感原理与技术。分析表明采取单一传感模式较难反映脉象多属性特征，研究多属性特征检测的方法，提出组合声音传感与接触式的新型多属性特征检测方法思路。设计一种基于心音传感器的脉象采集系统，详细阐述了采集的硬件装置、流程、采集部位及方法、采集数据的分析处理。实验表明，利用心音传感器，可以采集到多元化的脉象信息。但还存在很多不足之处，需要改进传感器结构和传感模式。研究利用人体脉搏系统传递函数模型及模型参数估计值构造平弦滑细四种脉象仿真信号，然后提出对脉象仿真信号使用二进小波变换提取多尺度能量特征和基于小波包分解的多频带能量特征，用于脉象分类识别。结果表明，对于脉象仿真信号，二进小波变换具有更高的识别性，并且特征参数的数据特征表明了其高仿真性。脉象信号采集后，会存在很多噪音信号，为了减低噪音信号对真实脉象信号的影响，研究了小波阈值去噪方法在脉象信号处理的应用，由于传统的软硬阈值函数存在一定的缺陷，许多研究者对域值函数进行了改进，并取得了良好的成果，本项目介绍了在域值函数研究中主要的三类域值函数改进方法，并在此基础上提出了一种基于三次样条插值的新域值函数方法，经过对不同信噪比的信号进行多次的实验分析结果显示，从整体上来说，新的阈值函数法能在不同信噪比信号去噪中取得较好的效果，得到的信号的信噪比较优，且随着待去噪信号的信号比的提高，去噪优势更加明显，最后，将新阈值函数与其他阈值函数用于脉象信号去噪对比实验，也证明了本项目提出的新阈值函数的优越性。本项目研制一种新型声音检测的脉象传感器。针对人体脉象信号的频率特点，实验设计一套基于信号发生器的简易实验系统，测试其频率的响应量测到的低频脉象信号，确定脉象声音传感模式对信号的检测最低频率，并将此传感模式用于真实脉象的采集。实验以驻极体传声器作为信号采集工具，函数波形发生器作为信号发生源，利用声音采集卡进行大量的脉象信号数据采集，通过Matlab分析工具进行数据频谱分析，与源信号进行对比，从而确定最优的模式方案。确定出最优方案后，用于采集真实脉象信号，并对脉象信号进行频谱分析。结果表明，本文最终得出的脉象采集模式方案及信号的分析处理能有效地揭示出脉象信号的不同种类特征差异。