I型基于模态分析技术的教学用脉诊仪

型号：XT­­ ­-S003

一、产品概述

    I型教学用脉诊仪的主要用途是脉诊教学，目前中医院校的脉诊教学以《濒湖脉学》为主，《濒湖脉学》以27种脉象为主要教学内容，《濒湖脉学》是脉学著作中以简单易学著称，但对初学者来说还是非常抽象。中医脉诊的教学在现实中是很困难的，因为古人对脉象的描述都是一些修辞性的表述，不好理解，在脉诊的学习过程中学生大约需要5到10年的时间，才能掌握这一技巧，而脉诊在四诊中所占的比例高达50%，四诊中脉诊是中医一门非常关键技术。需要花费这么长的时间去掌握这门技术在这个时代是无法接受的，如何能快速的进行脉诊的教学呢？我们采用仪器和实验相结合的方式。

二、仪器原理

中医的脉诊是为了辨证而存在，古人称之为思外以揣内，凭脉辨证这种思维方式是类似于现代科学中一种叫系统辨识的思维，系统辨识思想认为系统的动态特性必然变现在变化的输入输出数据中。根据《脉经》、《濒湖脉学》、《重订诊家直诀》所记录脉象定义和分析方法，古人表达的是如何从输入输出数据（脉象）的物理特征辨识人体内部变量“证”的方法。我们理解了脉诊的基本原理就比较容易掌握脉诊这门技术。中医脉诊的基本原理就是识别脉象的基本物理特征用来辨识内部变量“证”。本仪器的把中医脉诊所讲位数形势所讲的多种要素用物理量表达出来，如刚柔用材料力学中的刚度和柔度表达，脉形的形用振动模态分析里的振型来表达。脉象的滑涩用阻尼比来表述。让古人这些概念用现代物理参数来对应，各项指标一目了然。

1）对脉诊“形”的基本概念的定义

      中医脉象中“形”的定义比较的特殊，形指脉形，清代周学海谓其“挺亘于指下而静乾者“，形者：长、短、广、狭、厚、薄、粗、细、刚、柔。犹算学家之有线面体也。从周学海的文字间我们可以肯定这里描述的是一组物理量。长、短、广、狭、厚、薄、粗、细、这是对脉搏这个弹性体振动形状的外形描述，刚和柔是材料力学中对弹性体材料抗拒变形能力大小的描述。对弹性体振动形状的描述在现代物理学中有很成熟理论---振动模态分析，振动模态分析中振型的概念与周学海所描述长短广狭的概念基本一致。刚和柔的概念与材料力学中刚度的概念相同。在宏观弹性范围内，刚度是零件荷载与位移成正比的比例系数。一个结构的刚度（k）是指弹性体抵抗变形拉伸的能力。计算公式：k=P/δP是作用于结构的恒力，δ是由于力而产生的形变。刚度的国际单位是牛顿每米N/m）。这样我们把古脉诊中关于“形”的概念全部用现代物理学的物理概念来替代，而这些物理概念是可以测试出来的，这样我们就可以量化的表达脉象的形的数据，为脉诊的全面数字化打下物理基础。

2）对脉象势之盛衰定义

     周学海在《重订诊家直诀》中这样定义脉势的盛衰，“应指有力谓之强，无力谓之弱，内经凡言脉之大小，多指动势之盛衰也”。这对脉势的盛衰的测量方法说的非常明白，在振动的断层扫描技术下，我们可以测量桡动脉振动时与手指的接触面的大小，同时也可以测量出接触点的压强大小，就是说我们可以精确的测量出“寸关尺”上每一部上在浮中沉三种状态下的力量大小。可以精准的测出脉势的盛衰的具体量值。解决脉象中对脉势盛衰的测量问题。   

三、脉诊教学

    目前的学生基本上都是高中数理化方面的佼佼者。高中的物理课使的学生对《振动和波》的物理概念是比较的清晰；学生习惯于现代科学对事物的描述，对物理原理数据图标比较的熟悉。把脉象的“位数形势”变成物理参数，一目了然，便于理解，让学生能看到脉搏的跳动的所有物理参数。

    古脉诊书中提到的脉诊的四要素“位数形势”，这是古人对脉诊进行的总结，这些都是比较典型的物理特征，因为我们要理解古人是用手指去感觉脉象的，手指感觉到的特征一定是典型的物理量，这些物理量不会是太复杂的内容。例如形，形者：长、短、广、狭、厚、薄、粗、细、刚、柔，犹算学家之有线面体也，就说的非常清楚这些物理量是什么。我们把这些脉学定义和现代物理参数一一对应，用物理参数动态表达出来，让具有高中物理学基础的人一看就会，一学就懂，把古中医书和现代物理嫁接起来，让我们中医两千年的经验能传承继续发扬光大。

（1）指位脉位

浮沉尺寸也。古人在脉诊上描述的脉位其实是脉搏振动的动力学特性描述，浮脉和沉脉在仪器的测量下非常清晰易懂，脉诊仪安装有压力传感器直线位置驱动装置，按固定进给距离施加在寸关尺处，仪器就能给出一个取脉压力和脉搏反弹力的曲线图，脉位的浮、中、沉可以清晰表现，学生做一次实验就可理解脉位的含义。具体例子如下：

1）浮脉：举之有余、按之不足                                            2）不浮不沉                                            3）沉脉：举止不足、按之有余

 

图1                                                                      图2                                                                       图3

（2）脉形

形者：长、短、广、狭、厚、薄、粗、细、刚、柔，这个概念让初接触脉诊的学生无所适从，其实脉形就是一段弹性体振动稳定后产生的振动形状。振动是有形状的。它的物理特诊很明显，在振动的工程学应用中有广泛应用。用实验的方式很好理解。古人说的很清楚，长脉脉体超过寸、关、尺三部位置，短脉则不及本位，不满三部。“李士材”这么描述短脉，“两头沉下，中间独浮也”。学生只要在仪器上测试一下，非常有利于学生建立脉诊的概念。

1）长和脉

图4 -长脉                                                                                                             图5-短脉

2）广和狭，指脉象的横向振型，脉象的振动的是一个立体的概念，如清朝周学海在其《重订诊家直诀》中所述，形如算学家之有线面体也。

    

图6-广                                                                                                    图7-狭

3）厚和薄，带有压力阵列传感器的步进电机进退系统可以模拟人的手指在寸关尺上逐步加压，直到脉搏信号消失，总共步进的距离就是厚度。

下图表示总共步进了4.5mm                                                                         下图表示总共步进了2.5mm

 

图8                                                                                                              图9

以上图8与图9表示：4.5mm的谓之“厚”，2.5mm的谓之“薄”

4）粗和细

   

图10                                                                                                     图11

以上图10与图11表示：“厚”和“广”谓之“粗”

   

图12                                                                                                     图13

以上图12与图13表示：“薄”和“狭”谓之细

5）刚和柔

     古人很多对脉象的描述来自于指感，刚柔和软硬的概念遍布很多脉学书籍，刚柔和软硬是不同的物理概念，这些物理概念在材料力学中有详细的讲述。刚和柔指脉体的承载能力，例如周学海《重订诊家直诀》里说短而刚强，动滑也。《濒湖脉学》云：滑脉，往来前却，流利展转，替替然如珠之应指。硬和柔指脉管的硬度，如浮薄而硬，革也。短软而散，濡也。

  

图14-刚                                                                                                 图15-柔