CN114431840A - 一种脉搏采集装置、脉搏采集方法和*** - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种脉搏采集装置、脉搏采集方法和***，脉搏采集装置对被测对象施加连续变化的压力，采集得到被测对象在连续变化的压力下的一组脉搏信号，使脉搏信号更为丰富、多样。进而在该组脉搏信号中找到峰峰值最大的目标脉搏信号，并将其作为中脉的脉搏信号；或者，提取该组脉搏信号的上包络，将上包络最大值对应的目标脉搏信号作为中脉的脉搏信号。之后根据压力和中脉的脉搏信号得到沉脉的脉搏信号和浮脉的脉搏信号，实现了浮中沉三种脉象的自动识别，提高了检测的自动化程度。

Description

一种脉搏采集装置、脉搏采集方法和***

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，具体涉及一种脉搏采集装置、脉搏采集方法和***。

背景技术

脉搏（Pulse）为人体表可触摸到的动脉搏动。把脉又称为切脉，是中医师用手按病人的动脉，根据脉象，以了解疾病内在变化的诊断方法。把脉是由动脉搏动的显现部位（深、浅）、速率（快、慢）、强度（有力、无力）、节律（整齐与否、有无歇止）和形态等方面组成的。脉象是中医辨证的一个重要依据，对分辨疾病的原因，推断疾病的变化，识别病情的真假，判断疾病的预后等，都具有重要的临床意义。

传统的中医脉诊缺乏量化标准，往往“在心易了，指下难明”。现代化的中医脉诊则更是要求客观化与规范化，只有用科学的方法采集可靠的脉搏数据，再辅之以大数据或是人工智能等先进的科学手段，规范解释中医诊疗，才能更进一步的扩大中医的影响力与说服力。

较之现代医学，中医学现代化进展相对缓慢，其重要原因是中医学缺乏适合于发挥自身优势的现代研究设备。

要有效地治疗疾病，首先必须有正确的诊断，而脉搏采集的正确与否直接决定了脉诊的效果。脉象错综复杂，受气候，年龄，性别，体质，劳逸及精神状态等因素的影响，稳定、可靠的采集尽可能丰富的脉搏信息是所有现代化脉诊的基石。

釆集脉诊信息时，取脉部位、过程以及信息量，都会对临床的辨证施治产生影响。从理论上讲，采集的信息越丰富、越有效，辨证结果便会越准确。而现有技术通常是用脉搏传感器检测某个压力下病人的脉搏，得到的脉搏信号单一，不利于医生进行后续诊疗。

发明内容

本申请提供一种脉搏采集装置、脉搏采集方法和***，旨在解决脉搏信号单一的问题。

一实施例提供一种脉搏采集***,包括：

脉搏采集装置，用于对被测对象施加连续变化的压力，采集得到被测对象在连续变化的压力下的一组脉搏信号；

脉搏处理装置，用于：

在所述一组脉搏信号中找到峰峰值最大的目标脉搏信号，将所述目标脉搏信号作为中脉的脉搏信号；或者，提取所述一组脉搏信号的上包络，寻找所述上包络的最大值得到最大值对应的目标脉搏信号，将所述目标脉搏信号作为中脉的脉搏信号；

所述连续变化的压力为连续降低的压力，将所述目标脉搏信号之前的第一预设位置处的脉搏信号作为沉脉的脉搏信号，将所述目标脉搏信号之后的第二预设位置处的脉搏信号作为浮脉的脉搏信号；或者，所述连续变化的压力为连续升高的压力，将所述目标脉搏信号之前的第三预设位置处的脉搏信号作为浮脉的脉搏信号，将所述目标脉搏信号之后的第四预设位置处的脉搏信号作为沉脉的脉搏信号。

一实施例提供的脉搏采集***中，

将所述目标脉搏信号之前的第一预设位置处的脉搏信号作为沉脉的脉搏信号，将所述目标脉搏信号之后的第二预设位置处的脉搏信号作为浮脉的脉搏信号，包括：

在所述目标脉搏信号之前的脉搏信号中，找到峰峰值或上包络对应幅值为目标幅值的脉搏信号并将其作为沉脉的脉搏信号；所述目标幅值为所述目标脉搏信号的峰峰值的一半，或者，为所述目标脉搏信号的上包络对应幅值的一半；

在所述目标脉搏信号之后的脉搏信号中，找到峰峰值或上包络对应幅值为所述目标幅值的脉搏信号并将其作为浮脉的脉搏信号；

将所述目标脉搏信号之前的第三预设位置处的脉搏信号作为浮脉的脉搏信号，将所述目标脉搏信号之后的第四预设位置处的脉搏信号作为沉脉的脉搏信号，包括：

在所述目标脉搏信号之前的脉搏信号中，找到峰峰值或上包络对应幅值为所述目标幅值的脉搏信号并将其作为浮脉的脉搏信号；

在所述目标脉搏信号之后的脉搏信号中，找到峰峰值或上包络对应幅值为所述目标幅值的脉搏信号并将其作为沉脉的脉搏信号。

一实施例提供的脉搏采集***中，还包括：将目标脉搏信号前后相邻的脉搏信号也作为中脉的脉搏信号；

将第一预设位置前后相邻的脉搏信号也作为沉脉的脉搏信号，将第二预设位置前后相邻的脉搏信号也作为浮脉的脉搏信号；或者，

将第三预设位置前后相邻的脉搏信号也作为浮脉的脉搏信号，将第四预设位置前后相邻的脉搏信号也作为沉脉的脉搏信号。

一实施例提供的脉搏采集***中，所述脉搏采集装置包括压电式脉搏传感器；所述压电式脉搏传感器包括传感器探头和调理电路；所述传感器探头包括凸起部、拱形部和压电薄膜；所述凸起部设置在所述拱形部的顶部，用于与被测对象接触；所述拱形部的底部为拱形，所述压电薄膜贴在所述拱形部的底部；所述调理电路与所述压电薄膜电连接。

一实施例提供的脉搏采集***中，所述脉搏采集装置还包括用于对被测对象施加连续变化的压力的加压模块；所述加压模块包括：

气囊，用于对所述传感器探头进行加压；

气泵，用于对所述气囊充气；

电磁阀，用于对所述气囊放气；

气压传感器，用于采集所述气囊的气压。

一实施例提供的脉搏采集***中，

所述脉搏采集装置还包括控制器；所述控制器用于控制电磁阀关闭气囊的放气气路，并控制气泵开始工作，为气囊充气，气囊充气时对所述传感器探头施加连续变化的压力，根据气压传感器检测的气压，在气压逐步增加至预设的峰值压力后控制气泵停止工作，并控制电磁阀对气囊放气，使气压逐步衰减至大气压，在此期间获取所述调理电路输出的信号得到被测对象在连续变化的压力下的一组脉搏信号；或者，

所述脉搏处理装置用于控制电磁阀关闭气囊的放气气路，并控制气泵开始工作，为气囊充气，气囊充气时对所述传感器探头施加连续变化的压力，根据气压传感器检测的气压，在气压逐步增加至预设的峰值压力后控制气泵停止工作，并控制电磁阀对气囊放气，使气压逐步衰减至大气压，在此期间获取所述调理电路输出的信号得到被测对象在连续变化的压力下的一组脉搏信号。

一实施例提供的脉搏采集***中，所述脉搏采集装置对被测对象施加连续变化的压力之前，还用于：

采集得到被测对象的初始脉搏信号，判断所述初始脉搏信号的幅度是否低于预设的调整阈值，若是，则提高后续脉搏信号的增益。

一实施例提供的脉搏采集***中，所述压电式脉搏传感器还包括PCB板，所述调理电路设置在所述PCB板上，所述调理电路包括差分子电路；所述差分子电路的元器件在所述PCB板上对称分布。

一实施例提供一种脉搏采集方法，包括：

对被测对象施加连续变化的压力，采集被测对象在连续变化的压力下的一组脉搏信号；

在所述一组脉搏信号中找到峰峰值最大的目标脉搏信号，将所述目标脉搏信号作为中脉的脉搏信号；或者，提取所述一组脉搏信号的上包络，寻找所述上包络的最大值得到最大值对应的目标脉搏信号，将所述目标脉搏信号作为中脉的脉搏信号；

所述连续变化的压力为连续降低的压力，将所述目标脉搏信号之前的第一预设位置处的脉搏信号作为沉脉的脉搏信号，将所述目标脉搏信号之后的第二预设位置处的脉搏信号作为浮脉的脉搏信号；或者，所述连续变化的压力为连续升高的压力，将所述目标脉搏信号之前的第三预设位置处的脉搏信号作为浮脉的脉搏信号，将所述目标脉搏信号之后的第四预设位置处的脉搏信号作为沉脉的脉搏信号。

一实施例提供一种脉搏采集装置，包括压电式脉搏传感器和用于对被测对象施加连续变化的压力的加压模块；

所述压电式脉搏传感器包括传感器探头和调理电路；所述传感器探头包括凸起部、拱形部和压电薄膜；所述凸起部设置在所述拱形部的顶部，用于与被测对象接触；所述拱形部的底部为拱形，所述压电薄膜贴在所述拱形部的底部；所述调理电路与所述压电薄膜电连接；

所述加压模块包括：

气囊，用于对所述传感器探头进行加压；

气泵，用于对所述气囊充气；

电磁阀，用于对所述气囊放气；

气压传感器，用于采集所述气囊的气压。

依据上述实施例的脉搏采集装置、脉搏采集方法和***，脉搏采集装置对被测对象施加连续变化的压力，采集得到被测对象在连续变化的压力下的一组脉搏信号，使脉搏信号更为丰富、多样。进而在该组脉搏信号中找到峰峰值最大的目标脉搏信号，并将其作为中脉的脉搏信号；或者，提取该组脉搏信号的上包络，将上包络最大值对应的目标脉搏信号作为中脉的脉搏信号。之后根据压力和中脉的脉搏信号得到沉脉的脉搏信号和浮脉的脉搏信号，实现了浮中沉三种脉象的自动识别，提高了检测的自动化程度。

附图说明

图1为本发明提供的脉搏采集***一实施例的结构框图；

图2为本发明提供的脉搏采集***中，一组脉搏信号的时域图；

图3为本发明提供的脉搏采集***中，中脉的脉搏曲线示意图；

图4为本发明提供的脉搏采集***中，从脉搏曲线中提取浮中沉对应的脉搏信号的示意图；

图5为本发明提供的脉搏采集***中，沉脉的脉搏曲线示意图；

图6为本发明提供的脉搏采集***中，浮脉的脉搏曲线示意图；

图7为本发明提供的脉搏采集***中，显示浮中沉三脉的示意图；

图8为本发明提供的脉搏采集***中，压电式脉搏传感器的结构框图；

图9为本发明提供的脉搏采集***中，传感器探头的正视图；

图10为本发明提供的脉搏采集***中，传感器探头的俯视图；

图11为本发明提供的脉搏采集***中，差分子电路的电路图；

图12为本发明提供的脉搏采集***中，PCB板上差分子电路的各个元器件的分布示意图；

图13为本发明提供的脉搏采集***中，加压模块的结构框图；

图14为本发明提供的脉搏采集***中，脉搏采集方法的流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调节。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。

如图1所示，本发明提供的脉搏采集***,包括脉搏采集装置10和脉搏处理装置20。脉搏采集装置10和脉搏处理装置20可以有线连接进行通信，也可以无线连接进行通信。本实施例以无线通信连接为例进行说明。脉搏采集装置10包括无线通信模块，例如蓝牙模块、4G模块、5G模块等。

脉搏采集装置10用于对被测对象施加连续变化的压力，采集得到被测对象在连续变化的压力下的一组脉搏信号，并将该组脉搏信号传输给脉搏处理装置20，如本实施例中通过无线通信模块发送给脉搏处理装置20。连续变化的压力可以是连续降低的压力，也可以是连续升高的压力，本实施例以前者为例进行说明。脉搏采集装置10将压力提高到预设的峰值压力后，再让压力逐步衰减，从而形成连续降低的压力。压力连续降低期间测量被测对象的脉搏得到一组脉搏信号。本实施例中，脉搏采集装置10将被测对象测量的所有脉搏信号都发送给脉搏处理装置20。被测对象通常是人，具体测量部位可以是手腕处。脉搏采集装置10采集得到的一组脉搏信号包含了不同压力对应的脉搏，使脉搏信号更为丰富、多样。

脉搏处理装置20用于根据脉搏采集装置10传输的脉搏信号，处理得到浮中沉对应的脉搏信号。脉搏采集装置10只传输被测对象在连续变化的压力下的一组脉搏信号，则脉搏处理装置20直接对其进行处理即可。若脉搏采集装置10传输的是被测对象所有的脉搏信号，其时域图如图2所示，曲线a为脉搏信号形成的脉搏曲线，曲线b为脉搏采集装置10施加的压力的压力曲线。则脉搏处理装置20从中提取被测对象在连续变化的压力下的一组脉搏信号，如曲线a中虚线框框选的部分，进而从该部分脉搏曲线中可提取出浮中沉对应的脉搏曲线（信号）。下面进行详细说明。

处理得到中脉脉搏信号的方式可以有多种，下面介绍两种：

第一种方式中，脉搏处理装置20在所述一组脉搏信号中找到峰峰值（峰-峰值）最大的目标脉搏信号，将该目标脉搏信号作为中脉的脉搏信号。找最大的峰峰值有多种方式，例如可以提取所述一组脉搏信号的包络，包络的最大值就是峰峰值的最大值。

第二种方式中，如图4所示，脉搏处理装置20提取所述一组脉搏信号的上包络，寻找上包络的最大值得到最大值对应的目标脉搏信号，将该目标脉搏信号作为中脉的脉搏信号。

上述两种方式都是找幅度极大或最大的脉搏信号作为中脉的脉搏信号。在此基础上，还可以将包含该目标脉搏信号的一个预设时间段内的脉搏信号都作为中脉的脉搏信号。本实施例中，脉搏处理装置20还至少将目标脉搏信号前后相邻的脉搏信号也作为中脉的脉搏信号，如图3中虚线框框选的曲线f2所示。

本实施例中，脉搏采集装置10提供的连续变化的压力为连续降低的压力。沉脉对应按压手腕的力度较大，故脉搏处理装置20将目标脉搏信号之前（压力较大）的第一预设位置处的脉搏信号作为沉脉的脉搏信号，将目标脉搏信号之后（压力较小）的第二预设位置处的脉搏信号作为浮脉的脉搏信号。

第一预设位置和第二预设位置可根据医生习惯、临床经验等进行设置。本实施例中，第一预设位置为：目标脉搏信号之前、峰峰值或上包络对应幅值为目标幅值的脉搏信号所在的位置。其中，目标幅值可以是目标脉搏信号的峰峰值的一半，也可以是目标脉搏信号的上包络对应幅值的一半。脉搏处理装置20在目标脉搏信号之前的脉搏信号中，找到峰峰值为目标幅值的脉搏信号并将其作为沉脉的脉搏信号，或者，找到上包络对应幅值为目标幅值的脉搏信号并将其作为沉脉的脉搏信号；即，在目标脉搏信号之前，将1/2最大峰峰值或1/2最大上包络的脉搏信号作为沉脉的脉搏信号。同样的，还可以将包含该沉脉的脉搏信号的一个预设时间段内的脉搏信号都作为沉脉的脉搏信号。本实施例中，脉搏处理装置20还至少将第一预设位置前后相邻的脉搏信号也作为沉脉的脉搏信号，如图5中虚线框框选的曲线f1所示。

本实施例中，第二预设位置为：目标脉搏信号之后、峰峰值或上包络对应幅值为目标幅值的脉搏信号所在的位置。脉搏处理装置20在目标脉搏信号之后的脉搏信号中，找到峰峰值为目标幅值的脉搏信号并将其作为浮脉的脉搏信号，或者，找到上包络对应幅值为目标幅值的脉搏信号并将其作为浮脉的脉搏信号；即，在目标脉搏信号之后，将1/2最大峰峰值或1/2最大上包络的脉搏信号作为浮脉的脉搏信号。同样的，还可以将包含该浮脉的脉搏信号的一个预设时间段内的脉搏信号都作为浮脉的脉搏信号。本实施例中，脉搏处理装置20还至少将第二预设位置前后相邻的脉搏信号也作为浮脉的脉搏信号，如图6中虚线框框选的曲线f3所示。

在所述连续变化的压力为连续升高的压力的实施例中，脉搏处理装置20将目标脉搏信号之前的第三预设位置处的脉搏信号作为浮脉的脉搏信号，将目标脉搏信号之后的第四预设位置处的脉搏信号作为沉脉的脉搏信号。第三预设位置和第四预设位置可根据医生习惯、临床经验等进行设置。本实施例中，第三预设位置为：目标脉搏信号之前、峰峰值或上包络对应幅值为目标幅值的脉搏信号所在的位置。脉搏处理装置20在目标脉搏信号之前的脉搏信号中，找到峰峰值为目标幅值的脉搏信号并将其作为浮脉的脉搏信号，或者，找到上包络对应幅值为目标幅值的脉搏信号并将其作为浮脉的脉搏信号。同样的，还可以将包含该浮脉的脉搏信号的一个预设时间段内的脉搏信号都作为浮脉的脉搏信号。本实施例中，脉搏处理装置20还至少将第三预设位置前后相邻的脉搏信号也作为浮脉的脉搏信号。本实施例中，第四预设位置为：目标脉搏信号之后、峰峰值或上包络对应幅值为目标幅值的脉搏信号所在的位置。脉搏处理装置20在目标脉搏信号之后的脉搏信号中，找到峰峰值为目标幅值的脉搏信号并将其作为沉脉的脉搏信号，或者，找到上包络对应幅值为目标幅值的脉搏信号并将其作为沉脉的脉搏信号。同样的，还可以将包含该沉脉的脉搏信号的一个预设时间段内的脉搏信号都作为沉脉的脉搏信号。本实施例中，脉搏处理装置20还至少将第四预设位置前后相邻的脉搏信号也作为沉脉的脉搏信号。

可见，脉搏处理装置20实现了浮中沉三种脉象的自动识别，提高了检测的自动化程度和准确性。脉搏处理装置20可以是上位机、各类型的电脑、手机等，也可以与脉搏采集装置10集成在一起形成一个测量脉搏的医疗设备。脉搏处理装置20包括显示器，还可以通过显示器，将浮中沉对应的脉搏信号同时在一个波形图中显示，如图7所示，便于医生查看。

脉搏测量对压力十分敏感，中医可根据浮中沉等不同力道精准辨别不同脏器的健康状况。但往往诊脉过程“在心易了,指下难明”，浮中沉究竟是何力度至今仍无定数，且不同个体身体状况不一，无法形成统一的力度指标。为避免压力带来的干扰，本发明采用连续变化压力下的脉搏采集方式，测量连续变化压力下的脉搏信号，进行后续分析，形成脉搏-压力曲线，结合大量数据分析，采用上述方法提取浮中沉信号，得到了丰富的浮中沉脉象，解决上述难题。从上述提取浮中沉信号的方法也可知，本发明定义的浮、中、沉并非是某个具体的压力值，而是从信号本身入手，进行分析处理得到；能适应不同脉象的病人，做到了标准化测量，准确性好。

脉搏采集装置10包括压电式脉搏传感器120。如图8所示，压电式脉搏传感器120包括传感器探头121和调理电路122。请一并参阅图9和图10，传感器探头121包括凸起部1211、拱形部1212和压电薄膜1213。凸起部1211用于与被测对象接触，如与病人手腕接触。凸起部1211设置在拱形部1212的顶部。凸起部1211和拱形部1212可以安装固定，也可以一体成型，能传导压力即可。拱形部1212的底部为拱形（弧形），本实施例中，拱形部1212的底部为外凸的拱形。拱形部1212的底部可以是外凸的弧面、球面等。压电薄膜1213贴在拱形部1212的底部。调理电路122与压电薄膜1213电连接。在测量过程中，凸起部可以增大与皮肤接触处的压强，更容易实现测试时准确定位、施压。拱形部利用拱形设计迎合人体手腕曲线与加压时的压电薄膜的形变方向，更有利于压电薄膜的延展，更大限度的发挥压电效应。从而提高了脉搏测量的准确性。

传统的压电式脉搏传感器，其压电薄膜直接与人体皮肤接触，然而实际测量过程中，往往存在肌电干扰和移位，造成较大的测量误差，准确性不高。而本发明的传感器探头121，脉搏搏动产生的力经过凸起部1211传递到拱形部1212，再由拱形部1212传递给压电薄膜1213，力传导的方向如图9的箭头所示，而压电薄膜1213贴附的部位为外凸的拱形，将垂直方向的脉搏搏动压力变化转化为水平方向，从而产生压电效应，生成相应的电信号给调理电路122。凸起部1211（凸点）实现了脉搏测量时的精准定位，即额外的凸起可以更准确、有效的进行脉搏测量，大大减小肌电干扰和测试过程中移位导致的测量误差。该传感器探头121测量时垂直于桡动脉放置，固定后有利于压电薄膜的延展，使之能更大限度的发挥压电效应，产生更大的形变，进而产生更大幅度的电信号，有效提高信号的信噪比。

本实施例中，压电薄膜为聚偏氟乙烯压电薄膜（PVDF）。聚偏氟乙烯压电薄膜通过室温硫化硅橡胶粘合剂（RTV）粘合在拱形部1212外凸的拱形底面。

现有的传感器探头，直径均在15mm以上，用于进行单点测量是满足使用要求的，但由于尺寸较大，无法进行寸、关、尺三点的同步测量，很难获得完整的三部脉搏波。在工业领域也难以找到既符合尺寸要求又符合精度要求的传感器。而本发明提供的脉搏传感器，若需进行多点测量，则可将传感器探头121的宽度W设置成不超过10mm，然后一个脉搏传感器可设置三个传感器探头121，分别测量寸、关、尺三点的脉搏，丰富了脉搏信号，为医生的诊疗提供更加充足的数据支持。当然，传感器探头121的数量也不限于一个或三个，两个、三个以上都可，根据测量需要进行设置即可。

传统的脉搏传感器，考虑到压电薄膜需要较大的面积，也考虑到压电薄膜能有效的接触手腕，其传感器探头通常都较大（也有较小的，但小探头测量精度不足）。而本发明通过上述探头结构，凸起部1211不需要很大，传感器探头121的宽度W也不需要很大（如10mm），压电薄膜的面积可以从长度方向弥补，因此本发明的传感器探头具有极强的可拓展性，可根据测试需求成比例增缩，不仅可以用于单点脉搏采集，对于后续三部九候的多点采集甚至点阵采集都可以适用。

凸起部1211与被测对象接触的面可以是平面或弧面等，测量时即便病人手腕有位移，也还是能接触到凸起部1211，从而把脉搏引起的压力通过拱形部1212传递给压电薄膜1213，抗干扰能力强。

拱形部1212的投影面积（从上往下投影）大于凸起部1211的投影面积，凸起部1211设置在拱形部1212顶部的中央。换而言之，拱形部1212需要贴附压电薄膜，面积较凸起部1211大，面积大的压电薄膜能提高信号的信噪比。

压电式脉搏传感器还包括PCB板（图中未示出），调理电路122设置在PCB板上。调理电路122包括差分子电路1221，压电薄膜产生的电信号传输给差分子电路1221，差分子电路1221利用共模抑制、差模放大的特性来降低干扰。差分子电路1221的元器件在PCB板上对称分布。50Hz工频干扰由市电中引入，无法完全去除，且其频率与脉搏信号较为接近，若直接采取硬件滤波，将截止频率设置为20Hz、30Hz则可能去除信号中的有效成分。本发明利用传感器的特性，将压电薄膜的的信号输出给差分电路处理，借由完全对称的电路结构和差分电路的特性大大降低工频干扰，且有效屏蔽空中的电磁干扰。压电薄膜可以通过双芯屏蔽线连接差分子电路1221，进一步提高抗干扰效果。

如图11所示，一实施例提供的差分子电路1221包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4和放大器芯片U1。压电薄膜1213的正极输出端IN+连接放大器芯片U1的+IN端和第一电阻R1的一端；第一电阻R1的另一端连接外部第一供电端、还通过第一电容C1接地；压电薄膜1213的负极输出端IN-连接放大器芯片U1的-IN端和第二电阻R2的一端；第二电阻R2的另一端连接外部第一供电端（1/2VCC）、还通过第二电容C2接地；放大器芯片U1的-VS端接地，放大器芯片U1的-RG端通过第三电阻R3连接+RG端，放大器芯片U1的+VS端连接外部第二供电端（如3.3V电压提供端）、还通过第三电容C3接地；放大器芯片U1的REF端连接外部第一供电端（1/2VCC）、还通过第四电容C4接地；放大器芯片U1的OUT端为差分子电路的输出端，连接滤波子电路1222。

图12为差分子电路在PCB板上的布局，其元器件基本对称分布，如PCB板上，第二电阻R2与第一电阻R1、第二电容C2与第一电容C1、第三电容C3与第四电容C4基本关于横向的中心线（图中虚线所示）对称分布。

调理电路122还可以包括滤波子电路1222和/或放大子电路1223。压电薄膜通过差分子电路1221连接滤波子电路1222的输入端，滤波子电路1222的输出端连接放大子电路1223。滤波子电路1222用于对差分子电路1221输出的信号进行滤波，放大子电路1223用于对滤波后的信号进行增益放大。滤波子电路1222和/或放大子电路1223的元器件同样可以在PCB板上对称分布。放大子电路1223可以是可调增益放大器（VGA），也可以由数字电位计和运放组成，从而实现增益可调。

有的实施例中，脉搏采集装置还包括腕带。传感器探头固定在腕带上，进而通过腕带固定在手腕上。

本实施例中，脉搏采集装置包括用于对被测对象施加连续变化的压力的加压模块110。如图13所示，加压模块110包括气压传感器111、气囊112、气泵113、电磁阀114和驱动模块115。

气囊112用于对传感器探头进行加压，其膨胀产生的压力可以直接作用在传感器探头上，也可以对手腕背部或者腕带施加压力进而传导到传感器探头上。传感器探头可固定在气囊112上，进而通过气囊112固定在手腕上，如环形气囊，束缚手腕的同时可以进行加压。当然，气囊也可以固定在腕带上，膨胀后同样可以加压。

气泵113用于对气囊112充气。

电磁阀114用于对气囊112放气。

气压传感器111用于采集气囊112的气压，并传输给控制器。

驱动模块115用于驱动气泵113和电磁阀114。

脉搏采集装置10还包括控制器130。测量被测者脉搏的过程如下：通过气囊和/或腕带将传感器探头固定在被测者手臂的对应位置。控制器130控制电磁阀114关闭气囊112的放气气路，并控制气泵113开始工作，为气囊112充气，气囊112充气时对传感器探头施加连续变化的压力，根据气压传感器111检测的气压，在气压逐步增加至预设的峰值压力后控制气泵113停止工作，并控制电磁阀114对气囊112放气，使气压逐步衰减至大气压，在此期间获取调理电路122输出的信号得到被测对象在连续降低的压力下的一组脉搏信号。峰值压力可根据需要设置，例如可以是200mmHg。控制器130控制电磁阀114对气囊112放气，使气压逐步衰减至大气压，具体可以先控制电磁阀114部分打开，对气囊112放气，气压逐步衰减至预设的阶段压力后，完全打开电磁阀114进行放气，气压恢复至大气压。阶段压力可根据需要设置，例如可以是40mmHg。

控制器130输出的控制信号的电压不一定能直接驱动电磁阀114和气泵113，故上述的控制器130控制电磁阀114和气泵113，可以是控制器130通过驱动模块115来控制（驱动）电磁阀114和气泵113。

当然，上述控制器130的功能也可以由脉搏处理装置20来完成，即脉搏处理装置20可以控制电磁阀114关闭气囊112的放气气路，并控制气泵113开始工作，为气囊112充气，气囊112充气时对传感器探头施加连续变化的压力，根据气压传感器111检测的气压，在气压逐步增加至预设的峰值压力后控制气泵113停止工作，并控制电磁阀114对气囊112放气，使气压逐步衰减至大气压。在此期间压电薄膜产生的电信号输出给调理电路122，由调理电路122进行处理后得到被测对象在连续降低的压力下的一组脉搏信号，进而传输给脉搏处理装置20。具体过程同上，在此不做赘述。

脉搏采集装置10还包括电源管理模块140，电源管理模块140用于给脉搏采集装置10供电，例如包括电池仓和电压转换电路，电池仓容纳一节或多节电池，电压转换电路将电池供电（如3V）转成3.3V供给调理电路、加压模块110和控制器130等，如图11中的1/2VCC和3.3V电压就可以是电源管理模块140提供的。

控制器130可以包括模数转换器和处理器。模数转换器（AD）负责将调理电路输出的模拟信号转换为数字信号送入处理器中。转换速率可以为500Hz，选用的AD可以是处理器自带的12位AD，也可以是AD芯片，如12、16或者24位的AD芯片。处理器可以各类型的具备数据处理能力的器件，如MCU、单片机、微处理器、FPGA等。本实施例采用MCU，由于气泵与电磁阀的工作电流较大，MCU的IO口无法直接驱动，故驱动模块的作用为接收来自MCU控制信号，增大控制电流，进而控制气泵与电磁阀的工作状态。

脉搏采集装置10对被测对象施加连续变化的压力之前，还可以采集得到被测对象的初始脉搏信号，判断初始脉搏信号的幅度是否低于预设的调整阈值，若是，则提高后续脉搏信号的增益，使增益放大后的脉搏信号的幅度超过调整阈值。如此，不论被测对象的脉搏强弱，都能使脉搏处理装置20得到的脉搏信号处于理想的范围，提高了提取浮中沉信号的准确性。

例如，脉搏采集装置10采集3s初始脉搏信号，模数转换器按500Hz的采样率采样，得到1500个数据点，并将其发送给处理器（如MCU）。处理器将这些数据点切分为4个周期，求出每个周期的最大最小值，将最大值和最小值相减，即可得到该周期的幅度，重复四次，得到四个幅度，取平均值，即可作为初始脉搏信号的幅值。调整阈值可根据需要进行设置，例如可以是模数转换器量程的2/3。本实施例中，模数转换器测量范围为0~3.3V，为充分展现其性能，可将调整阈值设置为2.2V。如幅值小于2.2V，则处理器通过放大子电路1223进行逐级调整放大，即逐级提高放大子电路1223的增益，使得幅值超过2.2V。之后可以开始正式的测量，即脉搏采集装置10对被测对象施加连续变化的压力，采集得到被测对象在连续变化的压力下的一组脉搏信号。进行一次测量之后，处理器将放大子电路1223的增益复位，如恢复到初始值，即1倍。下次测量时，再根据初始脉搏信号重新判断是否需要调整增益。

有的病人虚弱，脉搏幅度小，但干扰信号是不会跟着减弱的，所以需要放大脉搏信号。本发明在加压开始前，采集病人的脉搏信号，幅度小于2.2V则认为需要VGA放大信号，然后用VGA放大到2.2V以上，之后加压开始正式测量。如此，不论病人情况如何，所有的脉搏信号均在0-3.3V之间，不会出现超量程的现象；而且形成了自反馈，根据脉搏波形的幅度，结合VGA，自动调控电路增益，使其采得的信号均在理想区间，便于后续数据分析。

综上所述，本发明提供的脉搏采集***，采用拱形且具有凸点的传感器探头，有效解决了采集时数据不稳定、抖动等问题，大大提高信号信噪比，为后续数据分析提供稳定支持。而且传感器探头不再受到压电薄膜接触面积的限制，从而具有极强的可拓展性，其可根据测试需求成比例增缩，不仅可以用于单点脉搏采集，对于后续探究三部九候的多点采集甚至点阵采集都可以适用。为解决压力不确定带来的测量干扰问题，还创造性提出采集连续变化压力下的脉搏信号，结合自适应的浮中沉算法，对数据进行切片，得到丰富的浮中沉信号，以便开展后续分析。采用完全对称的差分输入电路结构，结合双芯屏蔽线传输信号，有效减少空气中的电磁干扰和工频干扰，进一步提高信号的信噪比。对脉搏信号的增益采用自反馈调节，自动判断波形幅度，结合VGA，自动调控电路增益，使其采得的信号均在理想区间，便于后续数据分析。

基于上述实施例提供的脉搏采集，本发明还提供一种脉搏采集方法，如图14所示，包括如下步骤：

脉搏采集装置对被测对象施加连续变化的压力，采集被测对象在连续变化的压力下的一组脉搏信号；

脉搏处理装置在所述一组脉搏信号中找到峰峰值最大的目标脉搏信号，将所述目标脉搏信号作为中脉的脉搏信号；或者，提取所述一组脉搏信号的上包络，寻找所述上包络的最大值得到最大值对应的目标脉搏信号，将所述目标脉搏信号作为中脉的脉搏信号；

所述连续变化的压力为连续降低的压力，脉搏处理装置将所述目标脉搏信号之前的第一预设位置处的脉搏信号作为沉脉的脉搏信号，将所述目标脉搏信号之后的第二预设位置处的脉搏信号作为浮脉的脉搏信号；或者，所述连续变化的压力为连续升高的压力，脉搏处理装置将所述目标脉搏信号之前的第三预设位置处的脉搏信号作为浮脉的脉搏信号，将所述目标脉搏信号之后的第四预设位置处的脉搏信号作为沉脉的脉搏信号。具体过程在上述***的实施例中已详细阐述，在此不做赘述。

本领域技术人员可以理解，上述实施方式中各种方法的全部或部分步骤可以通过程序来指令相关硬件完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器、随机存储器、磁盘或光盘等。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种脉搏采集***，其特征在于，包括：

脉搏采集装置，用于对被测对象施加连续变化的压力，采集得到被测对象在连续变化的压力下的一组脉搏信号；

脉搏处理装置，用于：

在所述一组脉搏信号中找到峰峰值最大的目标脉搏信号，将所述目标脉搏信号作为中脉的脉搏信号；或者，提取所述一组脉搏信号的上包络，寻找所述上包络的最大值得到最大值对应的目标脉搏信号，将所述目标脉搏信号作为中脉的脉搏信号；

所述连续变化的压力为连续降低的压力，将所述目标脉搏信号之前的第一预设位置处的脉搏信号作为沉脉的脉搏信号，将所述目标脉搏信号之后的第二预设位置处的脉搏信号作为浮脉的脉搏信号；或者，所述连续变化的压力为连续升高的压力，将所述目标脉搏信号之前的第三预设位置处的脉搏信号作为浮脉的脉搏信号，将所述目标脉搏信号之后的第四预设位置处的脉搏信号作为沉脉的脉搏信号。

2.如权利要求1所述的脉搏采集***，其特征在于，

将所述目标脉搏信号之前的第一预设位置处的脉搏信号作为沉脉的脉搏信号，将所述目标脉搏信号之后的第二预设位置处的脉搏信号作为浮脉的脉搏信号，包括：

在所述目标脉搏信号之前的脉搏信号中，找到峰峰值或上包络对应幅值为目标幅值的脉搏信号并将其作为沉脉的脉搏信号；所述目标幅值为所述目标脉搏信号的峰峰值的一半，或者，为所述目标脉搏信号的上包络对应幅值的一半；

在所述目标脉搏信号之后的脉搏信号中，找到峰峰值或上包络对应幅值为所述目标幅值的脉搏信号并将其作为浮脉的脉搏信号；

将所述目标脉搏信号之前的第三预设位置处的脉搏信号作为浮脉的脉搏信号，将所述目标脉搏信号之后的第四预设位置处的脉搏信号作为沉脉的脉搏信号，包括：

在所述目标脉搏信号之前的脉搏信号中，找到峰峰值或上包络对应幅值为所述目标幅值的脉搏信号并将其作为浮脉的脉搏信号；

在所述目标脉搏信号之后的脉搏信号中，找到峰峰值或上包络对应幅值为所述目标幅值的脉搏信号并将其作为沉脉的脉搏信号。

3.如权利要求1所述的脉搏采集***，其特征在于，还包括：将目标脉搏信号前后相邻的脉搏信号也作为中脉的脉搏信号；

将第一预设位置前后相邻的脉搏信号也作为沉脉的脉搏信号，将第二预设位置前后相邻的脉搏信号也作为浮脉的脉搏信号；或者，

将第三预设位置前后相邻的脉搏信号也作为浮脉的脉搏信号，将第四预设位置前后相邻的脉搏信号也作为沉脉的脉搏信号。

4.如权利要求1所述的脉搏采集***，其特征在于，所述脉搏采集装置包括压电式脉搏传感器；所述压电式脉搏传感器包括传感器探头和调理电路；所述传感器探头包括凸起部、拱形部和压电薄膜；所述凸起部设置在所述拱形部的顶部，用于与被测对象接触；所述拱形部的底部为拱形，所述压电薄膜贴在所述拱形部的底部；所述调理电路与所述压电薄膜电连接。

5.如权利要求4所述的脉搏采集***，其特征在于，所述脉搏采集装置还包括用于对被测对象施加连续变化的压力的加压模块；所述加压模块包括：

气囊，用于对所述传感器探头进行加压；

气泵，用于对所述气囊充气；

电磁阀，用于对所述气囊放气；

气压传感器，用于采集所述气囊的气压。

6.如权利要求5所述的脉搏采集***，其特征在于，

所述脉搏采集装置还包括控制器；所述控制器用于控制电磁阀关闭气囊的放气气路，并控制气泵开始工作，为气囊充气，气囊充气时对所述传感器探头施加连续变化的压力，根据气压传感器检测的气压，在气压逐步增加至预设的峰值压力后控制气泵停止工作，并控制电磁阀对气囊放气，使气压逐步衰减至大气压，在此期间获取所述调理电路输出的信号得到被测对象在连续变化的压力下的一组脉搏信号；或者，

所述脉搏处理装置用于控制电磁阀关闭气囊的放气气路，并控制气泵开始工作，为气囊充气，气囊充气时对所述传感器探头施加连续变化的压力，根据气压传感器检测的气压，在气压逐步增加至预设的峰值压力后控制气泵停止工作，并控制电磁阀对气囊放气，使气压逐步衰减至大气压，在此期间获取所述调理电路输出的信号得到被测对象在连续变化的压力下的一组脉搏信号。

7.如权利要求1所述的脉搏采集***，其特征在于，所述脉搏采集装置对被测对象施加连续变化的压力之前，还用于：

采集得到被测对象的初始脉搏信号，判断所述初始脉搏信号的幅度是否低于预设的调整阈值，若是，则提高后续脉搏信号的增益。

8.如权利要求4所述的脉搏采集***，其特征在于，所述压电式脉搏传感器还包括PCB板，所述调理电路设置在所述PCB板上，所述调理电路包括差分子电路；所述差分子电路的元器件在所述PCB板上对称分布。

9.一种脉搏采集方法，其特征在于，包括：

对被测对象施加连续变化的压力，采集被测对象在连续变化的压力下的一组脉搏信号；

在所述一组脉搏信号中找到峰峰值最大的目标脉搏信号，将所述目标脉搏信号作为中脉的脉搏信号；或者，提取所述一组脉搏信号的上包络，寻找所述上包络的最大值得到最大值对应的目标脉搏信号，将所述目标脉搏信号作为中脉的脉搏信号；

所述连续变化的压力为连续降低的压力，将所述目标脉搏信号之前的第一预设位置处的脉搏信号作为沉脉的脉搏信号，将所述目标脉搏信号之后的第二预设位置处的脉搏信号作为浮脉的脉搏信号；或者，所述连续变化的压力为连续升高的压力，将所述目标脉搏信号之前的第三预设位置处的脉搏信号作为浮脉的脉搏信号，将所述目标脉搏信号之后的第四预设位置处的脉搏信号作为沉脉的脉搏信号。

10.一种脉搏采集装置，其特征在于，包括压电式脉搏传感器和用于对被测对象施加连续变化的压力的加压模块；

所述压电式脉搏传感器包括传感器探头和调理电路；所述传感器探头包括凸起部、拱形部和压电薄膜；所述凸起部设置在所述拱形部的顶部，用于与被测对象接触；所述拱形部的底部为拱形，所述压电薄膜贴在所述拱形部的底部；所述调理电路与所述压电薄膜电连接；

所述加压模块包括：

气囊，用于对所述传感器探头进行加压；

气泵，用于对所述气囊充气；

电磁阀，用于对所述气囊放气；

气压传感器，用于采集所述气囊的气压。

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