一种柔性可穿戴中医脉象智能识别手套、采集方法及分析方法技术

一种柔性可穿戴中医脉象智能识别手套、采集方法及分析方法，涉及中医诊脉的大数据分析技术领域，解决现有脉诊仪无法实现定位测量，导致信息缺失；采用脉压力可控的机械手进行测量时，存在设备过于复杂使用受限等问题，本发明专利技术通过智能识别手套，模拟中医诊脉，采集饶腕处寸、关、尺三个部位的脉象信号；控制模块通过对比当前取脉压力和标准取脉压力，控制压力调节模块，使取脉压力保持在取脉压力最佳值。并对采集的脉象信号进行分析，获得脉象信号的信息，实现人机交互。本发明专利技术通过柔性可穿戴式手套采集饶腕处寸、关、尺三点不同压力下的脉象信号，并进行脉象信号识别，对其分析，进而方便、快捷的得到采集的脉象信号所包含的脉象信息。息。息。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性可穿戴中医脉象智能识别手套、采集方法及分析方法


[0001]本专利技术涉及中医脉诊的大数据分析
，具体涉及一种柔性可穿戴中医脉象智能识别手套、采集方法及分析方法。

技术介绍

[0002]脉诊是传统中医诊断的重要依据，人体左右手手腕处寸、关、尺三处的脉象分别对应人体不同脏腑的健康状况，传统中医通过医生指尖对寸、关、尺三个部位采用不同压力按压，进而感受不同部位不同压力的脉动情况，根据不同的脉动情况结合医生的诊疗经验得出诊断结果。相较于西医，中医能够及时检测出人体的变化，便于对疾病的预防以及慢性疾病的监测等。然而，中医脉诊主要依照医生的主观经验进行诊断，缺乏有客观性。由此可见，中医脉诊智能化、客观化是中医脉诊发展的必要趋势，也是人们研究的前进方向。
[0003]现今人们对于脉诊客观化的研究已经取得了一定的进展，现有专利CN109147945A公开了一种中医诊断系统，包括脉象采集装置和移动终端，它通过手环的形式来采集脉象信号并由终端系统分析，其工作原理是利用压力传感器与人体腕部接触来采集脉象信号，并通过USB接口与手机连接，进而将采集的脉象信号输入诊断系统中，用以中医脉象分析；专利CN114287894A公开了一种脉诊仪，其包括基座、承载座和多个感测模块，它通过移动模块反复移动来确定取脉位置，并显示去取脉压力，能够实现定位、采集不同压力下脉象信号的功能。当今，脉诊客观化研究正处于研究的热潮之中，但是脉诊设备还是存在定位困难、取脉压力难以调节等问题。
[0004]针对现今脉诊设备所存在的问题，本专利技术设计了一种柔性可穿戴中医脉象智能识别手套、识别方法及分析方法。该手套用以采集脉象信号，由于取脉的位置和压力都会影响采集到脉象信号的准确性，因此本专利技术在指腹处装有柔性触觉压力传感器，柔性可穿戴传感器件可实现与皮肤更好的贴合，柔性触觉压力传感器与触摸皮肤进行诊脉的触感极为接近，因此能够的感知脉动位置，实现直接定位，并在压力调节模块的辅助下达到在最佳取脉压力范围内取脉的目的，对现今脉诊设备的不足做出了改进，并对采集到的脉象信号识别、分析。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种柔性可穿戴中医脉象智能识别手套、识别方法及分析方法，包括柔性可穿戴中医脉象智能识别手套、脉象采集系统以及脉象信号分析系统，用以脉象信号的采集、识别、分析与显示。
[0006]所述的柔性可穿戴中医脉象智能识别手套，包括手套本体，脉象信号分析系统及脉象信息显示模块；
[0007]所述的手套本体上安装脉搏信号采集系统；
[0008]所述的脉搏信号采集系统包括柔性触觉压力传感器和控制单元；
[0009]所述的柔性触觉压力传感器放置于脉象智能识别手套对应的食指、中指、无名指三指腹处，并在手腕处寸、关、尺三个部位完成脉搏信号的采集；
[0010]所述的控制模块集成安装在控制单元壳体内，并且所述的控制单元壳体设置在手套本体的背部；
[0011]所述的控制单元壳体内部安装有控制模块，以及与所述的控制模块分别电连接的信号调节模块、压力调节模块、压力显示模块、模数(A/D)转换模块和蓝牙通信模块；
[0012]所述的柔性触觉压力传感器通过压力调节模块与控制模块电连接；
[0013]所述的信号调节模块用于调节所述柔性触觉压力传感器采集到的初始脉搏信号；
[0014]所述的控制模块用于控制压力调节模块，使所述的柔性触觉压力传感器采集的脉搏压力达到标准取脉压力；
[0015]所述的压力显示模块用于显示控制模块输出的取脉压力值，控制模块根据取脉压力值控制压力调节模块进行压力调节；
[0016]所述的模数(A/D)转换模块，用于实现采集的模拟脉搏信号向数字信号的转换。
[0017]所述的蓝牙通信模块，用于将脉象智能识别手套中所采集到的脉搏信号传输至脉象信号分析系统。
[0018]本专利技术还提供一种采用所述柔性可穿戴中医脉象智能识别手套进行脉搏信号的采集方法，该方法由以下步骤实现：
[0019]步骤一、手套佩戴者模拟中医采集脉搏信号，手套佩戴者将食指、中指、无名指三指模仿中医诊脉放置于被测者手腕处，通过柔性触觉压力传感器确定取脉位置；
[0020]步骤二、根据步骤一确定的取脉位置，通过柔性触觉压力传感器采集初始脉搏信号，所述初始脉搏信号经过信号调节模块调节后传输至控制模块；
[0021]步骤三、在所述的控制模块中将当前取脉压力值与标准取脉压力值对比，并通过所述的压力显示模块显示取脉压力值，同时控制模块控制压力调节模块调节取脉压力值；当提示音模块发出提示音时，开始在标准取脉压力下采集脉搏信号；
[0022]步骤四、将步骤三采集的脉搏信号通过信号调节模块调节后输入至A/D转换模块进行模数信号转换，获得数字信号；
[0023]步骤五、将步骤四获得的数字信号通过蓝牙通信模块传输至脉象信号分析系统；
[0024]步骤六、重复上述步骤一至步骤五，分别采集浮、中、沉压力下的脉搏信号，并通过所述脉象信号分析系统进行分析并显示。
[0025]本专利技术还提供一种脉象信号的分析方法，具体步骤为：
[0026]步骤A、采用小波分析法对采集到的脉搏信号进行预处理；
[0027]步骤B、对步骤一处理后得到的的脉象信号进行特征提取，并获得脉象信号特征集；
[0028]步骤C、建立脉象信号识别模型；
[0029]建立改进的白鲸算法优化的XGBoost分类模型，要求按照目标函数最小化的规则计算最优解，设置模型的超参数为：权衡因子γ、学习率eta、树的深度max_depth以及最小叶子权重min_child_weight，并利用改进白鲸优化算法对XBGoost模型的超参数进行优化；
[0030]识别模型具体过程为：
[0031]步骤C1、种群初始化；设置种群数量为n，最大迭代次数为T；
[0032]步骤C2、基于随机变量的混沌映射策略初始化种群位置，计算初始位置相应的适应度值；
[0033]步骤C3、基于最优随机抖动策略，确定当前最优位置；
[0034]设定最优个体在邻域内产生局部抖动的公式为：
[0035][0036]式中，rand2为[0，1]区间上的随机数；X
*
(t)为当前白鲸鱼群中的最优个体；X'
*
(t)为优化后的新个体；
[0037]对于邻域内生成的新个体，采用贪心思想进行判断，具体公式如下：
[0038][0039]式中，f(X
*
)为当前最优个体X
*
(t)的适应度函数，f(X'
*
)为优化后的新个体X'
*
(t)的适应度函数，若新个体X'
*
(t)的适应度值优于当前最优个体X
*
(t)的适应度值，则进行最优个体的替换为X'
*
(t)；否则，继续保留当前最优个体X
*<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性可穿戴中医脉象智能识别手套，其特征是：所述智能识别手套包括手套本体，脉象信号分析系统及脉象信息显示模块；所述手套本体上安装脉搏信号采集系统；所述脉搏信号采集系统包括柔性触觉压力传感器和控制单元；所述柔性触觉压力传感器分别位于食指、中指和无名指三指指腹处，分别对应被测试者的腕部寸、关、尺三个部位；所述柔性触觉压力传感器用于采集脉搏信号；所述控制模块集成安装在控制单元壳体内，所述控制单元壳体设置在手套本体的背部；所述控制单元壳体内部安装有控制模块，以及与所述控制模块分别电连接的信号调节模块、压力调节模块、压力显示模块、模数转换模块和蓝牙通信模块；所述柔性触觉压力传感器通过压力调节模块与控制模块电连接；所述信号调节模块用于调节所述柔性触觉压力传感器采集到的初始脉搏信号；所述控制模块用于控制压力调节模块，使所述柔性触觉压力传感器采集的脉搏压力达到标准取脉压力；所述压力显示模块用于显示控制模块输出的取脉压力值，控制模块根据取脉压力值控制压力调节模块进行压力调节；所述模数转换模块，用于实现采集的模拟脉搏信号向数字信号的转换。所述蓝牙通信模块，用于将智能识别手套中所采集到的脉搏信号传输至脉象信号分析系统。所述蓝牙通信模块用于将采集的脉搏信号传输至脉象信号分析系统，用于后续分析并通过脉象信息显示模块显示脉象数据。2.根据权利要求1所述的一种柔性可穿戴中医脉象智能识别手套，其特征在于：所述信号调节模块包括前置放大电路、50Hz陷波电路、带通滤波电路和主放大电路；所述前置放大电路将采集到的微弱脉搏信号线性放大后通过50Hz陷波电路去除脉搏信号中的干扰信号；所述带通滤波电路将去除干扰信号的0.1～20Hz的脉搏信号进行提取出后通过主放大电路进行信号放大，放大信号电压至5V后作为模数转换模块的输入电压。3.根据权利要求1所述的一种柔性可穿戴中医脉象智能识别手套，其特征在于：所述压力调节模块为三组，每组压力调节模块包括气囊、气泵和电磁阀；所述气泵和电磁阀通过密封弹性气管与气囊连接，所述气囊位于食指、中指、无名指的指甲表面与手套之间，所述气泵和电磁阀均与控制单元连接；所述气泵用于给气囊充气，增加指尖压力；所述电磁阀用于气囊放气，减小指尖压力。4.根据权利要求1所述的一种柔性可穿戴中医脉象智能识别手套，其特征在于：所述压力显示模块包括提示音模块和指示灯模块，指示灯模块显示当前取脉压力情况，提示音模块提示取脉的开始和结束。5.一种脉搏信号的采集方法，其特征在是：所述采集方法采用权利要求1
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4任意一项所述的一种柔性可穿戴中医脉象智能识别手套进行脉搏信号的采集，该方法由以下步骤实现：步骤一、手套佩戴者模拟中医采集脉搏信号，手套佩戴者将食指、中指、无名指三指模仿中医诊脉放置于被测者手腕处，通过柔性触觉压力传感器确定取脉位置；
步骤二、根据步骤一确定的取脉位置，通过柔性触觉压力传感器采集初始脉搏信号，所述初始脉搏信号经过信号调节模块调节后传输至控制模块；步骤三、在所述控制模块中将当前取脉压力值与标准取脉压力值对比，并通过所述压力显示模块显示取脉压力值的同时，控制模块控制压力调节模块调节取脉压力值；当提示音模块发出提示音时，开始在标准取脉压力下采集脉搏信号；步骤四、将步骤三采集的脉搏信号通过信号调节模块调节后输入至A/D转换模块进行模数信号转换获得数字信号；步骤五、将步骤四获得的数字信号通过蓝牙通信模块传输至脉象信号分析系统；步骤六、重复上述步骤一至步骤五，分别采集浮、中、沉压力下的脉搏信号，并通过所述脉象信号分析系统进行分析并显示。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤三中，控制模块控制压力调节模块调节取脉压力值的过程为：当前取脉压力值小于标准取脉压力值范围最小临界值时，控制模块控制电泵对需要加压的指尖气囊进行充气，通过气囊的膨胀挤压手指压力；当前取脉压力值大于标准取脉压力值范围最大临界值时，控制模块通过控制电磁阀对气囊进行放气，通过气囊收缩减轻手指压力。7.一种脉象信号的分析方法，其特征是：采用所述脉象信号分析系统对权利要求5所述的采集的脉象信号进行分析，具体分析步骤为：步骤A、采用小波分析法对采集的脉象信号进行预处理；步骤B、对步骤一处理的脉象信号进行特征提取，并获得脉象信号特征集；步骤C、建立脉象信号识别模型；建立TOBWO
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XGBoost分类模型，要求按照目标函数最小化的规则计算最优解，设置模型的超参数为：权衡因子γ、学习率eta、树的深度max_depth以及叶子权重min_child_weight，并利用改进白鲸优化算法对XBGoost模型的超参数进行优化；具体过程为：步骤C1、种群初始化；设置种群数量为n，最大迭代次数为T；步骤C2、基于随机变量的混沌映射策略初始化种群位置，计算初始位置相应的适应度值；步骤C3、基于最优随机抖动策略，确定当...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲畅，蔡晓慧，陈晓娟，宫玉琳，李雪，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：