一种基于多脉搏传感器的穿戴式脉诊手环系统的制作方法

技术特征：
1.一种基于多脉搏传感器的穿戴式脉诊手环系统，其特征在于，包括安装有脉诊系统的网络服务器（1），带有第一光电脉搏传感器（2）的且夹持在手指端部的检测指夹（3），带有第二光电脉搏传感器（4）、压力脉搏传感器（5）的且佩戴在手腕部的检测手环（6）；所述检测手环（6）内设有微型处理模块（7），且第一光电脉搏传感器（2）、第二光电脉搏传感器（4）和压力脉搏传感器（5）通过采集电路模块（8）与微型处理模块（7）电连接，所述微型处理模块（7）通过通讯模块（9）与网络服务器（1）通讯连接；通过第一光电脉搏传感器（2）对手指端的容积脉搏波信号进行采集，通过第二光电脉搏传感器（4）对手腕部桡动脉的容积脉搏波信号进行采集，通过压力脉搏传感器（5）对手腕部的腕部桡动脉处的压力脉搏波信号；然后将采集到的手指端、手腕部桡动脉容积脉搏波信号以及手腕部的腕部桡动脉处的压力脉搏波信号通过通讯模块（9）上传到网络服务器（1）中，利用脉诊系统进行诊断。2.根据权利要求1所述的基于多脉搏传感器的穿戴式脉诊手环系统，其特征在于，所述的脉诊系统进行诊断的诊断方法是，包括以下几个步骤，步骤1，利用检测手环采集腕部桡动脉处的压力脉搏波信号、容积脉搏波信号，利用检测指夹采集指端的容积脉搏波信号，以获取丰富的心血管信息；步骤2，根据采集得到的腕部桡动脉处的压力脉搏波信号、容积脉搏波信号，以及指端的容积脉搏波信号，通过基于特征融合的血压预测方法建立无创血压预测模型；步骤3，建立脉象识别模型和心血管疾病识别模型；步骤4，利用建立无创血压预测模型、脉象识别模型和心血管疾病识别对采集后采集得到的脉搏波信号进行诊断识别。3.根据权利要求2所述的基于多脉搏传感器的穿戴式脉诊手环系统，其特征在于，所述步骤2中通过基于特征融合的血压预测方法是，首先对腕部桡动脉处的压力脉搏波信号、容积脉搏波信号，以及指端的容积脉搏波信号的原始脉搏波信号依次进行进行滤波、去除基线漂移和单周期提取等预处理得到处理后的脉搏波信号；随后在特征工程中，提取得到预处理后的脉搏波信号的时域特征、以及压力脉搏波在不同等级压力下的幅度变化特征，以及容积脉搏波传导速度，并基于嵌入式特征选择法完成特征的筛选融合，得到用于血压预测的特征集；再基于随机森林回归算法对特征集进行训练，得到sbp 和 dbp 预测模型。4.根据权利要求3所述的基于多脉搏传感器的穿戴式脉诊手环系统，其特征在于，所述的对腕部桡动脉处的压力脉搏波信号、容积脉搏波信号，以及指端的容积脉搏波信号的原始脉搏波信号依次进行进行滤波处理的方法是采用零相位滤波算法进行滤波，包括几个步骤，步骤1，将原始脉搏波信号按顺序正向输入滤波器，得到一组输出脉搏波数据；步骤2，将输出脉搏波数据按顺序首尾调换，即得到包含逆转后的数据的逆转数据组；步骤3，将逆转后的数据输入滤波器，得到一组新脉搏波数据；步骤4，将新脉搏波数据再次按顺序首尾调换进行逆转，即为最终的脉搏波信号。5.根据权利要求2所述的基于多脉搏传感器的穿戴式脉诊手环系统，其特征在于，所述步骤3中脉象识别模型的建立方法是，分别获得压力脉搏波信号、容积脉搏波信号的单周期波形；并对单周期波形的长度作规正化处理，获得具有相同长度的脉象时间序列；然后将数据集分为训练集、验证集和测试集，对训练集和验证集进行时序卷积网络计算，并进行验证
和超参数调整，最终得到脉象识别模型；然后将测试集导入到脉象识别模型进行识别验证，得到脉象诊断识别的预测结果。6.根据权利要求2所述的基于多脉搏传感器的穿戴式脉诊手环系统，其特征在于，所述步骤3中心血管疾病识别模型的建立方法是，建立指端微循环的容积脉搏血流模型；将腕部压力脉搏波和指端容积脉搏波分别作为容积脉搏血流模型的实际输入和期望输出，然后运用黏菌优化算法降低模型参数的不确定性，估计得得到容积脉搏血流模型的最终参数，实现了微循环生理状态信息的提取，然后基于机器学习算法建立心血管疾病的识别模型，以此判断心血管的健康状态。7.根据权利要求1所述的基于多脉搏传感器的穿戴式脉诊手环系统，其特征在于，所述压力脉搏传感器通过步进电机对人体进行施压且其试压方法为，包括以下几个步骤，步骤1：对压力传感器进行标定，通过仿真皮肤模拟步进电机按压在手腕处的状态，进行数据的采样，得到多组压力传感器输出增量v的数据、以及测得的压力值p数据；对压力传感器输出增量v与压力值p进行二次多项式拟合，得到拟合压力传感器输出增量v与压力值p的关系式；步骤2：通过实验得到了作用在仿真皮肤和人体手腕处皮肤上的电机步进数 n位移与传感器输出增量 v 的关系，通过多项式拟合，得 n 与 v 的关系；步骤3：对步进电机进行策略控制，得到电机步进数 与传感器输出增量
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；步骤4：利用和拟合得到n
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v曲线，从而获得 n 与 v 的关系式。8.根据权利要求6所述的基于多脉搏传感器的穿戴式脉诊手环系统，其特征在于，所述的步骤1求得压力传感器输出增量v与压力值p的关系式方法是，将得到多组压力传感器输出增量v的数据、以及测得的压力值p数据进行拟合，以压力传感器输出增量v为横坐标，压力值p为纵坐标，设定截距为 0，计算得到可决系数 r2>0.95，为高度拟合，则压力传感器输出增量v与压力值p的关系式为：。9.根据权利要求6所述的基于多脉搏传感器的穿戴式脉诊手环系统，其特征在于，所述的步骤2中得 n 与 v 的关系用下式描述：，其中a、b为变量。10.根据权利要求6所述的基于多脉搏传感器的穿戴式脉诊手环系统，其特征在于，所述对步进电机进行策略控制方法是，进行若干次等位移间隔加压，并记录传感器输出值，步进电机通过等间隔步进，加压获取若干个传感器输出值 v1, v2, v3,
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, vn；所求 n
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v 关系有：相邻两行两两相减后，可得：
将a、b 作为变量，则可将上式改写为一元线性模型：，其中，；此时通过最小二乘法进行线性回归求得 a、b，在线性模型中，数据点,为、，....,令，则根据最小二乘原理有：，最终计算可得：，并将其代入到获得 n 与 v 的关系式。

技术总结
本发明公开了一种基于多脉搏传感器的穿戴式脉诊手环系统，包括安装有脉诊系统的网络服务器，带有第一光电脉搏传感器的且夹持在手指端部的检测指夹，带有第二光电脉搏传感器、压力脉搏传感器的且佩戴在手腕部的检测手环；所述检测手环内设有微型处理模块，且第一光电脉搏传感器、第二光电脉搏传感器和压力脉搏传感器通过采集电路模块与微型处理模块电连接，所述微型处理模块通过通讯模块与网络服务器通讯连接。本发明通过设置具有多种脉搏传感器的穿戴式脉诊手环系统，通过采集不同类型、不同位置的脉搏波信号进行分析处理，获取更加丰富的生理信息，并通过特定的脉诊系统进行诊脉识别，从而有效提高心血管健康检测的准确性。从而有效提高心血管健康检测的准确性。从而有效提高心血管健康检测的准确性。


技术研发人员：颜建军 朱光耀 邱文博 蔡祥磊
受保护的技术使用者：华东理工大学
技术研发日：2021.09.08
技术公布日：2021/12/2