脉搏波阵列式传感器采集系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及传感器技术领域，更具体地涉及一种脉搏波阵列式传感器采集系统及方法。
【背景技术】
[0002]中医脉诊具有两千多年临床实践，这是我国传统中医四诊中的精髓之一。脉搏信息在中医临床方面有着十分重要的意义。在传统中医脉诊中，切脉技巧复杂，难以掌握和运用，医生主观因素影响也较大，诊断标准不一。由于中医缺少设备上面的辅助，缺少客观化、定量化的标准，使得中医传承愈加困难。几十年来，国内外研制出了不同的脉象仪，用于脉诊的客观化研究，但从目前研制情况看，大部分传感器不能很好的定位中医切脉时所取寸、关、尺三部，按三部九候诊法检测脉搏信号。
【发明内容】
[0003]有鉴于此，本发明的目的在于提供一方便使用的便携式中医脉诊诊疗辅助设备，以便能够快速简便的检测分析脉搏波信息，为医生、患者提供有效的诊断依据。
[0004]为实现上述目的，作为本发明的一个方面，本发明提供了一种脉搏波阵列式传感器采集系统，包括:
[0005]若干压电薄膜传感器，所述若干压电薄膜传感器为以阵列式排列的PVDF膜传感器，用于将脉搏的压力信号转换为电压信号。
[0006]其中，所述若干压电薄膜传感器包括若干组PVDF膜阵列，每一组PVDF膜阵列包括横向3个X纵向3个共九个PVDF膜传感器。
[0007]其中，所述PVDF膜传感器为3mmX 3mm单点PVDF压电薄膜传感器，每个单点PVDF压电薄膜传感器之间距离低于1mm。
[0008]作为本发明的另一个方面，本发明还提供了一种脉搏波的采集方法，包括以下步骤:
[0009]采用如上所述的脉搏波阵列式传感器采集系统，将所述阵列式排列的PVDF膜传感器压在手腕处脉管上方;袖带加压后控制加压力度的大小来调整浮、中、沉三种深度;所述PVDF膜传感器捕捉到由于动脉管的跳动而产生的动态压力值后将脉搏的压力信号转换为电压信号。
[0010]基于上述技术方案可知，本发明的脉搏波阵列式传感器采集系统具有以下优点:
[0011](I)本发明的压力传感器部分是阵列式的PVDF(聚偏二氟乙烯)压电薄膜，之所以选择PVDF压电薄膜，因为它有如下几个优点:①压电常数大(d33 = 20pC/N)，变力响应灵敏度高，比石英晶体高10倍，压电电压输出常数g=174是所有压电体中最高的;在非常高的交变电场中不至于去极化，单位体积能获得大的输出功率，因为换能器单位体积最大输出功率正比于机电耦合系数和能承受的最大电场强度的平方;②膜轻且柔韧，易于制备，与人体组织的阻抗耦合性好，能紧贴皮肤，使得脉搏信号通过薄膜而不失真；另外由于薄膜类似于人类皮肤，可以制作仿生触觉传感器;③机械品质因素低，阻尼小，密度低，具有宽带特性，能满足脉搏信号的频率特性;人体的脉搏频率非常低，约为0.5?4Hz，一般情况下为IHz左右；由于PVDF膜的柔性及其厚度方向伸缩振动的谐振频率很高，使得在很宽范围内有平坦的频率响应(响应范围是0.1-lOOMHz)。因此，从理论上讲，PVDF换能器能检测微弱低频的脉搏信号；
[0012](2)阵列式薄膜传感器是由多个3*3mm2的正方形PVDF换能器成阵列式排列，每个点阵之间距离低于1mm，这种结构可以保证完全采集到寸、关、尺三个位置的信息，避免了传统脉搏波传感器需要繁琐的人工调节，利用算法确定寸、关、尺，可以更加精确的定位，排除了人为的误差；
[0013](3)PVDF压电传感器利用硅胶封装固定，并固定在手腕式空气袖带上;利用单片机对空气栗的精确控制，可以对手腕位置进行逐渐加压测量，有效解决目前脉搏传感器难以定位、难以定标浮、中、沉的问题；
[0014](4)电荷放大电路的高阻抗输入可以很好的捕捉到PVDF薄膜产生的微弱电荷；
[0015](5)在皮肤上引入参考地电极可以有效的消除50Hz工频信号，大幅度地简化了电路，实现电路小型化设计。
【附图说明】
[0016]图1为本发明的脉搏波阵列式传感器采集系统的工作流程图；
[0017]图2为本发明的阵列式传感器设计示意图；
[0018]图3为本发明的腕带式结构设计示意图；
[0019]图4为本发明的腕带式加压模块设计示意图。
【具体实施方式】
[0020]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
[0021 ]本发明公开了一种脉搏波阵列式传感器采集系统，包括:
[0022]若干压电薄膜传感器，所述若干压电薄膜传感器为以阵列式排列的PVDF膜传感器，用于将脉搏的压力信号转换为电压信号。
[0023]作为优选，所述若干压电薄膜传感器包括若干组PVDF膜阵列，每一组PVDF膜阵列包括横向3个X纵向3个共九个PVDF膜传感器。所述PVDF膜传感器为3mm X 3mm单点PVDF压电薄膜传感器，每个单点PVDF压电薄膜传感器之间距离低于1mm。
[0024]作为优选，所述脉搏波阵列式传感器采集系统还包括腕带，所述腕带是中空结构，能够通过充气而膨胀或收缩。所述腕带通过空气栗进行充气，所述空气栗能够根据需要控制所述腕带对佩戴者手腕的压力太小。
[0025]作为优选，所述PVDF膜传感器通过硅胶封装在腕带上。
[0026]作为优选，所述脉搏波阵列式传感器采集系统还包括信号处理单元，所述信号处理单元包括:
[0027]前置线性电荷放大器，用于与所述压电薄膜传感器的换能器的阻抗匹配，把高阻抗输入转换为低阻抗电压输出，并将微弱感测信号转换成电压信号并放大；
[0028]降噪单元，用于对所述前置线性电荷放大器输出的电压信号进行降噪处理。
[0029]作为优选，所述降噪单元包括滤波电路，所述滤波电路由二阶滤波结构组成:
[0030]低通滤波电路，由Rl和Cl组成，上限截止频率为1000Hz，以使脉搏信号让脉搏信号的高次谐波通过，信号反映的病理性特征信息得到完整的保留；以及
[0031]低通滤波器，用于滤除高频干扰。
[0032]作为优选，所述降噪单元还包括设置了一条接触皮肤的参考电极，将其连接模拟地，以有效消除50Hz工频干扰。
[0033]作为优选，所述信号处理单元还包括一处理器，所述处理器将测量得到的256个数据视为一队列，每进行一次新的测量，就把测量结果放入队尾，而剔除原来队首的一次数据;对所述256个数据逐个比较大小，去掉其中的最大值和最小值，然后计算254个数据的平均值。
[0034]本发明还公开了一种脉搏波的采集方法，包括以下步骤:
[0035]采用如上所述的脉搏波阵列式传感器采集系统，将所述阵列式排列的PVDF膜传感器压在手腕处脉管上方;袖带加压后控制加压力度的大小来调整浮、中、沉三种深度;所述PVDF膜传感器捕捉到由于动脉管的跳动而产生的动态压力值后将脉搏的压力信号转换为电压信号。
[0036]下面通过具体实施例和附图对本发明的技术方案做进一步的阐述说明。
[0037]本发明的脉搏波阵列式传感器采集系统的工作流程如图1所示，通过充气袖带将柔性PVDF压电阵列薄膜传感器压在手腕处脉管上方;袖带加压后可以控制加压力度的大小来调整浮、中