CN1561904A

CN1561904A - 一种用于中医数字四诊的数据采集方法

Info

Publication number: CN1561904A
Application number: CN 200410017275
Authority: CN
Inventors: 吴朝晖; 郑能干; 刘保延; 崔蒙; 杨国青
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2004-03-25
Filing date: 2004-03-25
Publication date: 2005-01-12

Abstract

本发明涉及一种用于中医数字四诊的数据采集方法，按照中医数字四诊的要求，通过数码相机和均匀光源采集病人的舌象和面象，通过气体传感器检测电路采集特征气体信息，通过语音输入电路采集病人病态语音信息，通过压电传感器脉象记录电路采集病人的脉象数据；数码相机和语音输入电路的输出信号均与计算机的输入端相连接，气体传感器检测电路和压电传感器脉象记录电路的输出信号通过放大电路和A/D转换电路与计算机的输入端相连接，多路信号同时实时输入到计算机中。本发明有益的效果是：实现中医四诊的客观化记录；把中医四诊理论与计算机科学，现代信号监测和处理等各个方面的先进成果结合起来，采集到能够用于辅助诊断的有效客观信号。

Description

一种用于中医数字四诊的数据采集方法

技术领域

本发明涉及数据采集方法，尤其是一种能够记录中医四诊所要求的舌象、面象、呼出的特征气体、人体发出的特征气体、病人语音、脉象信息的用于中医数字四诊的数据采集方法。

背景技术

四诊即望、闻、问、切四种诊察疾病的方法，是搜集临床资料的主要方法。人体是有机的整体，局部病变可以影响全身，全身的病变也可以反映在局部。从诊察疾病反映在各方面的客观症状、体征，可以帮助了解疾病的原因、性质、部位，为辨证论治提供依据。望、闻、问、切在临床诊察搜集疾病反映的情况时，各有其独特作用，只有认真细致地运用四诊的方法客观地搜集，才能详细地占有材料；四诊之间又是互相联系的，必须把望、闻、问、切有机地结合起来-即四诊合参才能全面、***地了解病情，做出正确判断。如果只强调或者注意一种诊法的重要而忽视其它，则搜集的材料不够全面，会影响对疾病的正确判断。

传统中医医生利用自己的感觉器官进行望闻问切，收集病人的身体信息，通过语言进行描述，以供辨正论治。这样的方法主观依赖性比较强，缺乏定量化，客观化的依据。由于中医是一个经验主导的技术行业，因此同样的证型不同的专家，不同的医者会有不同的诊断结果，所以需要一种客观的记录手段来描述病人身体的特征。

目前，研究者在脉诊和舌象方面取得了很大的突破。在脉诊方面利用PVDF薄膜或压电片制作的各种传感器作为人体耦合部件，采集脉象信号。通过采样调整电路，最后a/d转换后输入到微机显示，作为一个比较成熟的模式应用于脉波信号的提取。舌象方面，北京工业大学的沈兰荪教授等人提出的数字化中医舌象采集装置，由图像采集器，计算机和显示器组成，较好的实现了舌象的采集。但是当前的研究情况和专利公布表明，没有一个医疗装置把中医四诊做为一个整体进行考虑，实现四诊信息的数字化记录。

传统中医四诊主要可以分成下列四个部分：

望诊——医者运用视觉，对人体全身和局部的一切可见征象以及排出物等进行有目的地观察，以了解健康或疾病状态，称为望诊。形成了面色诊、舌诊两项中医独特的传统诊法。在望诊这一部分，我们主要实现面象和舌象的记录。

闻诊——包括听声音、闻气味两方面。其中声音包含了说话声、脚步声、动作声、呼吸声以及咳嗽声等各类声音。籍由判断所听到声音的强弱及频率是否正常来作为辩证的依据。而气味包括了口气、汗气、体臭、鼻气及排出物等。

问诊——即向病人或其家属有步骤、有目的地询问病史。问诊是询问病人疾病的发生与经过，问清病人的主要痛苦与症状，了解病人的体质、生活习惯等有关内容，以达到掌握重点，结合其他三诊來诊断疾病的目的。

切诊——切診的内容包括了脉诊与按诊两部分，传统中医的做法两者都是运用医生的手，对病人体表进行触、摸、按压，以了解病情的一种诊断方法。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足而提供一种用于中医数字四诊的数据采集方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案。这种用于中医数字四诊的数据采集方法，主要对应于中医望闻问切四个部分，按照中医数字四诊的要求，通过数码相机和均匀光源采集病人的舌象和面象，通过气体传感器检测电路采集特征气体信息，通过语音输入电路采集病人病态语音信息，通过压电传感器脉象记录电路采集病人的脉象数据；数码相机和语音输入电路的输出信号均与计算机的输入端相连接，气体传感器检测电路和压电传感器脉象记录电路的输出信号通过放大电路和A/D转换电路与计算机的输入端相连接，多路信号同时实时在输入到计算机中，构成一个整体的数据采集记录装置。

本发明有益的效果是：本发明的提供一种新型的数字化医疗方法，实现中医四诊的客观化记录；把中医四诊理论与计算机科学，现代信号监测和处理等各个方面的先进成果结合起来，采集到能够用于辅助诊断的有效客观信号。为实现真正可行的中医现代化分析诊断仪器等后续工作提供原始的数字化记录；有助于中医电子病历的标准化，使得中医标准HIS***可以更加顺利的推行，促进中医的信息化发展。

附图说明

图1是本发明***结构示意图；

图2是本发明的压电传感器脉象记录电路图；

图3是本发明的A/D转换电路图；

图4是本实用新型的A/D转换电路局部放大图a；

图5是本实用新型的A/D转换电路局部放大图b；

图6是本实用新型的A/D转换电路局部放大图c；

图7是本实用新型的A/D转换电路局部放大图d；

附图标记说明：数码相机1，均匀光源2，气体传感器检测电路3，语音输入电路4，压电传感器脉象记录电路5；

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明作进一步描述。对照传统中医四诊模型，本发明的总体***结构图如附图1所示，***主要有四个模块组成，分别是切诊模块、望诊模块、问诊/闻诊模块、闻诊模块；四个模块连上一台计算机组成了一个整体。具体地说本方法主要对应于中医望闻问切四个部分，按照中医数字四诊的要求，通过数码相机1和均匀光源2采集病人的舌象和面象，通过气体传感器检测电路3采集特征气体信息，通过语音输入电路4采集病人病态语音信息，通过压电传感器脉象记录电路5采集病人的脉象数据；数码相机1和语音输入电路4的输出信号均与计算机的输入端相连接，气体传感器检测电路3和压电传感器脉象记录电路5的输出信号通过放大电路和A/D转换电路与计算机的输入端相连接，多路信号同时实时在输入到计算机中，构成一个整体的数据采集记录装置。

切诊、闻诊模块负责把需要采集的人体信息用传感器转换成电信号，通过采样保持电路，输入到由51芯片加上一个8位A/D转换芯片，通过232串口芯片输入到计算机显示和保存。在切诊中采用压电片作为传感器，当前这种技术已经非常成熟，已有专门的脉象头可以购买使用。闻诊选用硫化氢，氧气，二氧化碳，湿度等气敏传感模块，作为传感器应用电路的前端，通过串行口把数字信号输入计算机，用以报告有无特征气味以及检测目标气体的浓度。需要明确说明的是闻诊的前端采用了可扩充的多路输入，其气体收集器为头盔式的口罩，用于收集人体呼出的气体。气体传感器的识别是否有某种特征气体；对于病人身体散发出的气味和病室的气味采用带有小电机的类似于吸尘器的气体吸取器，提取样本气体，用于气体传感器识别。因此，由上所述，两个模块唯一的区别在于传感器功能的不同。

望诊模块由均匀光源、高分辨率的数码相机(或者采用通过改造的高清晰度摄像头)组成，病人伸出舌部，调整好光源，使得病人面部即可摄像。得到的图像可以直接输入计算机，得到清晰逼真的舌象和面象图片。

问诊/闻诊模块主要记录的是病人个人信息，病史等语音信息和咳嗽等病态语音录入。最简单实效的方法——用一个麦克风就能很好的解决问题。把病人病史信息和病态语音录入到计算机中以声音的形式存储，同时可以使用计算机键盘输入病人病史，以文本录入。病人的病态语音信息同样也是通过麦克风，输入微机存储。

下面介绍计算机***电路的实现。首先是脉诊的传感器实现电路，把以应变电阻片为敏感元件的脉象传感器作为惠斯顿电桥，其中用两组应变片朝相反的方向形变。电桥把传感器脉波的压力冲击转换成电压的变化，为后续的模拟放大器AR1提供输入。根据模拟电路放大器的原理可知，在电路制作标定的时候，选取合适的R6，可以确定合适的放大倍数。由于输入的电压信号是由体现按压的一个慢变信号和脉搏波的一个快变信号合成，所以，经过初步放大以后，分别对两个不同频率的两部分信号进行分离放大。C3、C4、R10、R11、R12、AR3组成的电路单元通过调整C4和R11设定时间常数，来获得合理的保持采样频率和放大器下限制截止频率，使得信号的高频成分不丢失。R7、R8、C1、R9、C2组成的电路单元实现了一个低通滤波器，将快变的脉波小心好滤除，放大取脉压力的电压信号，可以用于连接集成数字电压表用于显示取脉压力的大小。

如果检测的是气体信号，只要把电桥换成气体传感器模块，后续的放大电路仅需要采用一路慢变信号放大即可，这是由于气体传感器模块的电压—浓度线性度很好，而且没有小信号需要放大。

图3实现的是采用51芯片的四诊模/数转换电路。采用的ADC0809芯片是8位的数/模转换模拟电路集成块，可以同时转换8路模拟数据。所以，四诊模/数转换电路具有很好的扩充性。可以根据需要实现8路四诊模拟信号的数/模转换。模拟信号由右端的8个输入口中输入。0809的具体端口接法见图3。单片机的P0口直接与ADC0809的数据线相接，P0口的低三位通过锁存器74LS373连到0809的三个选通口A，B，C上，锁存信号是51芯片的ALE信号。同时，8051的ALE信号还直接练到了0809的ALE引脚。

我们把8051的P2.7口作为读写口的选通地址。因此，A/D转换通道的访问地址是7FF8H～7FFH。单片机执行一条指令，就产生一个正脉冲，锁存通道地址和启动A/D转换；执行一条输入指令，读取A/D转换结果。在程序设计采用延时等待A/D转换结束的方式，分别对8路模拟信号轮流采样一次，并且一次把结果存入数据存储器。代码如下：

      ORG 0030H

      JMPMAIN

      ORG 0130H

MAIN：

      mov  a，#00h

      MOV  R1，#20H

      mov  @r1，a

      MOV  R1，#21H

      mov  @r1，a

      MOV  R1，#22H

      mov  @r1，a

      MOV  R1，#23H

      mov  @r1，a

      MOV  R1，#24H

      mov  @r1，a

      MOV  R1，#25H

      mov  @r1，a

      MOV  R1，#26H

      mov  @r1，a

      MOV  R1，#27H

      mov  @r1，a

      MOV  R1，#20H

      MOV  DPTR，#7FF8H      ；指向通道0地址

      MOV  R7，#02H          ；共需要转换8个通道

LOOP：

      MOVX@DPTR，A           ；启动A/D转换

      LCALL D128US           ；延时等待A/D转换结束

      MOVX A，@DPTR          ；读入A/D转换值，并存入内存

      MOV  @R1，A

D128US：

DEL：   mov R5，#08h

DEL0：  mov R6，#08h

DEL1：  DJNZ R6，DEL1

        DJNZ R5，DEL0

        RET

        end

信号通过8051进行模数转换以后，按照图3所示，连接MAX232芯片，并且扩充***电路。程序设计中，单片机的P1.0和P1.1口分别模拟串行通信的发送和接收，其接口程序主要由INPUT发送子程序和OUTPUT接收子程序组成。通信速率1200bit/s，帧格式为N.8.1。发送时，先发送一个起始位(低电平)，接着按低位在先的顺序发送8位数据，最后发送停止位。接收时，先判断P1.1接收端口是否有起始低电平出现，如有则按低位在先的顺序接收8位数，最后判断P1.1口是否有停止高电平出现，如有则完成一个数据接收，否则继续等待。其中软件编写要严格按照异步通信的时序进行，每bit位传送时间间隔按通信速率1200bit/s计算为833μs。其模拟串行通信程序清单见下，***要求单片机晶振为6M。

        TXD EQU P1.0

        RXD EQU P1.1

        ORG 0000H

        AJMP MAIN

        ORG 0100H

        MAIN：MOV A，#30H

        MOV R5，#N

        SETB RXD

TX：    LCALLINPUT；调用发送子程序，将寄存器A中内容发给PC机

        SETBTXD

        MOV R0，#40H

RX：    LCALL OUTPUT

        MOV@R0，A

      INC R0

      DJNZR5，RX

      AJMP$

DEL833： MOV R7，#205

MS11：   DJNZR7，MS11

         RET

INPUT：  CLRC

         MOV TXD，C；发送起始位

         LCALL DEL833；延时

         MOV R3，#8

         REP：RRCA

         MOVTXD，C

         LCALL DEL833

         DJNZ R3，REP

         SETB C；发送停止位

         MOV TXD，C

         LCALL DEL83 3

        RET

OUTPUT： JB RXD，$

         LCALL DEL833
         MOV R3，#8

OUT：    MOV C，RXD

         RRC A
         LCALL DEL833

         DJNZ R3，OUT

         JNB RXD，$
        <!-- SIPO <DP n="6"> -->
        <dp n="d6"/>
           RET

应用上述的电路，我们实现了四诊所有模拟信号的放大、模/数转换和输入微机。声音、数码照片等其他数据通过直接的微机接口就能把采集到的数据存入个人电脑。把所有***模块采集的数据或者信号输入到个人计算机当中存储，再利用个人计算机实现望、闻、问、切数字四诊信号的实时显示，就最终形成了中医四诊的数据采集装置。

信号出入计算机后，用Visual C++6.0开发工具制作的信号采集界面程序完成了实时的显示和记录功能。这是应用程序的核心界面左上角的文本框用于输入病人病史和几个核心的病理检查数据。右上角的粉红色窗口读取摄像头的CCD传感器拍摄的实时图象，用于摄取舌象和面象。左下角的列表框用于记录病人的语音数据。而右下角的黑色示波器每10毫秒从串口读取一个数据绘制一个点，用于记录脉波和气体分析的比例数据，绘制成实时曲线。这样就构成了数字四诊数据实时显示和存取的主界面。

Claims

1、一种用于中医数字四诊的数据采集方法，主要对应于中医望闻问切四个部分，其特征在于：按照中医数字四诊的要求，通过数码相机(1)和均匀光源(2)采集病人的舌象和面象，通过气体传感器检测电路(3)采集特征气体信息，通过语音输入电路(4)采集病人病态语音信息，通过压电传感器脉象记录电路(5)采集病人的脉象数据；数码相机(1)和语音输入电路(4)的输出信号均与计算机的输入端相连接，气体传感器检测电路(3)和压电传感器脉象记录电路(5)的输出信号通过放大电路和A/D转换电路与计算机的输入端相连接，多路信号同时实时在输入到计算机中，构成一个整体的数据采集记录装置。

2、根据权利要求1所述的用于中医数字四诊的数据采集方法，其特征在于：所述的压电传感器脉象记录电路(5)是，把以应变电阻片为敏感元件的脉象传感器作为惠斯顿电桥，其中用两组应变片朝相反的方向形变，电桥的输出端与模拟放大器AR1的输入端相连接，模拟放大器AR1的输出端分别与两路模拟放大器AR3和AR4的输入端相连接；C3、C4、R10、R11、R12、AR3组成用来获得合理的保持采样频率和放大器下限制截止频率的电路单元；R7、R8、C1、R9、C2组成用于低通滤波的电路单元。

3、根据权利要求1所述的用于中医数字四诊的数据采集方法，其特征在于：气体传感器检测电路(3)是，气体传感器模块的输出端与模拟放大器AR1的输入端相连接，模拟放大器AR1的输出端与慢变信号放大器的输入端相连接。

4、根据权利要求1所述的用于中医数字四诊的数据采集方法，其特征在于：所述的A/D转换电路采用的ADC0809芯片，模拟信号由右端的8个输入口分别与ADC0809芯片的1、2、3、4、5、26、27和28管脚相连接，8051单片机的P0口直接与ADC0809的数据线相接，P0口的低三位通过锁存器74LS373连到0809的三个选通口A、B、C上，锁存信号是8051芯片的ALE信号，8051的ALE信号还直接连到了0809的ALE引脚；8051单片机的通过P1.0和P1.1口与接口电路中的MAX232芯片的10、9管脚，同时通过MAX232芯片的7、8管脚与计算机的RXD和TXD接口相连接。