实时远程脉诊系统的制作方法

本发明涉及中医诊疗领域，特别涉及一种实时远程脉诊系统。

背景技术：

脉诊是中医诊断学的四诊之一，他主要是利用手指的感觉来分析脉搏的“位、数、形、势”等特征，借以判断肺腑的功能状态，从而实现无创诊断的目的，对疾病的诊断和治疗有这积极的意义，但现有技术诊脉都是面对面，不能实现远程脉诊服务。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于网络实现对自然人进行远程脉诊服务的系统，该系统是由脉象采集设备和应用于脉象信息实时复现的脉象仿真设备构成，两者是实时联合工作的。脉象采集设备是采集自然人脉道上的脉象信息的，其核心是由至少一个脉象传感器构成的脉象采集组件，脉象仿真设备是接收脉象采集设备采集到的脉象电信号，通过电路的处理，驱动脉象仿真组件在中医师的指端再现自然人的脉道在受压时的搏动状态。

一种实时远程脉诊系统，包括第一上位机、第二上位机、脉象采集设备和脉象仿真设备，脉象采集设备分别与电源和第一上位机连接，脉象仿真设备分别与电源和第二上位机连接，第一上位机和第二上位机通过网络连接；

脉象采集设备包括采集支架、第一xy轴控制平台、图像传感器、采集设备运动伺服控制器、至少一个脉象传感器构成的脉象采集组件、至少一个z轴控制平台、第一x轴位移传感器、第一y轴位移传感器、第一微处理器模块和第一脉象处理模块组成，第一xy轴控制平台设置在采集支架上且与采集设备运动伺服控制器连接，z轴控制平台设置在第一xy轴控制平台上且与采集设备运动伺服控制器连接，第一微处理器模块与采集设备运动伺服控制器连接，脉象采集组件的脉象传感器通过第一弹簧柔性连接在z轴控制平台上且与第一脉象处理模块连接，第一脉象处理模块与第一微处理器模块连接，第一微处理器模块与第一上位机连接，图像传感器设置在采集支架上且与第一上位机连接，第一x轴位移传感器和第一y轴位移传感器设置在脉象采集组件上且与采集设备运动伺服控制器连接；

脉象仿真设备包括脉象仿真支架、至少一个压力传感器、至少一个电机构成的脉象仿真组件、第二xy轴运动平台、脉象仿真设备运动伺服控制器、第二x轴位移传感器、第二y轴位移传感器、投影装置、弹性元件、框架、第二微处理器模块、第二脉象处理模块、第三x轴位移传感器、第三y轴位移传感器、第一幕布、第二幕布和指端位置传感器组成，投影装置设置在脉象仿真支架上且与第二上位机连接，第二xy轴运动平台设置在脉象仿真支架上且与脉象仿真设备运动伺服控制器连接，框架设置在第二xy轴运动平台上，电机构成的脉象仿真组件通过弹性元件悬停在框架的中心位置并与第二脉象处理模块连接，压力传感器设置在脉象仿真组件的电机底端，第二微处理器模块分别与第二脉象处理模块、脉象仿真设备运动伺服控制器连接和第二上位机连接，第二x轴位移传感器和第二y轴位移传感器分别设置在脉象仿真组件上且与脉象仿真设备运动伺服控制器连接，第三x轴位移传感器和第三y轴位移传感器设置在框架上且与脉象仿真设备运动伺服控制器连接，第二幕布中间开设有通孔，第一幕布设置在第二幕布通孔上端，第二幕布边缘设置有多个指端位置传感器，指端位置传感器与脉象仿真设备运动伺服控制器连接。

所述的指端位置传感器为光发射管与光发射接收管。

所述的实时远程脉诊系统还包括第一时钟和第二时钟，第一时钟设置在脉象采集设备上，第二时钟设置在脉象仿真设备上。

所述脉象仿真组件的电机为直线电机或音圈电机。

所述的弹性元件为至少由4个第二弹簧构成的弹簧组。

本发明的有益效果：

1、本发明可以不再受地域与时间的限制，实现远程脉诊的需求。

2、本发明有助于脉诊客观化的研究进程；有助于基于脉象分析的中医专家诊断系统以及脉诊设备，走出实验室，走入百姓家庭。

3、本发明有助于普及中医文化，改善人们的生存方式与思维方式。

4、中医师在脉象仿真设备上为自然人诊脉，所看到的是自然人的真实的，实时的手臂图象画面，在真实画面的寸口部位，实现脉诊动作，具有逼真的临场感。

5、本发明结构简单，使用方便，功能齐全，智能的识别自然人脉道位置，并且在脉道位置上实现智能的脉诊动作。

附图说明

图1为本发明立体示意图。

图2为本发明脉象采集设备立体示意图。

图3为本发明脉象仿真设备立体示意图。

图4为本发明脉象仿真设备局部示意图。

图5是脉象采集设备与脉象仿真设备基于网络的工作流程图。

图6是脉象采集设备电路原理图。

图7是脉象仿真设备电路原理图。

图8是脉象仿真组件与框架的结构示意图。

图9是脉象采集设备工作流程图。

图10是脉象仿真设备工作流程图。

具体实施方式

请参阅图1至图10所示，一种实时远程脉诊系统，包括第一上位机1、第二上位机2、脉象采集设备3和脉象仿真设备4，脉象采集设备3分别与电源5和第一上位机1连接，脉象仿真设备4分别与电源5和第二上位机2连接，第一上位机1和第二上位机2通过网络连接；

脉象采集设备3包括采集支架30、第一xy轴控制平台31、图像传感器32、采集设备运动伺服控制器33、至少一个脉象传感器构成的脉象采集组件34、至少一个z轴控制平台35、第一x轴位移传感器36、第一y轴位移传感器37、第一微处理器模块38和第一脉象处理模块39组成，第一xy轴控制平台31设置在采集支架30上且与采集设备运动伺服控制器33连接，z轴控制平台35设置在第一xy轴控制平台31上且与采集设备运动伺服控制器33连接，第一微处理器模块38与采集设备运动伺服控制器33连接，脉象采集组件34的脉象传感器通过第一弹簧柔性连接在z轴控制平台35上且与第一脉象处理模块39连接，第一脉象处理模块39与第一微处理器模块38连接，第一微处理器模块38与第一上位机1连接，图像传感器32设置在采集支架30上且与第一上位机1连接，第一x轴位移传感器36和第一y轴位移传感器37设置在脉象采集组件34上且与采集设备运动伺服控制器33连接；

脉象仿真设备4包括脉象仿真支架40、至少一个压力传感器41、至少一个电机构成的脉象仿真组件42、第二xy轴运动平台43、脉象仿真设备运动伺服控制器44、第二x轴位移传感器45、第二y轴位移传感器46、投影装置47、弹性元件48、框架49、第二微处理器模块50、第二脉象处理模块51、第三x轴位移传感器52、第三y轴位移传感器53、第一幕布54、第二幕布55和指端位置传感器56组成，投影装置47设置在脉象仿真支架40上且与第二上位机2连接，第二xy轴运动平台43设置在脉象仿真支架40上且与脉象仿真设备运动伺服控制器44连接，框架49设置在第二xy轴运动平台43上，电机构成的脉象仿真组件42通过弹性元件48悬停在框架49的中心位置并与第二脉象处理模块51连接，压力传感器41设置在脉象仿真组件42的电机底端，第二微处理器模块50分别与第二脉象处理模块51、脉象仿真设备运动伺服控制器44连接和第二上位机2连接，第二x轴位移传感器45和第二y轴位移传感器46分别设置在脉象仿真组件42上且与脉象仿真设备运动伺服控制器44连接，第三x轴位移传感器52和第三y轴位移传感器53设置在框架49上且与脉象仿真设备运动伺服控制器44连接，第二幕布55中间开设有通孔，第一幕布54设置在第二幕布55通孔上端，第二幕布55边缘设置有多个指端位置传感器56，指端位置传感器56与脉象仿真设备运动伺服控制器44连接。

所述的指端位置传感器56为光发射管与光发射接收管。

所述的实时远程脉诊系统还包括第一时钟300和第二时钟400，第一时钟300设置在脉象采集设备3上，第二时钟400设置在脉象仿真设备4上。

所述脉象仿真组件42的电机为直线电机或音圈电机。

所述的弹性元件48为至少由4个第二弹簧构成的弹簧组。

脉象采集设备3和脉象仿真设备4的联合工作，会有两种工作机制，一种是基于网络，两台设备分处于网络的两端；一种是两者同处于本地环境，脉象采集设备3和脉象仿真设备4或者脉象采集组件34和脉象仿真组件42实时联合工作的机制，本实施例主要描述两者基于网络的工作机制以及两者所具有的结构、原理、一般工作过程。而脉象采集设备3和脉象仿真设备4或者脉象采集组件34和脉象仿真组件42在本地环境下联合工作的机制，可以看作它们处于网络环境下的一种特例。

为了描述的方便，我们把下面会反复提到的，关于脉象采集设备3和脉象仿真设备4的特有的结构作下说明。

脉象传感器作用于脉道皮肤，其接触的方式，无非是直接接触或者间接接触，这取决于应用的脉象传感器的类别与应用特性。在现代科学技术中，应用于采集脉象的传感器的种类繁多，我们以硅压阻式脉象传感器做应用例子。在直接接触的情况下，脉象采集组件34主要由分别采集三个脉象点位的三个脉象传感器构成(在直接接触或间接接触的情况下，如果脉象传感器不能兼用于对脉诊压力数据的获取，还要有脉诊压力传感器)；在间接接触的情况下，脉象采集组件34主要由脉象传感器和负责将脉道搏动信号传递给脉象传感器的物理装置(以弹性薄膜接触脉道皮肤，在弹性薄膜与脉象传感器之间封装的负责传递脉象信号的，内部充有一定压强的流体的物理装置)构成。

为了建构脉象采集现场的数学模型，也为了说明脉象采集组件34与脉道皮肤之间相互作用的关系，我们做如下的约定，当自然人手心向上，将手腕放置在脉象采集设备3的采集支架30上，沿着脉道的方向为x轴的方向，垂直于x轴且平行于脉道皮肤的方向为y轴的方向，由x轴、y轴构成的平面，是脉象采集组件34做位移运动的脉象采集工作面，垂直于脉象采集工作面的方向为z轴的方向(即对脉道皮肤施加脉诊压力的方向)，脉象采集现场的实时图象画面由图象传感器32获取。

脉象采集组件34在脉象采集设备3所给定的三维空间的运动状态，由脉象采集设备3的第一xy轴控制平台31、z轴控制平台35和采集设备运动伺服控制器33驱动，脉象采集组件34在本文中有两个含义，一个含义是脉象采集组件34的物理结构，一个含义是建构了脉象采集组件34在该三维空间内的运动控制的数学模型，刻画的是脉象采集组件34的脉象采集点位在三维空间内的运动轨迹与运动状态。

脉象仿真组件42由中医师的指端接触，相对应于脉象采集组件34的结构，由三个音圈电机(或直线电机)构成，每个音圈电机下端均设置压力传感器41，脉象采集组件42的音圈电机负责仿真脉道上某个点位的搏动状态，压力传感器41负责检测中医师指端施加在音圈电机上的脉诊压力的大小，脉象仿真组件42在x轴、y轴构成的脉象仿真工作面上进行位移运动，因此脉象仿真组件42在本文中也有两个含义，一个是说明它的物理结构，一个含义是建构了脉象仿真组件42在三维空间內的运动控制的数学模型，刻画的是脉象仿真组件42的脉象仿真点位在三维空间内的运动轨迹与运动状态。

脉象采集组件34所采集的代表脉道搏动的电信号，实时驱动脉象仿真组件42的音圈电机或直线电机，在中医师的指端仿真脉道搏动的状态，因此脉象传感器获取脉象信息，直接或间接接触脉道皮肤的有效面积，相对应于音圈电机或直线电机接触中医师指端进行脉象仿真的有效面积，两者面积大小一致。

脉象采集设备3与脉象仿真设备4是实时联合工作的，应当说明的是，脉象仿真设备4的存在，会有两种表现形式，一种形式是具体的物理设备，负责接收脉象采集设备3采集到的脉象数据，并且在中医师的指端实时仿真脉道的搏动状态，另一种表现形式是一种计算机的智能程序。

脉象采集设备3与脉象仿真设备4基于网络环境下的联合工作的机制，构成了脉象仿真设备4端对于脉象采集设备3端，基于网络的远程运动控制系统，世界上规模最大的网络就是internet网络。

我们约定以应用tcp/ip协议的网络作为两者联合工作的网络环境，以客户端、服务器端的组成形式作为两者分布式计算的工作模式，以应用rtp/rstp协议作为两者数据交换的技术支撑。

脉象采集设备3在实际应用中，会有两种不同的结构，第一种结构相对简易，它的特征是在x轴、y轴所构成的脉象采集工作面上没有负责脉象采集组件34位移运动的第一xy轴控制平台31，只在脉象采集组件34接触脉道并对脉道施加压力的z轴方向，有浮取、中取、沉取的z轴控制平台35，因此需要自然人将脉象采集组件34定位在自己的脉道上，而脉象采集设备3所具有的图象传感器32发送给脉象仿真设备4端的图象画面，也只是起到监督的作用，没有成为远程脉诊工作中不可或缺的一部分，这种结构的脉象采集设备3的脉象传感器，更适合配置阵列式的脉象传感器(阵列式的脉象传感器由触觉感应元列阵组成)，这种脉象采集设备3相对于下面展开描述的脉象采集设备3，少了第一xy轴控制平台31，具有结构相对简单，能在脉道部位上依据有限点位，进行连续时间域的脉象信息的考察，我们对第二种结构的脉象采集设备3展开说明。

脉象采集设备3的第一xy轴控制平台31、z轴控制平台35和采集设备运动伺服控制器33是支撑起远程脉诊工作的重要组成部分，负责驱动脉象采集组件34的运动状态，包括驱动脉象采集组件34移动到自然人的脉道位置上，在脉诊过程中脉象采集组件34相对于脉道位置的变换，以及推动脉象采集组件34在脉道皮肤上实现浮取、中取、沉取的脉诊动作。

从脉象仿真设备4到脉象采集设备3传递的状态控制指令数据是相同的，具有不同的机械结构的脉象采集设备，在其本地的实现方法是不尽相同的，可以列举三种典型的机械结构。

第一种机械结构，由两条平行于x轴、y轴的直线导轨为其基本结构(或两条直线导轨交叉构成十字滑台结构)，驱动脉象采集组件34在x轴、y轴所构成的脉象采集工作面的位移运动，而脉象采集组件34在脉道上实现脉诊压力动作，则由平行于z轴的具有动力源的机械组件实现。第二种机械结构，是以工业用并联式多自由度机械臂结构为其基本特征，这种机械结构由三根或多根的直线导轨并联构成，直线导轨的联合运动，驱动脉象采集组件34在三维空间做精确的位移运动，以及推动脉象采集组件34在脉道皮肤做出脉诊动作。第三种机械结构以串联式多自由度机械臂结构为主要特征，这种结构由多个运动轴和多个机械臂串联构成，驱动脉象采集组件34在三维空间做精确的位移运动，以及推动脉象采集组件34在脉道皮肤上做出脉诊动作。我们以第一种机械结构做为应用例子。

脉象采集设备3电路原理图如图6所示，其中脉象采集设备3所应用的图象传感器32可以是其设备中的，也可以是其上位机的。

基于网络的脉象采集组件34的第一xy轴控制平台31、z轴控制平台35和采集设备运动伺服控制器33，其实现的方式具有多样性，如果根据伺服系统的控制技术进行分类，大致可以分为网络+pc结构和网络+dsp(或者fpga、cpld)的结构。前者利用pc机的cpu来实现伺服控制器的功能，后者利用dsp，或者专用的伺服控制芯片来构成运动伺服控制器。

我们以pc+dsp结构的运动伺服控制器的体系结构来描述脉象采集设备3端的工作原理。

脉象采集设备3端的工作主要由第一上位机1、驱动电路、伺服电机和脉象采集设备3的采集设备运动伺服控制器33和软件共同完成。

脉象采集设备3具有三个轴的运动控制器，x轴、y轴的运动控制器是控制脉象采集组件在脉象采集工作面的位移运动，z轴的运动控制器是控制脉象采集组件在脉道皮肤上实现脉诊压力大小变化的。

脉象采集组件34相对于脉道皮肤的脉诊压力伺服控制，可以采用三个取象点位统一的脉诊压力伺服控制技术，也可以采用每个取象点位独立的脉诊压力伺服控制技术，显然后者更符合中医师的脉诊习惯。

脉象采集设备3的第一上位机1可以是台式计算机、笔记本电脑，也可以是平板电脑、智能手机等设备。脉象采集设备3与其第一上位机1的接口和通信，可以基于有线的技术也可以是无线的技术。有线的技术，可以基于pci总线技术、isa总线技术，或者串行总线rs232、ieee1394等技术。无线的方式可以基于蓝牙技术、红外线技术等等。我们以串行总线usb技术来说明脉象采集设备3与其第一上位机1的接口与通信。

采集设备运动伺服控制器33是以中央逻辑单元为核心，以第一x轴位移传感器36、第一y轴位移传感器37及兼用作提取脉诊压力数据的脉象传感器为信号元件，以第一xy轴控制平台31、z轴控制平台35和脉象采集组件34作为控制对象，对脉象采集组件34在脉象采集工作面的位置、位移、速度，以及相对于脉道皮肤脉诊压力大小做出控制，使脉象采集组件依据脉象仿真设备4发送过来的状态控制数据，完成脉诊动作。

脉象采集设备3的脉象采集组件34的本地运动伺服控制系统是基于网络远程运动伺服控制系统的基础。

脉象采集设备3的运动伺服控制系统的软件，主要由脉象采集组件34运动控制线程、脉象采集组件34状态查询线程、脉象数据采集线程构成。

脉象采集设备3的运动伺服控制系统上电复位后，脉象采集组件34的运动控制线程就被创建和唤醒，并开始读取放置目标点数据的command指令管道，当管道为空时被阻塞，只要管道内存在数据，脉象采集组件34的运动控制线程就将数据读出，判断脉象采集组件34是否可以访问，若可以访问，置脉象采集组件34为不可访问，将坐标、速度、加速度等基本数据写入采集设备运动伺服控制器33，执行控制指令，执行完成后，置脉象采集组件34为可以访问，等待脉象采集组件34动作完成事件，在脉象采集组件34动作完成事件触发后，得到脉象采集组件34的状态数据，然后再继续读取管道内的数据。

脉象采集组件34状态查询线程在查询到脉象采集组件34可以访问的事件触发下，置脉象采集组件34为不可访问，周期查询脉象采集组件34的状态数据，当查询到的状态数据符合脉象采集组件34动作完成事件，置脉象采集组件34为可以访问，把脉象采集组件34的控制权交给脉象采集组件34的运动控制线程。

脉象数据读取线程，是在一个事件的触发下，开始读取脉象传感器的数据，并且开始处理，这个事件是脉象采集组件34与脉道皮肤之间的压力数据达到阀值，对于多个脉象传感器的数据的读取，可以采用分时复用的技术。

脉象采集设备3与脉象仿真设备4基于网络的运动控制系统的系统控制算法，如果从其承载方式而言，分为软件方式与硬件方式，硬件方式可靠性高、执行速度快、受其上位机的性能影响小，是其产品化的方向。我们以软件的方式说明其工作原理。

脉象采集设备3服务器端的软件，主要由脉象采集工作面视频数据采集发送线程、主线程、状态查询线程、脉象数据采集发送线程构成。

主线程启动网络功能，初始化视频数据发送端口、指令数据的接收与发送端口、状态数据的接收与发送端口、脉象数据的发送端口；分配视频数据发送缓冲、指令数据接收与发送缓冲、状态数据接收与发送缓冲、脉象数据的发送缓冲；创建指令数据接收套接字并开始监听网络。

当有脉象仿真设备4端发送过来连接请求时，获取其ip地址等基本信息并生成密钥，创建指令数据发送套接字、状态数据发送套接字、状态数据接收套接字、视频数据发送套接字、脉象数据发送套接字，如果创建套接字失败，转入套接字建立出错处理程序，如果成功则将初始化数据返回给脉象仿真设备4端，通过三次握手的机制，确定两台设备的数据通信。

脉象采集设备3端接收到脉象仿真设备4端发送过来的指令数据，校验正确发送回执，调用翻译函数和相应的基本控制函数，将网络字节形式的指令数据翻译成command指令，送入采集设备运动伺服控制器33，驱动脉象采集组件34进行工作。

状态查询线程是当主线程完成一条指令，并释放脉象采集组件34控制权时，状态查询线程被激活，读取脉象采集设备运动伺服运动控制器33的寄存器的数据。

脉象采集工作面的视频数据，基于网络的采集、压缩、传输、接收、解压缩、播放属于公知技术，不必赘述。

脉象数据读取线程，是在一个事件的触发下，开始读取脉象传感器的数据流并进行处理，这个事件是脉象采集与脉道皮肤之间的压力数据达到阀值。

脉象数据发送线程，是将缓冲区内的脉象数据流，写入脉象数据流管道，由脉象仿真设备4端的脉象数据流接收线程读取。

脉象仿真设备4的存在有两种表现形式，一种形式是具体的物理设备，与脉象仿真设备3实时的联合工作，中医师在这个系统中是重要的组成，是监控、判断、决策、诊断的实施者，脉象仿真设备4的另一种存在形式，是一种计算机的智能程序。

我们首先对第一种形式的脉象仿真设备4作出说明。

脉象仿真设备4的核心是脉象仿真组件42，由音圈电机(或直线电机)构成。它接触于中医师的指端，第三x轴位移传感器52和第三y轴位移传感器53和压力传感器41共同采集中医师指端在脉诊过程中的动作变化的数据，该数据被脉象仿真设备4发送给脉象采集设备端3，控制脉象采集组件34在自然人的脉道皮肤上作出相应的脉诊动作；同时把脉象采集组件34采集到的自然人的脉象电信号，经过降噪、放大、电路处理、发送给脉象仿真设备4端，驱动音圈电机，在中医师的指端，实时仿真自然人脉道的点位的搏动状态。

脉象仿真设备4的第二xy轴运动平台43和脉象仿真设备运动伺服控制器44是带动脉象仿真组件42，在脉象仿真工作面上的位移运动，如果从有无动力源的角度而言，脉象仿真设备4的机械系统可以分为有动力源和无动力源两种结构。无动力源的机械系统，是完全依靠中医师推动脉象仿真组件42在脉象仿真工作面的运动，这样中医师一边诊脉，一边还要刻意调整脉象仿真组件42的位置变化，无疑会增加中医师的精神负担，我们对有动力源的第二xy轴运动平台43和脉象仿真设备运动伺服控制器44展开说明。

具有动力源的脉象仿真设备4的第二xy轴运动平台43和脉象仿真设备运动伺服控制器44，可以采用平行于x轴、y轴的两根直线导轨式机械结构(或十字滑台式机械结构)，也可以是串联式多自由度机械臂结构，或者是工业用并联式多自由度机械臂结构，负责驱动脉象仿真组件42在脉象仿真工作面上的位移运动，其驱动的方式，分为直接驱动和间接驱动，其中间接驱动更符合中医师的脉诊习惯。

间接驱动是指脉象仿真组件42位于一定形状的机械框架49之内，脉象仿真设备4的第二xy轴运动平台43和脉象仿真设备运动伺服控制器44驱动框架49在脉象仿真工作面上的位移运动，也就间接驱动了脉象仿真组件42在脉象仿真工作面的位移运动。

图8是脉象仿真组件42与框架49结构示意图，在这个图里，我们对框架49内的机械结构做简化处理，省去了规范脉象仿真组件42运动的导轨。这个框架可以是闭合的，也可以是非闭合的，而且形状也不唯一，我们以这个框架49为闭合的圆形的形状作为例子，脉象仿真组件42在没有外力的作用下，在弹簧组48的共同作用下停留在圆心位置。

间接驱动的机械结构的作用，主要有两点：一是中医师的指端对脉象仿真组件42施加一定脉诊压力的同时，能够带动脉象仿真组件42在虚拟脉道位置上做位移动作调整。二是力反馈功能的实现。

脉象采集组件34在自然人脉道皮肤上做微位移动作调整，脉道皮肤施加在脉象采集组件34上的与脉象采集组件34位移方向相反的阻力，该阻力大小变化由脉象采集组件34上的力反馈传感器转换成电信号，该信号经过电路的处理，通过网络传送给脉象仿真设备4，脉象仿真设备4接收到力反馈电信号，经过电路的处理，驱动框架49机械结构的受控运动，引起框架49机械结构中的弹簧组48发生形变，使中医师按在脉象仿真组件42上的指端，感受到与施加在脉象采集组件34上一样的阻力大小的变化，从而使中医师有更为真切的临场感。

脉象仿真设备电路原理图如图7所示。

脉象仿真设备4的本地机械运动控制系统的软件，主要由框架49机械结构运动控制线程、框架49机械结构位置查询线程、指端位置查询线程、脉象仿真组件42状态查询线程、脉象仿真组件42的脉象信号驱动线程构成。

脉象仿真设备4的脉象仿真设备运动伺服控制器44上电复位之后，框架49机械结构运动控制线程就被创建与唤醒，并开始读取放置目标点数据的管道(目标点数据管道的数据有三个来源，一是指端位置查询线程所读取的指端位置坐标数据，二是当框架49机械结构圆心坐标数据与脉象仿真组件42坐标数据不一致时，脉象仿真组件42的坐标数据，三是当有力反馈数据时，对力反馈数据计算的结果所生成的坐标数据)，当管道数据为空时被阻塞，一旦管道内存在数据，框架49机械结构运动控制线程就将数据读出，判断框架49机械结构是否可以访问，若可以访问，置框架49机械结构为不可访问，并把坐标、速度、加速度等基本数据写入脉象仿真设备运动伺控制器44，执行控制指令，执行完毕，置框架49机械结构为可以访问，等待运动完成事件，在运动完成事件触发下，得到框架49机械结构圆心坐标数据，然后再继续读取管道内数据。

框架49机械结构圆心位置查询线程在框架机械结构可以访问的事件触发下，置框架49机械结构为不可访问，周期查询框架49机械结构圆心坐标数据，当查询到的坐标数据符合框架49机械结构动作完成事件，置框架49机械结构为可以访问，把框架49机械结构的控制权交给框架49机械结构运动控制线程。

指端位置查询线程，定时读取指端位置坐标数据，并把数据写入框架49机械结构运动控制目标点数据管道。

脉象仿真组件42状态查询线程，定时读取脉象仿真组件42的状态数据(位置坐标数据、脉诊压力数据)。

脉象仿真组件42的脉象信号驱动线程，是在一个事件的触发下，读取缓冲区的脉象数据流，并经过电路处理，驱动音圈电机，在中医师的指端，再现自然人脉道的点位搏动状态，这个事件是，输出这组脉象数据的脉象采集组件34的状态数据与当前脉象仿真组件42的状态数据之间的差异在阀值之内。

脉象仿真设备4客户端的软件，主要由脉象采集工作面视频数据接收线程、主线程、查询线程、脉象数据接收线程构成。主线程中封装有功能函数模块、脉象采集组件状态指令数据生成模块、网络传输模块、网络时延补偿模块。

主线程开启网络控制功能，脉象采集工作面视频数据接收端口、指令数据发送与接收端口、状态数据发送与接收端口、脉象数据流接收端口，分配脉象采集工作面视频数据接收缓冲、指令数据发送与接收缓冲、状态数据发送与接收缓冲、脉象数据流接收缓冲，指定脉象采集设备端的ip，创建指令数据发送与接收套接字、状态数据发送与接收套接字、视频数据接收套接字、脉象数据接收套接字，向脉象采集设备3端发送建立连接的网络初始化指令，并等待脉象采集设备3端的回执。如果接收回执超时，转入网络异常处理程序，接收回执正常，获取校验码，确定了脉象仿真设备4端与脉象采集设备3端的网络通信。

查询线程是定时查询脉象仿真组件42的状态数据，并将该数据送入主线程的脉象采集组件34状态指令数据生成模块，按照command的数据结构，将数据写入command指令管道。

脉象数据接收线程是读取脉象数据管道的脉象数据流，并写入缓冲区，在一个事件的触发下，脉象数据经过电路的处理，驱动脉象仿真组件42的音圈电机，模拟脉道点位的搏动状态。

以上详细描述了脉象采集组件34第一种工作形式，脉象采集组件34受控于采集设备运动伺服控制器33，其系统的状态控制指令数据来自于，中医师指端在脉象仿真组件42上进行脉诊动作所生成的状态数据。下面描述脉象采集组件的第二种工作形式，脉象采集组件受控于采集设备运动伺服控制器33，系统的状态控制指令数据来自于一种计算机的智能程序，这种智能程序基于中医师在对自然人进行诊脉时在脉诊过程中搜集大量的指端相对于脉道位置变化数据与脉诊压力数据，并以此建立知识库与数据库。该程序不但具有公知技术中对脉象信息进行时域、频域的数据分析的功能，另外其特征是具有脉象采集现场图像画面的脉道区域位置识别程序，脉道位置区域识别的算法可以是基于几何特征的方法，也可以是基于神经网络的方法，或者是基于代数特征的方法，通过对脉象采集现场的图像画面数据的计算，识别脉道区域位置并生成坐标数据，控制脉象采集组件34定位在脉道位置上。然后在脉诊压力数据库中提取脉诊压力数据，驱动脉象采集组件34作出相应的脉诊动作，并对反馈回来的具有脉道方位坐标与脉诊压力状态的脉象信息进行分析计算，对脉象采集组件34在脉道皮肤的作用状态作出时序调整，在空间域与时间域中进行完整的脉象信息采集与分析处理工作。

脉象采集设备3与脉象仿真设备4在实际应用中会用到计算机数据交互平台，计算机数据交互平台的作用是把不同地域的自然人与中医师联系起来。

图5给出了脉象采集设备3与脉象仿真设备4基于网络的工作流程图，脉象采集设备3是采集自然人的脉象信息(信源)，上传到网络(信道)，然后在网络的另一端的脉象仿真设备4上(信宿)，在中医师的指端，仿真自然人的脉道搏动信息，供给中医师进行远程脉诊服务。

我们借助这个工作模型图，一般性地描述脉象采集设备3与脉象仿真设备4基于网络的工作原理与工作流程。为了描述的方便，假定设备工作在理想环境中。在实际应用中，无论是脉象数据还是指令数据，或者状态数据的丢失或超时，都将转入相应的错误处理程序。

一种实时远程脉诊系统的工作方法包括：

1、脉象采集设备3接通电源5，并且确立脉象采集设备3与其第一上位机1的数据通信；

2、自然人启动脉象采集设备3的远程脉诊应用程序；

3、脉象采集设备3的第一上位机1读取标准系统时钟数据，发送给脉象采集设备3，使脉象采集设备3的脉象采集工作面的第一时钟300显示与其第一上位机1的标准系统时钟一致；

4、脉象采集设备3的第一上位机1的远程脉诊程序建立socket对象，绑定ip地址，在与脉象仿真设备4端约好的端口上开始侦听网络；

5、脉象仿真设备4端的第二上位机2启动远程脉诊应用程序，建立socket对象，向脉象采集设备3端的远程脉诊应用进程的端口发送连接请求，并通过三次握手的机制，与脉象采集设备3端的远程脉诊应用进程建立数据通信；

6、脉象采集设备3端初始化视频采集压缩模块，启动数据采集，建立输出到缓冲区的数据流，将采集到的脉象采集工作面的视频压缩数据发送到缓冲区，当缓冲区的数据填满时，启动数据发送线程，将数据发送给脉象仿真设备4端；

7、脉象仿真设备4端建立视频数据接收缓冲区，启动视频数据接收线程，接收脉象采集设备3端的视频数据，当数据填满缓冲区，读取数据并进行解压缩处理，生成实时画面，通过投影装置47将画面投射在脉象仿真设备4的第二幕布55上，第二幕布55上具有本地标准时间显示，中医师据此可知网络时延的概况；

8、脉象仿真设备4端接收到具有坐标标识的脉象采集工作面的实时画面，进行手动或自动的坐标对位，建立脉象采集工作面与脉象仿真工作面的镜象坐标系，并以此为基础建立三维的镜象坐标系统，至此，脉象采集设备3与脉象仿真设备4基于网络的实时的联合工作的准备工作完成；

9、自然人手心向上，将手腕处放置在脉象采集设备3的采集支架30上，并且使脉道皮肤与脉象采集工作面的高度基本一致；

10、投影装置47将脉象采集设备3端的脉象采集工作面的实时画面投射到脉象仿真设备4的第二幕布55上，而脉象仿真组件42的位移空间位于第二幕布55之下；中医师将手指放置在画面上自然人的寸口位置上，脉象仿真设备4的第二微处理器模块50通过指端位置传感器56，读取中医师指端在第二幕布55的位置坐标数据，并生成数控程序，驱动第二xy轴控制平台43将脉象仿真组件42移动到中医师的指端，在这一过程中，第二微处理器模块50实时读取脉象仿真组件42的第二x轴位移传感器45和第二y轴位移传感器46数据，一路送入脉象仿真设备运动伺服控制器44，做为反馈信号，另一路送入其第二上位机2，通过网络发送给脉象采集设备3端，进而控制脉象采集组件34的运动状态；

11、脉象采集设备3端从网络上接收到脉象仿真设备4端发送过来的脉象仿真组件42的状态数据，送入脉象采集组件34的采集设备运动伺服控制器33，生成数控程序，驱动脉象采集组件34移动到自然人相应的脉道位置；

12、中医师的指端在脉象仿真组件42上施加的浮取、中取、沉取的脉诊动作，由脉象仿真设备4的第二微处理器模块50读取脉象仿真组件42上的压力传感器41的数据，并且将代表脉诊压力的数据，经过a/d转换电路，转换成数字信号，通过网络发送给脉象采集设备3端；

13、脉象采集设备3端从网络上接收到脉诊压力数据，送入脉象采集组件34的采集设备运动伺服控制器33，生成数控程序，驱动脉象采集组件34在自然人脉道上做出浮取、中取、沉取的脉诊动作，同时第一微处理器模块38启动延时计时器，在计时器工作其间，脉象采集组件34的位移变化与脉诊压力变化均小于阀值，则接通脉象采集组件34的脉象传感器的信号输出控制电路，将脉象传感器输出的模拟的脉象电信号，经过预处理电路、放大电路、a/d转换电路、数字处理电路，传送给第一上位机1，并通过网络，发送给脉象仿真设备4端；

14、脉象仿真设备4端的远程脉诊应用进程接收到从网络上传送过来的脉象数据流，解压缩后，经过数字处理电路，d/a转换，驱动脉象仿真组件42的电机，使中医师的指端感受到虚拟脉道的搏动状态；

15、中医师的指端在脉象仿真组件42上做出的脉诊压力动作，以及带动脉象仿真组件42在脉象仿真工作面上的位移变化，建构起了脉象仿真设备4端对于脉象采集设备3端的三维运动控制指令数据，脉象采集设备3端的脉象采集组件34在数控程序的控制下在自然人的脉道上做出相对应的脉诊动作，并实时的把脉象信号反馈给脉象仿真设备4端，这样中医师基于图象传感器32生成的脉象采集现场的实时画面，对于脉道方位的引导，以及指端感受到的脉道搏动信号有无及大小的实时反馈，对处于网络另一端的脉象采集设备3的脉象采集组件34作出实时的、三维运动控制，在连续时间域与空间域对自然人的脉象信息做完整的考察；

16、中医师结束脉诊动作，退出远程脉诊应用程序，断开网络连接，脉象采集设备3驱动脉象采集组件34移动到初始位置，退出远程脉诊应用程序。

一种实时远程脉诊系统的工作方法：

1、脉象采集设备3与其第一上位机1建立数据通信，脉象仿真设备4的另一种存在形式——一种计算机智能程序通过网络模块与脉象采集设备4端建立数据通信，智能程序主要由脉道位置识别程序与反馈脉象信息分析处理程序构成；

2、脉象采集设备3端通过网络向脉象仿真设备4端传送脉象采集现场的图象画面；

3、自然人手心向上，将手腕处放置在脉象采集设备3的采集支架30上，并且使脉道皮肤与脉象采集工作面的高度基本一致；

4、脉象仿真设备4启动脉道位置识别程序，基于卷积神经网络技术(convolutionalneuralnetwork，这是一种前馈神经网络，对图像处理有出色的表现，为公知技术)，对实时传送的脉象采集现场的视频数据进行预处理，进行脉道区域特征的匹配，进而识别出脉道区域，反馈脉象信息分析处理程序提取脉道区域的一组坐标数据生成状态指令数据，将数据通过网络传送给脉象采集设备3端；

5、脉象采集设备3接收状态指令数据，驱动脉象采集组件34移动到自然人脉道位置上；

6、脉象仿真设备4的反馈脉象信息分析处理程序搜索脉诊压力数据库的脉诊压力数据，发送给脉象采集设备3端；

7、脉象采集设备3接收状态指令数据，推动脉象采集组件34在自然人脉道皮肤上作出脉诊压力动作，并将脉象采集组件34采集的脉象数据传送给脉象仿真设备4端；

8、脉象仿真设备4接收到实时的脉象数据，送入反馈脉象信息分析处理程序，根据脉象信息的有无、强弱等信息，基于知识库的知识规则的计算，对脉象采集组件34作用于脉道的位置与相对于脉道皮肤的脉诊压力发送时序的调整指令，在时间域与空间域进行脉象采集工作；

9、脉象仿真设备4对接收到的脉象信息在时域或频域进行分析处理，这是公知技术，不必赘述，然后把诊断结果发送给脉象采集设备3端；

10、脉象仿真设备4完成远程脉诊服务，退出远程脉诊应用程序，断开网络连接，脉象采集设备3驱动脉象采集组件34移动到初始位置，退出远程脉诊应用程序。