筋络穴位分布式多参数测试仪及测试方法
【专利摘要】本发明公开了一种筋络穴位分布式多参数测试仪及测试方法。测试仪由A、B两组组合传感器及传感器连接线、测量与数据处理系统、综合数据分析系统构成，25个电极按照圆心和内外圆环形状规律分布。通过选通电路对电极的选通分别测量阻抗谱、阻抗成像、氧分压的参数及参数分布，通过红外测量方式测量温度及温度分布，测量参数由测量与数据处理系统测量和采集，综合数据分析系统进行数据分析，测试过程由计算机控制。本发明能检测筋络穴位区域的4种参数及参数分布，通过参数对比为穴位理化特性研究提供研究设备。采用现代技术进行大量数据的分析、整理，研究参数、参数分布的相互关系及分布规律，为中医经络穴位的理论研究提供基础仪器。
【专利说明】筋络穴位分布式多参数测试仪及测试方法
一、【技术领域】
[0001]本发明涉及中医基础理论研究，特别是经络穴位分布研究，具体是经络穴位分布式多参数测试仪。
二、【背景技术】
[0002]中医是中华文化的代表之一。对中医的理论研究是我国大力发展和资助的研究领域。中医理论的发展瓶颈之一是支撑中医体系的中医检测仪器缺乏。中医理论中，经络和穴位是中医诊断治疗的人体关键部位，在中华医药研究的历史长河中，经络和穴位的研究占有举足轻重的作用。中国专利申请号:CN201120310017公布的《中医经络检测仪》，公开了一种中医经络检测仪，通过穴位生物电信号检测探头分别得到的人体不同经络处的生物电信号来识别人体经络。中国专利申请号:CN201020146433.5公布的《个人携带式经络能量检测仪》公开了一种个人携带式经络能量检测仪设计，直接量测穴位相对于参考点的直流电阻。中国专利申请号:CN201110280650.2公布的《一种中医穴位定位装置及方法》，公布了一种中医穴位定位装置，采用小波包分解技术进行穴位判断。中国专利申请号:CN200720128897.1公布的《人体穴位电阻值检测器》公开了一种人体穴位电阻值检测器，通过测量直流电阻判断穴位。上述现有技术对经络穴位的研究起到了很好的作用，这些技术对经络检测采用的是直流电阻测量技术。由于相关仪器的缺乏，经络与穴位的研究还没有精确的定义，所以上述专利的应用受到一定的限制，穴位的找准也存在一定的偏差。本发明为经络与穴位的机理提供一种电子测量仪器和设备。为建立中医基础理论提供具有现代技术特征的科学仪器，为经络穴位的研究提供理论基础。
三、
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种分布式多参数的经络穴位测试仪，解决现有技术中单参数单点位测试的不足，采用分布式、多参数的方式为经络穴位准确位置提供依据，为祖国医学瑰宝的发扬光大提供理论基础`。
[0004]本发明的目的是这样达到的:测试仪由A、B两组组合传感器、A、B两组传感器连接线、测量与数据处理系统、综合数据分析系统构成；传感器连接线连接组合传感器和测量与数据处理系统，将传感器感应信号输送给测量与数据处理系统；测量与数据处理系统与综合数据分析系统连接，测量与数据处理系统中的微处理器接收综合数据分析系统命令，控制相关传感器进行测量并采集测量参数，将测量参数输送给综合数据分析系统进行分析。
[0005]所述组合传感器由组合传感器外壳、红外驱动和数据采集电路、红外探测器、红外透镜、红外滤镜和测量电极构成；组合传感器外壳为圆筒形，外壳底端安装红外滤镜，内部由上到下依次安装红外驱动和数据采集电路、红外探测器、红外透镜；红外透镜与红外滤镜与组合传感器外壳组成一个密封空间，红外透镜上边安装一个充气泵、放气阀；红外滤镜与组合传感器外壳间装有弹簧，红外滤镜依靠红外滤镜外圈的密封橡胶圈与组合传感器外壳密封，但能自由滑动。[0006]测量电极由25个电极组成，25个电极按照圆心和内外圆环形状排列，依次对电极编号为:圆心电极为I号，内圈圆环状分布的八个电极编号为2-9号,外圈圆环分布的16个电极为10-25号，电极中心的I号电极和内圈的2-9号电极安装在红外滤镜靠近皮肤的一侦Ij,外圈分布的16个电极编号为10-25号,外圈直径为内圈直径的两倍,外圈的10-25号电极安装在组合传感器外壳上。
[0007]所述红外滤镜为圆形，其上开有通气孔。
[0008]所述红外探测器为非致冷红外焦平面探测器，红外驱动和数据采集电路由电源与偏置电路、放大与滤波电路，模数转换电路以及可编程门阵列构成；电源与偏置电路连接到非致冷红外焦平面探测器，为非致冷红外焦平面探测器提供电源与偏置信号，非致冷红外焦平面探测器的图像输出模拟信号由放大与滤波电路放大后，经模数转换电路转换成数字信号输送给可编程门阵列，非致冷红外焦平面探测器的主时钟、复位信号、积分信号、行有效信号、第一行信号与可编程门阵列连接。
[0009]测量与数据处理系统由多路选通开关控制电路、阻抗谱测量电路、阻抗成像测量电路、氧分压测量电路、微处理器组成；A、B两组传感器连接线的电极连接线与多路选通开关控制电路连接，红外探测器输出数据串行通信接口与微处理器连接。
[0010]进行阻抗谱测量时，多路选通开关控制电路通过电极连接线从组合传感器A和组合传感器B中各选择其25个电极中一个电极的阴极，将其连接到阻抗谱测量电路；进行阻抗成像测量时，多路选通开关控制电路通过电极连接线从组合传感器A或组合传感器B中选择10-25号电极的阴极，连接到阻抗成像测量电路；进行氧分压测量时，多路选通开关控制电路通过电 极连接线在组合传感器A或组合传感器B的1-25号电极中，选择同一电极的一对阴极和阳极连接到氧分压测量电路。
[0011]微处理器与阻抗谱测量电路连接，接收阻抗谱测量电路的测量数据；微处理器与阻抗成像测量电路连接，接收阻抗成像测量电路的测量数据；微处理器与氧分压测量电路连接，接收氧分压测量电路的测量数据；微处理器与多路选通开关控制电路连接，控制选通开关对指定电极阴极或阳极的选通；微处理器与传感器连接线中的红外探测器输出数据串行通信接口连接，从红外探测器中读取其输出数据；
[0012]微处理器与综合数据分析系统连接，将测量数据送给综合数据分析系统。
[0013]进行阻抗谱测量时，电极连接线A中与组合传感器A的电极阴极连接的25根连接线连接到25选I电路A，25选I电路A从中选择一根连接线连接到阻抗谱测量电路；电极连接线B中与组合传感器B的电极阴极连接的25根连接线连接到25选I电路B，25选I电路B从中选择一根连接线连接到阻抗谱测量电路；
[0014]所述进行阻抗成像测量时，多路选通开关控制电路通过电极连接线从组合传感器A或组合传感器B中选择10-25号电极的阴极，经2选I电路连接到阻抗成像测量电路；
[0015]所述进行氧分压测量时，多路选通开关控制电路通过25选I电路选择组合传感器A和组合传感器B的1-25号某个电极的阴极和阳极，再通过2选I电路选择组合传感器A或组合传感器B的阴极和阳极。
[0016]电极单个为圆形，从下至上分别为电极阴极(26)、二氧化锆(27)、电极阳极(28)，电极阳极和电极阴极用微导线连接到与传感器连接线连接的接插件，1-16号电极通过微加工工艺制造在红外滤镜上，电极阴极靠外边接触皮肤；电极以及连接导线占红外滤镜的面积小于30%。
[0017]多参数测试仪中传感器是组合传感器，分别感应筋络穴位阻抗谱、氧分压、温度分布、阻抗成像参数；
[0018]组合传感器由组合传感器外壳、红外驱动和数据采集电路、红外探测器、红外透镜、红外滤镜和探测电极构成；25个电极按照圆心和内外圆环形状分布排列；红外滤镜的安装采用可以伸缩的方法，由红外透镜与红外滤镜与组合传感器外壳组成一个密封空间，红外透镜上边安装一个充气泵和放气阀，红外滤镜依靠红外滤镜外圈的密封橡胶圈与组合传感器外壳密封，但红外滤镜能自由滑动；在红外滤镜外圈有一弹簧，进行阻抗成像测试时打开放气阀，在弹簧作用下，红外滤镜缩进组合传感器外壳，红外滤镜上的电极不接触皮肤；进行阻抗谱、氧分压测试时，关闭放气阀，打开充气泵，红外滤镜伸出组合传感器外壳，红外滤镜上的电极接触皮肤；红外透镜和红外探测器的安装位置保证电极阴极接触的皮肤在红外探测器上清晰成像。
[0019]测量与数据处理系统中的微处理器接收综合数据分析系统命令，控制相关传感器进行测量并采集测量参数:通过选通电路对电极的选通分别测量阻抗谱、阻抗成像、氧分压的参数及参数分布，通过红外测量方式测量温度及温度分布，测量由测量与数据处理系统测量和采集，综合数据分析系统进行数据分析。
[0020]测量与数据处理系统中的微处理器的控制流程:
[0021]开始，第一步，接收综合数据分析系统命令；第二步，判断要求测量温度分布吗？否，进入第六步，是，第三步，接收红外驱动和数据采集电路数据；第四步，查表计算温度分布；第五步，将温度分布数据上传到综合数据分析系统，返回第一步；第六步，判断要求测量阻抗成像吗？否，进入第十一步，是，第七步，控制放气阀放气，第八步，向阻抗成像测量电路发出测量命令，第九步，采集阻抗成像测量电路的测量数据，第十步，将阻抗测量数据发送到综合数据分析系统，返回第一步；第十一步，判断要求测量阻抗谱吗？否，进入第十三步，是，第十二步，运``行阻抗谱测量子程序，返回第一步；第十三步，判断要求测量氧分压吗？否，返回第一步，是，第十四步，氧分压测量子程序，返回第一步，循环往返。
[0022]测量与数据处理系统中连接在红外探测器上的阻抗谱测量流程:
[0023]开始，第一步，控制充气泵充气；第二步，i=l，j=l ;第三步，控制选通电路选择组合传感器A的i号电极阴极；控制选通电路选择组合传感器B的j号电极阴极，f=0 ;第四步，设置频率f ;第五步，读取实部，虚部，并将实部、虚部以及对应的电极对、测量频率f存入数据库；第六步，判断f < 100 ?是，f=f+100赫兹步进，返回第四步，否，第七步，判断100含f < 1000，是，f=f+1000赫兹步进，返回第四步，否，第八步，判断1000兰f < 10K，是，f=f+10K赫兹步进,返回第四步,否,第九步，f=f+100K赫兹步进,第十步,判断f > 1000K ?否，返回第四步，是，第十一步，j=j+l，第十二步，判断j > 25 ?否，返回第三步，是，第十三步,j=l ;i=i+l，第十四步，判断i >25 ?,否,返回第三步,是,第十五步,将数据送给综合数据分析系统，结束；
[0024]氧分压测量流程:
[0025]开始，第一步，控制充气阀充气，第二步，i=l，第三步，控制选通电路选择组合传感器i号电极的阴极和阳极连接到氧分压测量电路，第四步，采集氧分压测量电路输出电压，第五步，查表计算氧分压值，第六步，i=i+l，第七步判断i > 25 ?,否,返回第三步,是,结束。
[0026]所述阻抗成像测量电路中，数字信号处理器控制流程:
[0027]开始，K=IO ；M=K+2 ；N=k+3 ;第一步:控制16选I电路选通K，K+1号电极作为正弦信号输入；第二步:控制16选I电路选通M，N号电极作为测量输出电极连接到数字信号处理芯片的模数转换接口 ；通过模数转换接口采集M、N号电极之间的电压信号；第三步，N=N+1 ;第四步，判断N >25?否，进入二步，是，第五步:N=N-25+9，第六步，:判断N=K吗？否，进入二步，是，第七步:M=M+1,第八步，判断M > 25 ?否，进入二步，是,第九步，M=M-25+9，第十步，判断M=K ?否，进入二步，是，第十一步，K=K+1，第十二步，判断K=26 ?否，返回第一步，是，第十三步，根据测量数据，建立并求解相关麦克斯韦方程，计算阻抗成像参数，第十四步，将阻抗成像数据发送给微处理器，结束。
[0028]非致冷红外焦平面探测器流程:第一步，输出驱动时序；第二步，读入非致冷红外焦平面探测器图像信号；第三步，图像校正；第四步，校正后的数据输送给数字信号处理器，第五步，返回第二步，循环往复。
[0029]非致冷红外焦平面探测器的图像校正方法包括实验测试图像校正参数和图像校正两部分:
[0030]实验测试图像校正参数:将摄像机放在0、1、2、3......60摄氏度环境下，分别测量
拍摄目标为0摄氏度和60摄氏度的目标，将环境温度X摄氏度，拍摄目标温度0摄氏度下的第i行，第j列的像素测量值标记为XOi j (x)，将环境温度X摄氏度，拍摄目标温度60摄氏度下的第i行，第j列的像素测量值标记为Xhij(x);计算环境温度X摄氏度下:Gij 00=255/(Xhij (x)-XOij (X))，Qij (X)=-Gij (x) ? XOij (x);得至Ij Gij (x)，Qij (x)为环境温度 x 摄氏度下，第i行，第j列的校正参数。
[0031]图像校正方法:第一步，从数字温度传感器读取环境温度，第二步，根据环境温度，读取校正参数，设计算环境温度X摄氏度下第i行，第j列的校正参数分别为Gij (X)，Qij (x);第三步，读取非致冷红外焦平面探测器图像信号，设读取的第i行，第j列的数据为Dij ;第四步，校正数据=Gij (X) ? Dij+Qij (X)。
[0032]综合数据分析系统程序:
[0033]开始，选择测量参数，向微处理器发出测量命令；接收微处理器测量数据，显示并存储测量数据，对测量数据进行分析计算，结束。
[0034]本发明的积极效果是:
[0035]1、本发明采用分布式参数测试，能检测筋络穴位及其周边的参数分布，通过参数对比为准穴位提供参考，
[0036]2、本发明采用多参数测试，可以测试阻抗谱、氧分压、温度分布、阻抗成像4个参数，相对单参数测试，测试依据更加可靠。
[0037]3、采用现代科技技术，在综合数据分析系统进行大量数据的分析、整理，研究参数分布的相互关系以及参数分布规律，为中医经络穴位的理论研究奠定基础。
四、【专利附图】
【附图说明】
[0038]图1是本经络穴位分布式多参数测试仪的总体结构示意图。
[0039]图2是组合传感器结构示意图。[0040]图3是测量电极分布图。
[0041]图4是单个电极结构示意图。
[0042]图5是红外滤镜结构侧视图。
[0043]图6是红外滤镜结构仰视图。
[0044]图7是红外探测器与红外驱动与数据采集电路结构框图。
[0045]图8是红外探测器中电源与偏置电路与非致冷红外焦平面探测器电路图。
[0046]图9是红外驱动与数据采集电路放大与滤波电路图。
[0047]图10是红外驱动与数据采集电路中模数转换电路图。
[0048]图11~图14是红外驱动与数据采集电路采用的可编程门阵列电路图。
[0049]图15是本经络穴位分布式多参数测试仪中测量与数据处理系统结构框图。
[0050]图16是进行阻抗谱测量时的选通电路框图。
[0051]图17是进行阻抗谱成像测量时的选通电路框图。
[0052]图18是进行氧分压测量时的选通电路框图。
[0053]图19是25选I电路图。
[0054]图20是2选I电路图。
[0055]图21是阻抗谱测量电路`图。
[0056]图22是阻抗谱成像测量电路图框图。
[0057]图23是阻抗成像测量电路中正弦信号发生器电路图。
[0058]图24是阻抗成像电路中16选I电路图。
[0059]图25是阻抗成像测量电路中放大与滤波电路图。
[0060]图26是阻抗成像测量电路中数字信号处理电路图。
[0061]图27是测量与数据处理系统中微处理器电路图。
[0062]图28是充气泵和放气阀控制电路图。
[0063]图29是阻抗成像测量电路中数字信号处理流程图。
[0064]图30是测量与数据处理系统中微处理器流程图。
[0065]图31是阻抗谱测量流程图。
[0066]图32是氧分压测量流程图。
[0067]图33是综合数据分析系统程序流程图。
[0068]图中，I~25电极，26电极阴极，27 二氧化锆，28电极阳极，29红外滤镜，30通气孔，26-8、26-1、26-4为红外滤镜上侧视阴极，30-8、30-1，30-4为红外滤镜上侧视时的通气孔。
五、【具体实施方式】
[0069]参见附图1-6。
[0070]本仪器由A、B两个组合传感器、A、B两组传感器连接线、测量与数据处理系统、综合数据分析系统构成。组合传感器用于感应筋络穴位阻抗谱、氧分压、温度分布、阻抗成像参数，传感器连接线用于将传感器感应信号输送给测量与数据处理系统，测量与数据处理系统分析与测量组合传感器的感应信号，得到筋络穴位阻抗谱、氧分压、温度分布、阻抗成像参数，并将所测量的参数输送给综合数据分析系统。[0071]所述传感器连接线包括25个测量电极的阴极和阳极连接线，共50根，模拟地线5根；红外驱动和数据采集电路用于传输红外探测器输出数据的串行通信接口 6根，电源线2根，数字地线2根，充气泵控制线2根、放气阀控制线2跟，共计69根连接线；其中每个电极的阴极和阳极连接线为双绞线；69根连接线外边用套管套装，并与专用连接件连接。
[0072]组合传感器由组合传感器外壳、红外驱动和数据采集电路、红外探测器、红外透镜、红外滤镜和测量电极构成；组合传感器外壳为圆筒形，外壳底端安装红外滤镜，内部由上到下依次安装红外驱动和数据采集电路、红外探测器、红外透镜；红外透镜与红外滤镜与组合传感器外壳组成一个密封空间，红外透镜上边安装一个充气泵、放气阀和弹簧，红外滤镜依靠红外滤镜外圈的密封橡胶圈与组合传感器外壳密封，但能自由滑动。
[0073]红外滤镜的安装采用可以伸缩的设计方法，伸缩方法是红外透镜与红外滤镜与组合传感器外壳组成一个密封空间，红外透镜上边安装一个充气泵和放气阀，红外滤镜依靠红外滤镜外圈的密封橡胶圈与组合传感器外壳密封，但红外滤镜能自由滑动。在红外滤镜外圈有一弹簧。在进行阻抗成像测试时打开放气阀，在弹簧作用下，红外滤镜缩进组合传感器外壳，红外滤镜上的电极不接触皮肤。在进行阻抗谱、氧分压测试时，关闭放气阀，打开充气泵，红外滤镜伸出组合传感器外壳，红外滤镜上的电极接触皮肤。
[0074]测量电极由25个电极组成，如图3所示，电极呈圆环状分布。依次对电极编号为:圆心电极为I号，内圈圆环状分布的八个电极编号为2-9号，中心的I号电极和内圈的2-9号电极安装在红外滤镜靠近皮肤的一侧，外圈分布的16个电极编号为10-25号,外圈直径为内圈直径的两倍，外圈的10-25号电极安装在组合传感器外壳上。
[0075]单个电极如图4所示，电极两端是电极阴极26和电极阳极28，中间有二氧化锆27。电极为圆形，电极阳极和电极阴极用微导线连接到与传感器连接线连接的接插件。1-16号电极通过微加工工艺制造在红外滤镜上，电极阴极靠外边接触皮肤。电极以及连接导线占红外滤镜的面积小于30%。
[0076]如图5、图6所示。红外滤镜29上开有阳极通气孔30，红外滤镜为圆形，可以通过红外光，过滤可见光，通气孔使得电极阳极能与外壳内气体接触。红外滤镜上边安有1-9号电极，电极安装在组合传感器外壳的最外边，电极阴极靠外边能够接触到皮肤。
[0077]组合传感器由组合传感器外壳、红外驱动和数据采集电路、红外探测器、红外透镜、红外滤镜和测量电极构成；组合传感器外壳为圆筒形，外壳底端安装红外滤镜，内部由上到下依次安装红外驱动和数据采集电路、红外探测器、红外透镜；红外透镜与红外滤镜与组合传感器外壳组成一个密封空间，红外透镜上边安装一个充气泵、放气阀，红外滤镜与组合传感器外壳间装有弹簧，红外滤镜依靠红外滤镜外圈的密封橡胶圈与组合传感器外壳密封，但能自由滑动。
[0078]参见图7。红外探测器用于测量温度分布，为非致冷红外焦平面探测器。红外驱动和数据采集电路由电源与偏置电路、放大与滤波电路、模数转换电路、可编程门阵列构成。电源与偏置电路为非致冷红外焦平面探测器提供电源与偏置信号，非致冷红外焦平面探测器的图像输出模拟信号由放大与滤波电路放大后，经模数转换电路转换成数字信号输送给可编程门阵列，非致冷红外焦平面探测器的主时钟、复位信号、积分信号、行有效信号、第一行信号与可编程门阵列连接。
[0079]参见图8 。图中，U3是非致冷红外焦平面探测器，为法国ULIS公司的UL01021E，UU U2、U4、U5、U6、U7、U8构成电源与偏置电路，UU U2为美国TEXAS INSTRUMENTS公司的 TPS79533，U4、U5 为美国 MAXM 公司的 MAX6004，U6 为美国 TEXAS INSTRUMENTS 公司的LM317, U7、U8为美国TEXAS INSTRUMENTS公司的TLV5638，MC是主时钟；INT是积分信号；RESET是复位信号；LIGNE1是第一行信号；DATAVAL是行有效信号；由AOUT输出信号给放大与滤波电路。
[0080]图9中放大与滤波电路图中，Ul是美国TEXAS INSTRUMENTS公司的0PA2890，接口AOUT连接到非致冷红外焦平面探测器的输出；ADCIN连接到模数转换电路的输入。
[0081]在图10红外探测器中模数转换电路中，U2为美国Analog Devices公司的AD9244 ;AOUT接放大与滤波电路的ADCIN接口，CLK+，CLK-, DBO…DB13为输出像素信号，连接可编程门阵列。
[0082]参见图11~图14，红外驱动与数据采集电路采用可编程门阵列电路图。可编程门阵列芯片选择美国XILINX公司的XC3S1200。
[0083]参见图15。测量与数据处理系统由多路选通开关控制电路、阻抗谱测量电路、阻抗成像测量电路、氧分压测量电路、微处理器组成。两组传感器连接线的电极连接线与多路选通开关控制电路连接，红外驱动和数据采集电路的输出数据串行通信接口与微处理器连接。进行阻抗谱测量时，多路选通开关控制电路通过电极连接线从组合传感器A和组合传感器B中各选择其中的一个电极的阴极，将其连接到阻抗谱测量电路。进行阻抗成像测量时，多路选通开关控制电路通过电极连接线从组合传感器A或组合传感器B中选择10-25号电极的阴极，连接到阻抗成像测量电路。进行氧分压测量时，多路选通开关控制电路通过电极连接线在组合传感器A或组合传感器B的1-25号电极中，选择同一电极的一对阴极和阳极连接到氧分压测量电路。微处理器与阻抗谱测量电路连接，接收阻抗谱测量电路的测量数据；微处理器与阻抗成像测量电路连接，接收阻抗成像测量电路的测量数据；微处理器与氧分压测量电路连接，接收氧分压测量电路的测量数据；微处理器与多路选通开关控制电路连接，控制选通开关对指定电极阴极或阳极的选通；微处理器与传感器连接线中的红外探测器输出数据串行通信接口连接，从红外探测器中读取输出数据。微处理器与综合数据分析系统连接，将测量数据送给综合数据分析系统。图16~图20是分别进行阻抗谱测量、阻抗成像测量时、氧分压测量时的选`通电路框图。
[0084]进行阻抗测量时，电极连接线A中与组合传感器A的电极阴极连接的25根连接线连接到25选I电路A，25选I电路A从中选择一根连接线连接到阻抗谱测量电路；电极连接线B中与组合传感器B的电极阴极连接的25根连接线连接到25选I电路B，25选I电路B从中选择一根连接线连接到阻抗谱测量电路。
[0085]进行阻抗成像测量时，多路选通开关控制电路通过电极连接线从组合传感器A或组合传感器B中选择10-25号电极的阴极，连接到阻抗成像测量电路。
[0086]进行氧分压测量时，多路选通开关控制电路通过电极连接线从组合传感器A或组合传感器B中选择1-25号电极中，选择同一电极的一对阴极和阳极连接到氧分压测量电路。在进行阻抗成像测量和氧分压测量时，使用了 2选I选通电路。
[0087]图19是25选I电路中，N1-N25为25根供选择的连接线，OUT为选通连接线，A、B、C、A1、B1、C1连接到微处理器。芯片选型美国国家半导体公司的芯片:丽74HC4051。
[0088]图20是2选I电路图中，图中有3路2选I电路，可以从X0、X1中选择与X连通，可以从Y0、Y1中选择与Y连通，可以从Z0、Z1中选择与Z连通，A、B、C连接到微处理器.芯片选型美国国家半导体公司的芯片:MM74HC4053。
[0089]图21是阻抗谱测量电路图。阻抗谱测量电路的主要芯片为美国AnalogDevices, Inc.的芯片AD5933。图中，P0LE1，P0LE2与选通电极连接。SCL, SDA与微处理器的阻抗谱测量控制接口连接。
[0090]图22是阻抗谱成像测量电路图框图。正弦信号发生电路产生正弦电流源，通过16选I电路从10-25号电极中选择两个输入电极。通过16选I电路从10-25号电极中选择两个测量电极，作为输入信号端连接到放大与滤波电路，放大与滤波电路的输出连接到数字信号处理电路的模数转换接口。10-25号电极阴极连线通过阻抗成像选通电路选通其中4个电极阴极连线。4个16选I电路的选通由数字信号处理电路控制。
[0091]图23是阻抗成像测量电路中正弦信号发生器电路图。正弦信号发生电路用于产生正弦信号；U1为DDS集成电路，型号为AD9852，由美国Analog Devices公司生产，DDS_D0-DDS_D7, DDS_A0-DDS_A5连接到数字信号处理电路，用于控制DDS的输出频率。
[0092]图24是阻抗成像电路中16选I电路图。N1-N16为16跟供选择的连接线，X为选通连接线，A、B、C、Al、B1、Cl连接到数字信号处理电路；U1，U2:美国国家半导体公司的芯片:MM74HC4051U3:美国国家半导体公司的芯片:MM74HC4053。
[0093]参见图25阻抗成像测量电路中放大与滤波电路图。图中，U1，U2为美国TexasInstruments公司生产的TLC2254芯片，U3为美国Analog Devices公司生产的AD623芯片，INI, IN2为输入接口，分别与连个16选I电路连接，OUT为输出接口，连接到数字信号处理电路的模数转换接口。
[0094]图26是阻抗成像测量电路中数字信号处理电路图。图中，UCl:数字信号处理芯片，型号为TMS320F2812，，美国TEXAS INSTRUMENTS公司生产。UCl的第2引脚为模数转换接口，与放大与滤波电路的输出连接。其他的通用输入输出接口用于控制4个16选I电路和正弦信号发生电路。第90、91引脚与微处理器连接，用于数字信号处理芯片与微处理器之间的通信。
[0095]测量与数据处理系统中，氧分压测量电路与阻抗成像测量电路中的放大与滤波电路相同；IN1，IN2为输入接口，分别与选通电极的阳极、阴极连接，OUT为输出接口，连接到微处理器电路的模数转换接口。
[0096]图27是测量与数据处理系统中微处理器电路图。微处理器是美国TexasInstruments公司生产的MSP430F135。第2脚连接氧分压测量电路的输出，第33、34脚连接数字信号处理芯片的90、91脚。其他的通用输入输出接口分别与阻抗谱测量电路、氧分压测量电路、充气泵和放气阀控制电路连接。
[0097]图28是充气泵和放气阀控制电路图。两个充气泵和两个放气阀均采用相同的电路；P与微处理器的输入输出接口连接，A、B连接充气泵和放气阀控制线。
[0098]使用本测试仪对经络穴位进行研究时，由于传感器是组合传感器，分别感应筋络穴位阻抗谱、氧分压、温度分布、阻抗成像参数，采用分布式结构，其中测试区域为穴位周边的多点，能检测筋络穴位及其周边的参数分布。测量与数据处理系统中的微处理器接收综合数据分析系统命令，控制相关传感器进行测量并采集测量参数，通过选通电路对电极的选通分别测量阻抗谱、阻抗成像、氧分压的参数及参数分布，通过红外测量方式测量温度及温度分布，测量参数由测量与数据处理系统采集，综合数据分析系统进行数据分析。
[0099]本测试仪引入了现代科技，测量与数据处理系统中的微处理器接收综合数据分析系统命令，控制相关传感器进行测量并采集测量参数，将测量参数输送给综合数据分析系统进行分析，综合数据分析系统采用普通计算机，便于操作者操作控制，数据处理快速、可
O
[0100]图29~33是软件处理流程。计算机按照操作控制流程进行快速工作。
[0101]测量与数据处理系统中的微处理器的控制流程: [0102]开始，第一步，接收综合数据分析系统命令；第二步，判断要求测量温度分布吗？否，进入第六步，是，第三步，接收红外驱动和数据采集电路数据；第四步，查表计算温度分布；第五步，将温度分布数据上传到综合数据分析系统，返回第一步；第六步，判断要求测量阻抗成像吗？否，进入第十一步，是，第七步，控制放气阀放气，第八步，向阻抗成像测量电路发出测量命令，第九步，采集阻抗成像测量电路的测量数据，第十步，将阻抗测量数据发送到综合数据分析系统，返回第一步；第十一步，判断要求测量阻抗谱吗？否，进入第十三步，是，第十二步，运行阻抗谱测量子程序，返回第一步；第十三步，判断要求测量氧分压吗？否，返回第一步，是，第十四步，氧分压测量子程序，返回第一步，循环往返。
[0103]测量与数据处理系统中连接在红外探测器上的阻抗谱测量流程:
[0104]开始，第一步，控制充气泵充气；第二步，i=l，j=l ;第三步，控制选通电路选择组合传感器A的i号电极阴极；控制选通电路选择组合传感器B的j号电极阴极，f=0 ;第四步，设置频率f ;第五步，读取实部，虚部，并将实部、虚部以及对应的电极对、测量频率f存入数据库；第六步，判断f < 100 ?是，f=f+100赫兹步进，返回第四步，否，第七步，判断100含f < 1000，是，f=f+1000赫兹步进，返回第四步，否，第八步，判断1000含f < 10K，是，f=f+10K赫兹步进,返回第四步,否,第九步，f=f+100K赫兹步进,第十步,判断f > 1000K ?否，返回第四步，是，第十一步，j=j+l，第十二步，判断j > 25 ?否，返回第三步，是，第十三步,j=l ;i=i+l，第十四步，判断i > 25 ?,否,返回第三步,是,第十五步,将数据送给综合数据分析系统，结束；
[0105]氧分压测量流程:
[0106]开始,第一步,控制充气阀充气,第二步，i=l，第三步，控制选通电路选择组合传感器i号电极的阴极和阳极连接到氧分压测量电路，第四步，采集氧分压测量电路输出电压，第五步，查表计算氧分压值，第六步，i=i+l，第七步判断i > 25 ?,否,返回第三步,是,结束。
[0107]阻抗成像测量电路中，数字信号处理器控制流程:
[0108]开始，K=IO ；M=K+2 ；N=k+3 ;第一步:控制16选I电路选通K，K+1号电极作为正弦信号输入；第二步:控制16选I电路选通M，N号电极作为测量输出电极连接到数字信号处理芯片的模数转换接口 ；通过模数转换接口采集M、N号电极之间的电压信号；第三步，N=N+1 ;第四步，判断N> 25 ?否，进入二步，是，第五步:N=N-25+9，第六步，:判断N=K吗？否，进入二步，是，第七步:M=M+1,第八步,判断M > 25 ?否，进入二步，是,第九步，M=M-25+9，第十步，判断M=K ?否，进入二步，是，第十一步，K=K+1，第十二步，判断K=26 ?否，返回第一步，是，第十三步，根据测量数据，建立并求解相关麦克斯韦方程，计算阻抗成像参数，第十四步，将阻抗成像数据发送给微处理器，结束。[0109]非致冷红外焦平面探测器流程:第一步，输出驱动时序；第二步，读入非致冷红外焦平面探测器图像信号；第三步，图像校正；第四步，校正后的数据输送给数字信号处理器，第五步，返回第二步，循环往复。
[0110]非致冷红外焦平面探测器的图像校正方法包括实验测试图像校正参数和图像校正两部分:
[0111]实验测试图像校正参数:在0、1、2、3……60摄氏度环境下，分别测量拍摄目标为0摄氏度和60摄氏度的目标，将环境温度X摄氏度，拍摄目标温度0摄氏度下的第i行，第j列的像素测量值标记为XOij (x)，将环境温度X摄氏度，拍摄目标温度60摄氏度下的第i行，第j列的像素测量值标记为Xhij(x);计算环境温度X摄氏度下:Gij 00=255/(Xhij (x)-XOij (X)), Qij(x)=-Gij(x) ? XOij (x);得到 Gij (x), Qij (x)为环境温度 x 摄氏度下，第i行，第j列的校正参数；
[0112]图像校正方法:第一步，从数字温度传感器读取环境温度，第二步，根据环境温度，读取校正参数，设计算环境温度X摄氏度下第i行，第j列的校正参数分别为Gij (X)，Qij (x);第三步，读取非致冷红外焦平面探测器图像信号，设读取的第i行，第j列的数据为Dij ;第四步，校正数据=Gij (X) ? Dij+Qij (X)。
[0113]综合数据分析系统程序:
[0114]开始，选择测量参数，向微处理器发出测量命令；接收微处理器测量数据，显示并存储测量数据，对测量数据`进行分析计算，结束。
【权利要求】
1.一种经络穴位分布式多参数测试仪，其特征在于:测试仪由A、B两组组合传感器、A、B两组传感器连接线、测量与数据处理系统、综合数据分析系统构成；传感器连接线连接组合传感器和测量与数据处理系统，将传感器感应信号输送给测量与数据处理系统；测量与数据处理系统与综合数据分析系统连接，测量与数据处理系统中的微处理器接收综合数据分析系统命令，控制相关传感器进行测量并采集测量参数，将测量参数输送给综合数据分析系统进行分析； 所述组合传感器由组合传感器外壳、红外驱动和数据采集电路、红外探测器、红外透镜、红外滤镜和测量电极构成；组合传感器外壳为圆筒形，外壳底端安装红外滤镜，内部由上到下依次安装红外驱动和数据采集电路、红外探测器、红外透镜；红外透镜与红外滤镜与组合传感器外壳组成一个密封空间，红外透镜上边安装一个充气泵、放气阀；红外滤镜与组合传感器外壳间装有弹簧，红外滤镜依靠红外滤镜外圈的密封橡胶圈与组合传感器外壳密封，但能自由滑动。
2.如权利要求1所述的经络穴位分布式多参数测试仪，其特征在于:所述测量电极由25个电极组成,25个电极按照圆心和内外圆环形状排列，依次对电极编号为:圆心电极为I号，内圈圆环状分布的八个电极编号为2-9号,外圈圆环分布的16个电极为10-25号，电极中心的I号电极和内圈的2-9号电极安装在红外滤镜靠近皮肤的一侧,外圈分布的16个电极编号为10-25号,外圈直径 为内圈直径的两倍,外圈的10-25号电极安装在组合传感器外壳上; 所述红外滤镜(29)为圆形，其上开有通气孔(30)； 所述红外探测器为非致冷红外焦平面探测器，红外驱动和数据采集电路由电源与偏置电路、放大与滤波电路，模数转换电路以及可编程门阵列构成；电源与偏置电路连接到非致冷红外焦平面探测器，为非致冷红外焦平面探测器提供电源与偏置信号，非致冷红外焦平面探测器的图像输出模拟信号由放大与滤波电路放大后，经模数转换电路转换成数字信号输送给可编程门阵列，非致冷红外焦平面探测器的主时钟、复位信号、积分信号、行有效信号、第一行信号与可编程门阵列连接； 所述传感器连接线包括25个测量电极的阴极和阳极连接线，共50根，模拟地线5根；红外驱动和数据采集电路用于传输红外探测器输出数据的串行通信接口 6根，电源线2根，数字地线2根，充气泵控制线2根、放气阀控制线2跟，共计69根连接线；其中每个电极的阴极和阳极连接线为双绞线；69根连接线外边用套管套装。
3.如权利要求1所述经络穴位分布式多参数测试仪，其特征在于:所述测量与数据处理系统由多路选通开关控制电路、阻抗谱测量电路、阻抗成像测量电路、氧分压测量电路、微处理器组成；A、B两组传感器连接线的电极连接线与多路选通开关控制电路连接，红外探测器输出数据串行通信接口与微处理器连接； 进行阻抗谱测量时，多路选通开关控制电路通过电极连接线从组合传感器A和组合传感器B中各选择其25个电极中一个电极的阴极，将其连接到阻抗谱测量电路；进行阻抗成像测量时，多路选通开关控制电路通过电极连接线从组合传感器A或组合传感器B中选择10-25号电极的阴极，连接到阻抗成像测量电路； 进行氧分压测量时，多路选通开关控制电路通过电极连接线在组合传感器A或组合传感器B的1-25号电极中，选择同一电极的一对阴极和阳极连接到氧分压测量电路；微处理器与阻抗谱测量电路连接，接收阻抗谱测量电路的测量数据；微处理器与阻抗成像测量电路连接，接收阻抗成像测量电路的测量数据；微处理器与氧分压测量电路连接，接收氧分压测量电路的测量数据；微处理器与多路选通开关控制电路连接，控制选通开关对指定电极阴极或阳极的选通；微处理器与传感器连接线中的红外探测器输出数据串行通信接口连接，从红外探测器中读取其输出数据； 微处理器与综合数据分析系统连接，将测量数据送给综合数据分析系统。
4.如权利要求3所述的经络穴位分布式多参数测试仪，其特征在于: 所述进行阻抗谱测量时，电极连接线A中与组合传感器A的电极阴极连接的25根连接线连接到25选I电路A，25选I电路A从中选择一根连接线连接到阻抗谱测量电路；电极连接线B中与组合传感器B的电极阴极连接的25根连接线连接到25选I电路B，25选I电路B从中选择 一根连接线连接到阻抗谱测量电路； 所述进行阻抗成像测量时，多路选通开关控制电路通过电极连接线从组合传感器A或组合传感器B中选择10-25号电极的阴极，经2选I电路连接到阻抗成像测量电路； 所述进行氧分压测量时，多路选通开关控制电路通过25选I电路选择组合传感器A和组合传感器B的1-25号某个电极的阴极和阳极，再通过2选I电路选择组合传感器A或组合传感器B的阴极和阳极。
5.如权利要求2所述的经络穴位分布式多参数测试仪，其特征在于:所述电极单个为圆形，从下至上分别为电极阴极(26)、二氧化锆(27)、电极阳极(28)，电极阳极和电极阴极用微导线连接到与传感器连接线连接的接插件，1-16号电极通过微加工工艺制造在红外滤镜上，电极阴极靠外边接触皮肤；电极以及连接导线占红外滤镜的面积小于30%。
6.一种经络穴位分布式多参数测试仪的测试方法，其特征在于:多参数测试仪中传感器是组合传感器，分别感应筋络穴位阻抗谱、氧分压、温度分布、阻抗成像参数； 组合传感器由组合传感器外壳、红外驱动和数据采集电路、红外探测器、红外透镜、红外滤镜和探测电极构成；25个电极按照圆心和内外圆环形状分布排列；红外滤镜的安装采用可以伸缩的方法，由红外透镜与红外滤镜与组合传感器外壳组成一个密封空间， 红外透镜上边安装一个充气泵和放气阀，红外滤镜依靠红外滤镜外圈的密封橡胶圈与组合传感器外壳密封，但红外滤镜能自由滑动；在红外滤镜外圈有一弹簧，进行阻抗成像测试时打开放气阀，在弹簧作用下，红外滤镜缩进组合传感器外壳，红外滤镜上的电极不接触皮肤；进行阻抗谱、氧分压测试时，关闭放气阀，打开充气泵，红外滤镜伸出组合传感器外壳，红外滤镜上的电极接触皮肤；红外透镜和红外探测器的安装位置保证电极阴极接触的皮肤在红外探测器上清晰成像； 测量与数据处理系统中的微处理器接收综合数据分析系统命令，控制相关传感器进行测量并采集测量参数:通过选通电路对电极的选通分别测量阻抗谱、阻抗成像、氧分压的参数及参数分布，通过红外测量方式测量温度及温度分布，测量由测量与数据处理系统测量和采集，综合数据分析系统进行数据分析。
7.如权利要求6所述的经络穴位分布式多参数测试仪的测试方法，其特征在于:所述测量与数据处理系统中的微处理器的控制流程: 开始，第一步，接收综合数据分析系统命令；第二步，判断要求测量温度分布吗？否，进入第六步，是，第三步，接收红外驱动和数据采集电路数据；第四步，查表计算温度分布；第五步，将温度分布数据上传到综合数据分析系统，返回第一步；第六步，判断要求测量阻抗成像吗？否，进入第十一步，是，第七步，控制放气阀放气，第八步，向阻抗成像测量电路发出测量命令，第九步，采集阻抗成像测量电路的测量数据，第十步，将阻抗测量数据发送到综合数据分析系统，返回第一步；第十一步，判断要求测量阻抗谱吗？否，进入第十三步，是，第十二步，运行阻抗谱测量子程序，返回第一步；第十三步，判断要求测量氧分压吗？否，返回第一步，是，第十四步，氧分压测量子程序，返回第一步，循环往返。
8.如权利要求6所述的经络穴位分布式多参数测试仪的测试方法，其特征在于:所述测量与数据处理系统中的阻抗谱测量流程: 开始，第一步，控制充气泵充气；第二步，i=l，j=l ;第三步，控制选通电路选择组合传感器A的i号电极阴极；控制选通电路选择组合传感器B的j号电极阴极，f=0 ;第四步，设置频率f ;第五步，读取实部,虚部,并将实部、虚部以及对应的电极对、测量频率f存入数据库；第六步，判断f < 100 ?是，f=f+100赫兹步进,返回第四步,否,第七步,判断100 ^ f< 1000，是，f=f+1000赫兹步进，返回第四步，否，第八步，判断1000含f < 10K，是，f=f+10K赫兹步进，返回第四步，否，第九步，f=f+100K赫兹步进,第十步,判断f > 1000K ?否,返回第四步，是，第十一步，j=j+l，第十二步，判断j > 25 ?否,返回第三步,是,第十三步，j=l ；i=i+l，第十四步，判断i > 25 ?，否，返回第三步，是，第十五步，将数据送给综合数据分析系统，结束； 氧分压测量流程: 开始，第一步，控制充气阀充气，第二步，i=l，第三步，控制选通电路选择组合传感器i号电极的阴极和阳极连接到氧分压测量电路，第四步，采集氧分压测量电路输出电压，第五步，查表计算氧分压值，第六步，i=i+l，第七步判断i > 25 ?,否,返回第三步,是,结束。
9.如权利要求6所述的经络穴位分布式多参数测试仪的测试方法，其特征在于:所述阻抗成像测量电路中，数字信号处理器控制流程: 开始，K=IO ；M=K+2 ；N=k+3 ;第一步:控制16选I电路选通K，K+1号电极作为正弦信号输入；第二步:控制16选I电路选通M，N号电极作为测量输出电极连接到数字信号处理芯片的模数转换接口 ；通过模数转换接口采集M、N号电极之间的电压信号；第三步，N=N+1 ;第四步，判断N >25?否，进入二步，是，第五步:N=N-25+9，第六步，:判断N=K吗？否，进入二步，是，第七步:M=M+1，第八步，判断M > 25 ?否，进入二步，是，第九步，M=M-25+9，第十步，判断M=K?否，进入二步，是，第十一步，K=K+1，第十二步，判断K=26 ?否，返回第一步，是，第十三步，根据测量数据，建立并求解相关麦克斯韦方程，计算阻抗成像参数，第十四步，将阻抗成像数据发送给微处理器，结束； 非致冷红外焦平面探测器流程:第一步，输出驱动时序；第二步，读入非致冷红外焦平面探测器图像信号；第三步，图 像校正；第四步，校正后的数据输送给数字信号处理器，第五步，返回第二步，循环往复； 非致冷红外焦平面探测器的图像校正方法包括实验测试图像校正参数和图像校正两部分: 实验测试图像校正参数:在0、1、2、3……60摄氏度环境下，分别测量拍摄目标为0摄氏度和60摄氏度的目标，将环境温度X摄氏度，拍摄目标温度0摄氏度下的第i行，第j列的像素测量值标记为XOij (x)，将环境温度X摄氏度，拍摄目标温度60摄氏度下的第i行，第j列的像素测量值标记为Xhij (x);计算环境温度X摄氏度下:Gij (x)=255/(Xhij (x)-XOij (X))，Qij (X)=-Gij (x) ? XOij (x);得至Ij Gij (x)，Qij (x)为环境温度 x 摄氏度下，第i行，第j列的校正参数； 图像校正方法:第一步，从数字温度传感器读取环境温度，第二步，根据环境温度，读取校正参数，设计算环境温度X摄氏度下第i行，第j列的校正参数分别为Gij(X)，Qij(X)；第三步，读取非致冷红外焦平面探测器图像信号，设读取的第i行，第j列的数据为Dij ;第四步，校正数据=Gij (X) ? Dij+Qij (x)。
10.如权利要求6所述的经络穴位分布式多参数测试仪的测试方法，其特征在于:所述综合数据分析系统程序: 开始，选择测量参数，向微处理器发出测量命令；接收微处理器测量数据，显示并存储测量数据，对测量数 据进行分析计算，结束。
【文档编号】A61B5/053GK103750838SQ201410030142
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月22日 优先权日:2014年1月22日
【发明者】莫思特, 唐欢, 汪齐林 申请人:四川大学