穿戴式脉象检测装置及其信号处理的研究

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中医脉诊学是中国传统文化的重要组成部分,是中华文明的艺术瑰宝。中医博大精深,源远流长,几千年来中医学为中华民族的繁衍健康做出了重要贡献,至今仍是医疗实践中一门不可或缺的重要学科。随着社会科学的发展,脉象仪作为中医与现代科技结合的结晶,解决了中医脉诊的客观化和科学化的问题,然而现阶段研制的脉诊仪多停留在实验室阶段,难以推广和应用,并且随着社会老龄化,人们对医疗穿戴式设备的需求变得十分迫切。为了应对上述状况,本文设计了一种基于中医脉诊的穿戴式脉象检测和分析系统。硬件方面通过涡轮蜗杆及螺纹传动结构解决装置的尺寸和传动问题,采用贴合中医采脉手法的压阻式传感器来提取脉象信号,并设计了自动寻找最佳取脉压力算法,去模拟中医浮、中、沉的采脉手法;另外结合传感器的输出信号的特点设计了对应的信号调理电路;软件方面下位机控制采用arduino控制器,通过蓝牙与上位机进行通讯,上位机手机端实现信息的采集、波形的绘制、时域特征的提取及下位机的控制交互等功能。脉象分析方面,采用非线性分析方法中的递归定量法分析了平脉、滑脉、弦脉三种脉象信号,从构建的相空间重构图可以发现脉象信号有明显周期性。从精确递归图中提取了脉象信号的10个参数,随后利用灰度共生矩阵对饱和递归图提取了纹理特征的4种参数。本文对平脉、滑脉、弦脉提取的参数进行了两两对比并分析了脉象之间的差异。最后,利用深度信念网路(DBN)的方法对三种脉象信号进行分类,通过调节不同隐层数和节点,分析对分类准确率的影响,并最终确定合适的隐层数和节点。
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