基于直角坐标机器人的人体电阻抗测量系统的研究

论文摘要

生物电阻抗测量技术作为一种无损检测技术,在生物医学工程中具有广泛的应用。经络和穴位的电阻抗特性测量是生物阻抗测量的一个重要研究方向,具有重要的理论意义和临床价值,也是深化经络研究的重要课题。按照中医理论,人体背俞穴可以反映出人体脏腑疾病,是经络和穴位研究的主要对象,因背俞穴具有直线分布的特点,故采用直线运动的测量方式可以较好的研究背俞穴的电阻抗特性。因此,本文设计并实现了一套计算机控制的直角坐标机器人电阻抗测量系统,并利用该系统对经络和穴位的电阻抗特性进行了实验研究,为进一步探索人体经络的电特性与疾病之间的关系提供了基础。本文的主要研究内容有:1)经络和穴位的电阻抗测量原理的研究。对生物阻抗测量技术的发展历史、发展现状、研究方向以及生物阻抗测量的基础理论进行了相应的研究。讨论了人体经络和穴位的电阻抗测量模型和测量方法,对测量稳定性和重复性的影响因素进行详细讨论和研究。2)设计和构建了直角坐标机器人的电阻抗测量系统平台。系统包含机械系统、驱动系统、控制系统,数据采集系统等子系统,完成了测量系统的硬件设计和软件编写。系统支持单点穴位、经络的连续和离散等多种阻抗测量模式,同时可以支持多种采集设备的测量,软件的设计和编写具有较好的灵活性和扩展性。3)经络和穴位的电阻抗特性的实验研究。利用该测量系统测量经络和穴位的电阻抗特性,对经络和穴位的可重复性进行分析,讨论了测量参数对电阻抗测量的影响。通过直角坐标机器人测量系统对经络和穴位的电阻抗实现自动化测量,减少由于主观性因素对测量结果的影响,提高了测量的效率和测量数据的稳定性和可重复性。基于这一系统平台,可以进一步研究经穴阻抗与疾病间的关系,建立相应的数学模型,结合先进的智能算法开发出智能医疗诊断系统,具有重要的理论研究价值和临床应用前景。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 图目录
• 表目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景与研究意义
• 1.2 课题的研究现状
• 1.3 本文的主要工作与研究意义
• 1.3.1 主要工作
• 1.3.2 研究意义
• 1.4 论文的组织结构
• 第2章 人体经络和穴位的电阻抗测量原理
• 2.1 引言
• 2.2 人体电阻抗的测量模型
• 2.2.1 生物组织等效电路模型
• 2.2.2 cole-cole理论及改进的模型
• 2.2.3 频散理论
• 2.3 人体经络和穴位的电阻抗特性测量
• 2.3.1 经络的循经感传现象
• 2.3.2 经络和穴位的电阻抗测量方法
• 2.3.3 影响人体经络和穴位电阻抗测量的因素
• 2.4 本章小结
• 第3章 人体电阻抗测量系统的整体设计
• 3.1 引言
• 3.2 系统的设计目标
• 3.3 系统的整体框架与组成部分
• 3.3.1 直角坐标机器人
• 3.3.2 硬件部分
• 3.3.3 软件部分
• 3.4 系统的数据采集设备和测量模式
• 3.4.1 数据采集设备
• 3.4.2 系统的测量模式
• 3.5 系统的测量流程与方法
• 3.6 本章小结
• 第4章 人体电阻抗测量系统的硬件和软件设计
• 4.1 引言
• 4.2 系统硬件部分结构框图
• 4.3 系统的硬件设计
• 4.3.1 测量电极的设计
• 4.3.2 直角坐标机器人系统的设计
• 4.3.3 数据采集电路的设计
• 4.4 系统软件部分的整体框图
• 4.5 系统的软件设计
• 4.5.1 系统软件设计的关键技术
• 4.5.2 系统软件的功能设计
• 4.5.3 系统软件的流程设计
• 4.6 系统软件的实现
• 4.6.1 上位机软件的多线程实现
• 4.6.2 数据采集电路软件流程
• 4.7 本章小结
• 第5章 经络与穴位电阻抗特性的实验研究
• 5.1 引言
• 5.2 人体电阻抗测量系统的实验研究
• 5.2.1 直角坐标机器人运动精度实验
• 5.2.2 阻抗测量电路的测量精度实验
• 5.3 穴位的电阻抗特性实验研究
• 5.3.1 实验方案设计
• 5.3.2 实验数据分析与处理
• 5.4 经络的低阻抗特性的验证实验研究
• 5.4.1 实验方案设计
• 5.4.2 实验结果分析与讨论
• 5.5 经络电阻抗测量的可重复性实验研究
• 5.5.1 数据的可重复性概述
• 5.5.2 实验方案设计
• 5.5.3 实验数据处理
• 5.5.4 实验结果讨论
• 5.6 人体背俞穴电阻抗特性实验研究
• 5.6.1 实验方案设计
• 5.6.2 实验结果讨论
• 5.7 电阻抗测量实验的影响因素讨论
• 5.7.1 测量压力
• 5.7.2 测量频率
• 5.8 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 研究工作总结
• 6.2 进一步工作展望
• 参考文献
• 附录1 专业术语说明
• 附录2 数据采集电路原理图
• 附录3 系统上位机软件的各个线程的流程图
• 附录4 人体背部经络和穴位分布图
• 附录5 攻读硕士学位期间的研究成果及作者简介