经络穴位特性信息提取系统

摘要

本发明公开了一种经络穴位特性信息提取系统，包括至少一个测量探头、信号处理模块、模数转换模块、恒流源模块和软件控制模块；所述测量探头包括两个电压电极、两个电流电极，所述测量探头中的电流电极连接恒流源模块；所述测量探头中的电压测量电极连接模数转换模块；所述模数转换模块连接信号处理模块，所述信号处理模块还连接测量探头、恒流源模块、模数转换模块；所述软件控制模块包含计算机软件及信号处理模块中微处理器运行软件，用于控制数据采集的过程并将信号处理模块输出的数据显示出来本发明的系统可以测量出皮下电阻；电极安放位置所受刺激较小，系统具有小型化，高灵敏度、高稳定性、低噪音、抗干扰的优点。

权利要求

1.一种经络穴位特性信息提取系统，其特征在于，包括至少一个测量探头、信号处理模块、模数转换模块、恒流源模块和软件控制模块；

所述测量探头包括两个电压电极、两个电流电极，所述两个电压电极和一个电流电极按照第一电压电极-第一电流电极-第二电压电极排列并固定在一起，第一电压电极和第一电流电极距离要小于第一电流电极和第二电压电极距离，前者为相距8mm，后者为相距

12mm，第二电流电极为公共电极，安放在第二电压电极一侧，与最近的电压电极的距离不小于20厘米；所述测量探头中的两个电流电极连接恒流源模块，由恒流源模块提供恒定的交流电流；

所述测量探头中的电压电极连接模数转换模块，所述模数转换模块将探头测量出的电压信号转换为数字信号；

所述模数转换模块连接信号处理模块，所述信号处理模块还连接测量探头、恒流源模块、模数转换模块；

所述软件控制模块连接信号处理模块，用于控制数据采集的过程并将信号处理模块输出的数据显示出来。

2.如权利要求1所述的经络穴位特性信息提取系统，其特征在于，所述软件控制模块设于手机系统或者计算机上，与信号处理模块之间采用USB接口连接。

3.如权利要求1所述的经络穴位特性信息提取系统，其特征在于，所述测量探头为12通道切换阵列模块进行切换，所述通道切换阵列模块由信号处理模块控制。

4.如权利要求1所述的经络穴位特性信息提取系统，其特征在于，所述测量探头的测量信号经过一放大电路输入模数转换模块。

5.如权利要求4所述的经络穴位特性信息提取系统，其特征在于，所述放大电路连接一真有效电压变换模块，转换后的真有效电压信号输入模数转换模块。

6.如权利要求1所述的经络穴位特性信息提取系统，其特征在于，所述恒流源模块提供的恒定的交流电流使用直接数字频率合成器产生。

7.如权利要求1所述的经络穴位特性信息提取系统，其特征在于，所述模数转换模块采用24比特模数转换芯片。

8.如权利要求1所述的经络穴位特性信息提取系统，其特征在于，所述第一电压电极、第一电流电极和第二电压电极外形为圆柱体，底部有内凹的的曲面槽；所述第二电流电极为片状。

9.如权利要求1所述的经络穴位特性信息提取系统，其特征在于，所述信号处理模块采用微处理器芯片。

说明书

经络穴位特性信息提取系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种信息提取系统，尤其是一种用于经络穴位信息提取的系统。

背景技术

[0002] 近年来，对于各种经络现象电测量的大量研究表明中国传统经络图具有与其它部位不同的特性，电阻值是重要特性之一。针对电阻值特性国内外进行了多方面的探索。

[0003] 国内1978年提出了皮肤四电极方法测定经络特性的方法，并根据此原理北京海淀电子医疗仪器厂于1978年制作了WQ-14A低阻经络测量仪。但是显然，基于30年来电子计算机技术的发展使原有仪器落后了，用于经络测量的仪器具有电路元件体积大、速度慢、精度低等缺点，测量方法也落后了，只能单点测量，无计算机控制及采集数据。随着对经络问题的深入探讨，现有仪器已经不能满足现在对经络信息的探测、采集、处理的更为多样和严格的要求。

[0004] 在国外，2008年美国哈佛医学院的Andrew C.Ahn等人发表的有关针灸点及经络电特性的系统综述，总结了1975年以来各国对此方面研究的主要工作，其中用四电极方法是其中重要的方法，美国哈佛大学医学院2005发表的论文中四电极方法公开了4个电极安排是传统的排列；电极采用了4根金针，插入体内；电频率3.3KHz，电极电流10，40，80微安，采用了单输入通道，通过计算机采集数据(参考文献：Ahn AC，et al.2005.Electrical impedance alongconnective tissue planes associated with acupuncture meridians.BMC Complement Altern Med5：10.)。韩国专利也公开了一种小范围皮肤阻抗4电极测量系统(参见文献：Woo-Young Jang etal.2004.Measurement System and Electrode for Measuring Skin Impedance in a Small Region of Skin.PatentApplication Publication.Pub.No.：US 2004/0122336A1，Pub.Date Jun.24，2004)，但是在该专利中电极的形状为同心圆环状电极，两个电流电极间距离约15mm，采用恒定电流，所测是小范围皮肤阻抗，探测不到皮下的信息，采用单输入通道，由计算机采集数据；澳大利亚南威尔士大学公开的文献也研究了四电极方法(参见文献：Felix W S W et al.，2010.J Altern ComplementMed 16(3)：257-264)，但是在该文献中公开的方法4个电极是传统排列，但是没有给出定型的测试电极组合成品，电频率：100KHz和10-200KHz，测试功能由3个分离仪器完成(Fiuke RCLmeter，多路调制器，医用级隔离转换器)，采用26个输入通道，由计算机控制。

[0005] 为了做到电刺激尽量小，测试电流要小，而人体对周边电信号的感应又很强的，所以对电路的要求很高，必需做到高灵敏度，高稳定度，抗干扰能力强，低噪音。现有技术中还存在以下缺点：

[0006] 1、测量值反映的是皮肤电阻，或者是反映的皮下电阻但是刺激较大；

[0007] 2、电极安放位置所受的刺激较大，包括机械的(如针刺)和电的(如电流，电压过大)；

[0008] 3、信号探测电极组尺寸过大；

[0009] 4、不具有高灵敏度，高稳定性，低噪音，抗干扰的性能(人体能够感应周边环境的各种电磁干扰，抗干扰是个困难的课题)。

发明内容

[0010] 为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种经络穴位特性提取方法及系统，采用的四电极方法测量皮下电阻，并且整个系统的结构小型化、灵敏度高、低噪声、抗干扰。

[0011] 为了实现本发明的目的，采用的技术方案概述如下：

[0012] 一种经络穴位特性信息提取系统，其特征在于，包括至少一个测量探头、信号处理模块、模数转换模块、恒流源模块和软件控制模块；

[0013] 所述测量探头包括两个电压电极、两个电流电极，所述两个电压电极和一个电流电极按照第一电压电极-第一电流电极-第二电压电极排列固定在一起，第二电流电极与最近的电压电极的距离不小于20厘米；

[0014] 所述测量探头中的电流电极连接恒流源模块，由恒流源模块提供恒定频率的电流；

[0015] 所述测量探头中的电压电极连接模数转换模块，所述模数转换模块将测量探头测量出的信号转换为数字信号；

[0016] 所述模数转换模块连接信号处理模块，所述信号处理模块还连接测量探头、恒流源模块、模数转换模块；

[0017] 所述软件控制模块连接信号处理模块，用于控制数据采集的过程并将信号处理模块输出的数据显示出来。

[0018] 所述软件控制模块设于手机系统或者计算机上，与信号处理模块之间采用USB接口连接。

[0019] 所述测量探头为多个时连接通道切换阵列模块进行切换，所述通道切换阵列模块由信号处理模块控制。

[0020] 所述测量探头的测量信号经过一放大电路输入模数转换模块。

[0021] 所述放大电路连接一真有效电压变换模块，转换后的真有效电压信号输入模数转换模块。

[0022] 所述恒流源使用直接数字频率合成器产生。

[0023] 所述模数转换模块采用24比特模数转换芯片。

[0024] 所述第一电压电极-第一电流电极-第二电压电极之间的位置关系是：第一电压电极和第一电流电极相距8mm，第一电流电极和第二电压电极相距12mm。

[0025] 所述第一电压电极、第一电流电极和第二电压电极外形为圆柱体，底部有内凹的的曲面槽；所述第二电流电极为片状。

[0026] 所述信号处理模块采用微处理器芯片。

[0027] 与现有技术相比，本发明具有的技术效果有：

[0028] 1、测量探头采用了皮肤四电极的独特安置，可以测量出皮下小区域电阻；

[0029] 2、本发明的整个系统的设计小型化，并做到在人体上测量具有高灵敏度、高稳定性、低噪音、抗干扰。

[0030] 3、本发明系统有多路测试电极组，可长时间连续测量，采用多通道计算机控制及采集数据。

[0031] 4、本发明系统可方便快捷可实施多种测试方案。

附图说明

[0032] 图1为四个电极安置位置示意图；

[0033] 图2为电极电流线和等位面示意图；

[0034] 图3为本发明测量探头中四电极安置位置示意图；

[0035] 图4为本发明测量探头中四电极结构图；

[0036] 其中，21、23为电压电极；22-电流电极；24-公用电流电极；25-固定用绝缘板；26-附有前置放大器的固定用绝缘板；

[0037] 图5为本发明测量探头安放于体表面测试示意图；

[0038] 图6为本发明系统结构框图；

[0039] 图7为本发明系统最终得到的经络穴位电阻曲线图。

具体实施方式

[0040] 以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。

[0041] 本发明是采用四电极作为测量探头测定皮下一小区域的电阻，四电极包括两个电压电极、一个电流电极，一个公共电流电极，以下进行原理分析：

[0042] 四个电极的位置关系如图1所示，在均匀导体中，稳恒电流场的电位分布满足拉普拉斯方程：

[0043] 在半无穷大均匀导体的表面安置四个点电极，如图1所示，并通以稳恒电流，可由电压表读数V，电流表读数I，及电极间距离d1，d2，计算出导体电阻率ρ：

[0044]

[0045] 式中RMN为电阻测量值。

[0046] 实际测量位置在人的肢体上时，其中的电流线和等位面将不再是对电极PI呈球对称分布了，而有大致如图2所示的不对称分布，Pv与Pvr在同一等位面上，如果Pv离PI远一些，对电极制作有利。

[0047] 根据上述的原理分析在本具体实施例中将电压电极做如图3所示的安置，21，23为电压电极，22，24为电流电极，其中24为公用电流电极。皮肤电极上的电压电极21，23，电流供应电极22都采用直径为5mm的金属柱体，底部有深约1mm的曲面槽；电压电极21与电流电极22之间间距L2＝8mm；电流电极22与电压电极23之间间距L1＝12mm；公用电流电极24远离皮肤电极，可采用直径20-30mm金属片(如银，不锈钢等)，用胶布或弹力带固定在任何方便的测量位置。其中，电压电极21，23接前置放大器；电流电极22，24接5KHz电流源。所使用的电流频率属似稳电流。

[0048] 如图5为本发明测量探头安放于体表面测试示意图，皮肤电极PV，PV“为四电极的电压端，PI，PIR为四电极的电流端。

[0049] 在本具体实施例中公用电流电极24对形状尺寸无严格要求，其他三个电极为不锈钢圆柱状电极，其尺寸及相互位置与测量值关系很大，故固定在绝缘板上(图4中25，26)，为了减少干扰信号，前置放大器紧随其后(图4中在26上)。

[0050] 如图6所示，本发明的经络穴位特性信息提取系统，包括12个测量探头，每个测量探头都按照图3所示进行安置，采用12通道切换阵列模块进行切换，测量探头测量的信号经过一个放大电路的放大，连接一个真有效电压变换模块，转换后的真有效电压信号输入模数转换模块，转换后的数字信号输入信号处理模块。所述测量探头中的电流电极连接恒流源模块，由恒流源模块提供恒定频率的电流；所述测量探头中的电压电极连接模数转换模块，所述模数转换模块将测量探头测量出的信号转换为数字信号；所述模数转换模块连接信号处理模块，所述信号处理模块还连接测量探头、恒流源模块、模数转换模块；所述软件控制模块连接信号处理模块，用于控制数据采集的过程并将信号处理模块输出的数据显示出来。

[0051] 本实施例中所述恒流源使用直接数字频率合成器产生。

[0052] 本实施例中的模数转换模块采用24比特模数转换芯片。

[0053] 本实施例中信号处理模块采用微处理器实现。

[0054] 本实施例中软件控制模块设于计算机上，软件控制模块与信号处理模块之间采用USB接口连接。在计算机上运行控制软件控制整个测量过程，软件采用Microsoft Studio C#语言编写，图形操作界面显示美观、操作方便，实现了定时采集，自动切换通道，测试进程及数据屏幕显示，数据可存储为Microsoft 0ffice Excel文件格式，方便后续处理。

[0055] 使用本发明的系统进行测量，测试电流小于30微安，皮下点阻测量误差小于1％。其中电源部分采用全隔离措施，以便达到人体测量安全要求，同时具有抗干扰的功能。

[0056] 本发明的系统可以多点连续测量，整个测量过程由计算机控制，数据由计算机采集，测量精度可达0.05欧姆；每点测量时间为3秒，每轮最多可测12点，每轮测量最小间隔为1分钟；可做多轮连续测量；数据以Excel格式自动记录，便于曲线显示和各种处理。

[0057] 具体进行测量的时候包括以下步骤：

[0058] 1)将作为测量探头的四个电极，固定在一起的电压电极-电流电极-电压电极置于待测量的人体皮肤上，另一电流电极远离固定在一起的电极，固定在人体其他位置；

[0059] 2)12个测量探头，同时安置在人体不同的位置，12个测量探头采用一个通道切换阵列模块进行控制，可以控制测量探头的开关，即可以同时测量不同位置的人体电阻；

[0060] 3)通过计算机设置采集信号的时长及间隔，如每点测量时间为3秒，最小间隔为1分钟，设置5KHz电流源给电流电极提供的激励信号；

[0061] 4)按照设定的时长及时间间隔，将测量探头位置测量出的信息显示在计算机屏幕上，以Excel格式自动记录，进行后续需要的曲线显示和各种处理。

[0062] 如图7所示，以一名健康女大学生作为测试对象，12个测量探头分别放置在中都、悬钟、三阴交、太溪、太白、血海穴位的左右两侧，2.5分钟后开始测量，每点测量时间为3秒，最小间隔为1分钟，最后得出电阻和时间的曲线显示图。

[0063] 尽管为说明目的公开了本发明的具体实施例和附图，其目的在于帮助理解本发明的内容并据以实施，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的。本发明不应局限于本说明书最佳实施例和附图所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。