專利名稱：用于中醫(yī)數(shù)字四診的數(shù)據(jù)采集裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及數(shù)據(jù)采集裝置，尤其是一種用于中醫(yī)數(shù)字四診的數(shù)據(jù)采集裝置。
背景技術：
四診即望、聞、問、切四種診察疾病的方法，是搜集臨床資料的主要方法。人體是有機的整體，局部病變可以影響全身，全身的病變也可以反映在局部。從診察疾病反映在各方面的客觀癥狀、體征，可以幫助了解疾病的原因、性質、部位，為辨證論治提供依據(jù)。望、聞、問、切在臨床診察搜集疾病反映的情況時，各有其獨特作用，只有認真細致地運用四診的方法客觀地搜集，才能詳細地占有材料；四診之間又是互相聯(lián)系的，必須把望、聞、問、切有機地結合起來-即四診合參才能全面、系統(tǒng)地了解病情，做出正確判斷。如果只強調或者注意一種診法的重要而忽視其它，則搜集的材料不夠全面，會影響對疾病的正確判斷。
傳統(tǒng)中醫(yī)醫(yī)生利用自己的感覺器官進行望聞問切，收集病人的身體信息，通過語言進行描述，以供辨正論治。這樣的方法主觀依賴性比較強，缺乏定量化，客觀化的依據(jù)。由于中醫(yī)是一個經(jīng)驗主導的技術行業(yè)，因此同樣的證型不同的專家，不同的醫(yī)者會有不同的診斷結果，所以需要一種客觀的記錄手段來描述病人身體的特征。
目前，研究者在脈診和舌象方面取得了很大的突破。在脈診方面利用PVDF薄膜或壓電片制作的各種傳感器作為人體耦合部件，采集脈象信號。通過采樣調整電路，最后a/d轉換后輸入到微機顯示，作為一個比較成熟的模式應用于脈波信號的提取。舌象方面，北京工業(yè)大學的沈蘭蓀教授等人提出的數(shù)字化中醫(yī)舌象采集裝置，由圖像采集器，計算機和顯示器組成，較好的實現(xiàn)了舌象的采集。但是當前的研究情況和專利公布表明，沒有一個醫(yī)療裝置把中醫(yī)四診做為一個整體進行考慮，實現(xiàn)四診信息的數(shù)字化記錄。
傳統(tǒng)中醫(yī)四診主要可以分成下列四個部分
望診——醫(yī)者運用視覺，對人體全身和局部的一切可見征象以及排出物等進行有目的地觀察，以了解健康或疾病狀態(tài)，稱為望診。形成了面色診、舌診兩項中醫(yī)獨特的傳統(tǒng)診法。在望診這一部分，我們主要實現(xiàn)面象和舌象的記錄。
聞診——包括聽聲音、聞氣味兩方面。其中聲音包含了說話聲、腳步聲、動作聲、呼吸聲以及咳嗽聲等各類聲音。籍由判斷所聽到聲音的強弱及頻率是否正常來作為辯證的依據(jù)。而氣味包括了口氣、汗氣、體臭、鼻氣及排出物等。
問診——即向病人或其家屬有步驟、有目的地詢問病史。問診是詢問病人疾病的發(fā)生與經(jīng)過，問清病人的主要痛苦與癥狀，了解病人的體質、生活習慣等有關內容，以達到掌握重點，結合其他三診來診斷疾病的目的。
切診——切診的內容包括了脈診與按診兩部分，傳統(tǒng)中醫(yī)的做法兩者都是運用醫(yī)生的手，對病人體表進行觸、摸、按壓，以了解病情的一種診斷方法。
發(fā)明內容
本實用新型的目的在于克服上述不足而提供一種用于中醫(yī)數(shù)字四診的數(shù)據(jù)采集裝置。
本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案。這種用于中醫(yī)數(shù)字四診的數(shù)據(jù)采集裝置，本裝置主要包括用于采集病人的舌象和面象的數(shù)碼相機和均勻光源、用于采集特征氣體信息的氣體傳感器檢測電路、用于采集病人病態(tài)語音信息的語音輸入電路以及用于采集病人的脈象數(shù)據(jù)的壓電傳感器脈象記錄電路，數(shù)碼相機和語音輸入電路的輸出端均與計算機的輸入端相連接，氣體傳感器檢測電路和壓電傳感器脈象記錄電路的輸出端通過放大電路和A/D轉換電路與計算機的輸入端相連接。
本實用新型有益的效果是本發(fā)明的提供一種新型的數(shù)字化醫(yī)療儀器，實現(xiàn)中醫(yī)四診的客觀化記錄；把中醫(yī)四診理論與計算機科學，現(xiàn)代信號監(jiān)測和處理等各個方面的先進成果結合起來，采集到能夠用于輔助診斷的有效客觀信號。為實現(xiàn)真正可行的中醫(yī)現(xiàn)代化分析診斷儀器等后續(xù)工作提供原始的數(shù)字化記錄；有助于中醫(yī)電子病歷的標準化，使得中醫(yī)標準HIS系統(tǒng)可以更加順利的推行，促進中醫(yī)的信息化發(fā)展。


圖1是本實用新型系統(tǒng)結構示意圖2是本實用新型的壓電傳感器脈象記錄電路圖3是本實用新型的A/D轉換電路圖4是本實用新型的A/D轉換電路局部放大圖a；
圖5是本實用新型的a/D轉換電路局部放大圖b；
圖6是本實用新型的A/D轉換電路局部放大圖c；
圖7是本實用新型的A/D轉換電路局部放大圖d；
附圖標記說明數(shù)碼相機1，均勻光源2，氣體傳感器檢測電路3，語音輸入電路4，壓電傳感器脈象記錄電路5；
具體實施方式
下面結合實施例對本實用新型作進一步描述。對照傳統(tǒng)中醫(yī)四診模型，本發(fā)明的總體系統(tǒng)結構圖如附圖1所示，外圍主要有四個模塊組成，分別是切診模塊、望診模塊、問診/聞診模塊、聞診模塊；四個模塊連上一臺計算機組成了一個整體。具體地說本裝置主要包括用于采集病人的舌象和面象的數(shù)碼相機1和均勻光源2、用于采集特征氣體信息的氣體傳感器檢測電路3、用于采集病人病態(tài)語音信息的語音輸入電路4以及用于采集病人的脈象數(shù)據(jù)的壓電傳感器脈象記錄電路5，數(shù)碼相機1和語音輸入電路4的輸出端均與計算機的輸入端相連接，氣體傳感器檢測電路3和壓電傳感器脈象記錄電路5的輸出端通過放大電路和A/D轉換電路與計算機的輸入端相連接。
切診、聞診模塊負責把需要采集的人體信息用傳感器轉換成電信號，通過采樣保持電路，輸入到由51芯片加上一個8位A/D轉換芯片，通過232串口芯片輸入到計算機顯示和保存。在切診中采用壓電片作為傳感器，當前這種技術已經(jīng)非常成熟，已有專門的脈象頭可以購買使用。聞診選用硫化氫，氧氣，二氧化碳，濕度等氣敏傳感模塊，作為傳感器應用電路的前端，通過串行口把數(shù)字信號輸入計算機，用以報告有無特征氣味以及檢測目標氣體的濃度。需要明確說明的是聞診的前端采用了可擴充的多路輸入，其氣體收集器為頭盔式的口罩，用于收集人體呼出的氣體。氣體傳感器的識別是否有某種特征氣體；對于病人身體散發(fā)出的氣味和病室的氣味采用帶有小電機的類似于吸塵器的氣體吸取器，提取樣本氣體，用于氣體傳感器識別。因此，由上所述，兩個模塊唯一的區(qū)別在于傳感器功能的不同。
望診模塊由均勻光源、高分辨率的數(shù)碼相機(或者采用通過改造的高清晰度攝像頭)組成，病人伸出舌部，調整好光源，使得病人面部即可攝像。得到的圖像可以直接輸入計算機，得到清晰逼真的舌象和面象圖片。
問診/聞診模塊主要記錄的是病人個人信息，病史等語音信息和咳嗽等病態(tài)語音錄入。最簡單實效的方法——用一個麥克風就能很好的解決問題。把病人病史信息和病態(tài)語音錄入到計算機中以聲音的形式存儲，同時可以使用計算機鍵盤輸入病人病史，以文本錄入。病人的病態(tài)語音信息同樣也是通過麥克風，輸入微機存儲。
下面介紹計算機外圍電路的實現(xiàn)。首先是脈診的傳感器實現(xiàn)電路，把以應變電阻片為敏感元件的脈象傳感器作為惠斯頓電橋，其中用兩組應變片朝相反的方向形變。電橋把傳感器脈波的壓力沖擊轉換成電壓的變化，為后續(xù)的模擬放大器AR1提供輸入。根據(jù)模擬電路放大器的原理可知，在電路制作標定的時候，選取合適的R6，可以確定合適的放大倍數(shù)。由于輸入的電壓信號是由體現(xiàn)按壓的一個慢變信號和脈搏波的一個快變信號合成，所以，經(jīng)過初步放大以后，分別對兩個不同頻率的兩部分信號進行分離放大。C3、C4、R10、R11、R12、AR3組成的電路單元通過調整C4和R11設定時間常數(shù)，來獲得合理的保持采樣頻率和放大器下限制截止頻率，使得信號的高頻成分不丟失。R7、R8、C1、R9、C2組成的電路單元實現(xiàn)了一個低通濾波器，將快變的脈波小心好濾除，放大取脈壓力的電壓信號，可以用于連接集成數(shù)字電壓表用于顯示取脈壓力的大小。
如果檢測的是氣體信號，只要把電橋換成氣體傳感器模塊，后續(xù)的放大電路僅需要采用一路慢變信號放大即可，這是由于氣體傳感器模塊的電壓-濃度線性度很好，而且沒有小信號需要放大。
圖3實現(xiàn)的是采用51芯片的四診模/數(shù)轉換電路。采用的ADC0809芯片是8位的數(shù)/模轉換模擬電路集成塊，可以同時轉換8路模擬數(shù)據(jù)。所以，四診模/數(shù)轉換電路具有很好的擴充性?？梢愿鶕?jù)需要實現(xiàn)8路四診模擬信號的數(shù)/模轉換。模擬信號由右端的8個輸入口中輸入。0809的具體端口接法見圖3。單片機的P0口直接與ADC0809的數(shù)據(jù)線相接，P0口的低三位通過鎖存器74LS373連到0809的三個選通口A，B，C上，鎖存信號是51芯片的ALE信號。同時，8051的ALE信號還直接練到了0809的ALE引腳。
我們把8051的P2.7口作為讀寫口的選通地址。因此，A/D轉換通道的訪問地址是7FF8H～7FFH。單片機執(zhí)行一條指令，就產(chǎn)生一個正脈沖，鎖存通道地址和啟動A/D轉換；執(zhí)行一條輸入指令，讀取A/D轉換結果。在程序設計采用延時等待A/D轉換結束的方式，分別對8路模擬信號輪流采樣一次，并且一次把結果存入數(shù)據(jù)存儲器。代碼如下
ORG 0030H　　 JMP MAIN　　 ORG 0130H　　MAIN　　 mov a，#00h　　 MOV R1，#20H　　 mov @r1，a　　 MOV R1，#21H　　 mov @r1，a<!-- SIPO <DP n="4"> --><dp n="d4"/>　　 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；共需要轉換8個通道　　LOOP　　 MOVX@DPTR，A；啟動A/D轉換　　 LCALL D128US；延時等待A/D轉換結束　　 MOVX A，@DPTR ；讀入A/D轉換值，并存入內存　　 MOV @R1，A　　D128US　　DEL mov R5，#08h　　DEL0 mov R6，#08h　　DEL1 DJNZ R6，DEL1　　 DJNZ R5，DEL0　　 RET　　 end
信號通過8051進行模數(shù)轉換以后，按照圖3所示，連接MAX232芯片，并且擴充外圍電路。程序設計中，單片機的P1.0和P1.1口分別模擬串行通信的發(fā)送和接收，其接口程序主要由INPUT發(fā)送子程序和OUTPUT接收子程序組成。通信速率1200bit/s，幀格式為N.8.1。發(fā)送時，先發(fā)送一個起始位(低電平)，接著按低位在先的順序發(fā)送8位數(shù)據(jù)，最后發(fā)送停止位。接收時，先判斷P1.1接收端口是否有起始低電平出現(xiàn)，如有則按低位在先的順序接收8位數(shù)，最后判斷P1.1口是否有停止高電平出現(xiàn)，如有則完成一個數(shù)據(jù)接收，否則繼續(xù)等待。其中軟件編寫要嚴格按照異步通信的時序進行，每bit位傳送時間間隔按通信速率1200bit/s計算為833μs。其模擬串行通信程序清單見下，系統(tǒng)要求單片機晶振為6M。
TXD EQU P1.0　　RXD EQU P1.1　　ORG 0000H　　AJMP MAIN　　ORG 0100H<!-- SIPO <DP n="5"> --><dp n="d5"/>　　MAINMOVA，#30H　　MOVR5，#N　　SETB RXD　　TXLCALL INPUT；調用發(fā)送子程序，將寄存器A中內容發(fā)給PC機　　SETB TXD　　MOV R0，#40H　　RXLCALL OUTPUT　　MOV@R0，A　　 INC R0　　 DJNZ R5，RX　　 AJMP$　　DEL833MOV R7，#205　　MS11 DJNZR7，MS11　　RET　　INPUT CLRC　　MOV TXD，C；發(fā)送起始位　　LCALL DEL833延時　　MOV R3，#8　　REPRRCA　　MOV TXD，C　　LCALL DEL833　　DJNZ R3，REP　　SETB C；發(fā)送停止位　　MOV TXD，C　　LCALL DEL833　　 RET　　OUTPUTJB RXD，$　　LCALL DEL833　　MOV R3，#8　　OUT MOV C，RXD　　RRCA　　LCALL DEL833　　DJNZ R3，OUT　　JNB RXD，$　　RET
應用上述的電路，我們實現(xiàn)了四診所有模擬信號的放大、模/數(shù)轉換和輸入微機。聲音、數(shù)碼照片等其他數(shù)據(jù)通過直接的微機接口就能把采集到的數(shù)據(jù)存入個人電腦。把所有外圍模塊采集的數(shù)據(jù)或者信號輸入到個人計算機當中存儲，再利用個人計算機實現(xiàn)望、聞、問、切數(shù)字四診信號的實時顯示，就最終形成了中醫(yī)四診的數(shù)據(jù)采集裝置。
權利要求1、一種用于中醫(yī)數(shù)字四診的數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于本裝置主要包括用于采集病人的舌象和面象的數(shù)碼相機(1)和均勻光源(2)、用于采集特征氣體信息的氣體傳感器檢測電路(3)、用于采集病人病態(tài)語音信息的語音輸入電路(4)以及用于采集病人的脈象數(shù)據(jù)的壓電傳感器脈象記錄電路(5)，數(shù)碼相機(1)和語音輸入電路(4)的輸出端均與計算機的輸入端相連接，氣體傳感器檢測電路(3)和壓電傳感器脈象記錄電路(5)的輸出端通過放大電路和A/D轉換電路與計算機的輸入端相連接。
2、根據(jù)權利要求1所述的用于中醫(yī)數(shù)字四診的數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于所述的壓電傳感器脈象記錄電路(5)是，把以應變電阻片為敏感元件的脈象傳感器作為惠斯頓電橋，其中用兩組應變片朝相反的方向形變，電橋的輸出端與模擬放大器AR1的輸入端相連接，模擬放大器AR1的輸出端分別與兩路模擬放大器AR3和AR4的輸入端相連接；C3、C4、R10、R11、R12、AR3組成用來獲得合理的保持采樣頻率和放大器下限制截止頻率的電路單元；R7、R8、C1、R9、C2組成用于低通濾波的電路單元。
3、根據(jù)權利要求1所述的用于中醫(yī)數(shù)字四診的數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于氣體傳感器檢測電路(3)是，氣體傳感器模塊的輸出端與模擬放大器AR1的輸入端相連接，模擬放大器AR1的輸出端與慢變信號放大器的輸入端相連接。
4、根據(jù)權利要求1所述的用于中醫(yī)數(shù)字四診的數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于所述的A/D轉換電路采用的ADC0809芯片，模擬信號由右端的8個輸入口分別與ADC0809芯片的1、2、3、4、5、26、27和28管腳相連接，8051單片機的P0口直接與ADC0809的數(shù)據(jù)線相接，P0口的低三位通過鎖存器74LS373連到0809的三個選通口A、B、C上，鎖存信號是8051芯片的ALE信號，8051的ALE信號還直接連到了0809的ALE引腳；8051單片機的通過P1.0和P1.1口與接口電路中的MAX232芯片的10、9管腳，同時通過MAX232芯片的7、8管腳與計算機的RXD和TXD接口相連接。
專利摘要本實用新型涉及一種用于中醫(yī)數(shù)字四診的數(shù)據(jù)采集裝置，本裝置主要包括用于采集病人的舌象和面象的數(shù)碼相機和均勻光源、用于采集特征氣體信息的氣體傳感器檢測電路、用于采集病人病態(tài)語音信息的語音輸入電路以及用于采集病人的脈象數(shù)據(jù)的壓電傳感器脈象記錄電路，數(shù)碼相機和語音輸入電路的輸出端均與計算機的輸入端相連接，氣體傳感器檢測電路和壓電傳感器脈象記錄電路的輸出端通過放大電路和A/D轉換電路與計算機的輸入端相連接。本實用新型有益的效果是實現(xiàn)中醫(yī)四診的客觀化記錄；把中醫(yī)四診理論與計算機科學，現(xiàn)代信號監(jiān)測和處理等各個方面的先進成果結合起來，采集到能夠用于輔助診斷的有效客觀信號。
文檔編號G06F17/00GK2684761SQ20042002136
公開日2005年3月16日 申請日期2004年3月25日 優(yōu)先權日2004年3月25日
發(fā)明者吳朝暉, 鄭能干, 劉保延, 崔蒙, 楊國青 申請人:浙江大學