人体脉象源于心动,是反映生命活动的重要体征之一。在脉波搏动中蕴藏着丰富的生理、病理信息,不仅古代中医很早就已靠号脉来诊病,国外也远在古希腊时代就有关于检测人体脉波的记载。中医著作《内经》、《脉经》和《濒湖脉学》等是古代脉诊技术发展的典型代表,随着现代医学的进步,无创检测技术有了迅猛的发展,分析技术也已经从定性走向了定量。相关研究已不限于传统中医理论,正在向生理学、病理学、解剖学、生物力学、血流动力学、计算机学和机械电子学等多学科综合研究发展,这使得脉学研究已逐步成为一门系统工程。在当前的脉象检测技术中,脉象传感器的设计与脉象信息的分析是二个关键。传感器设计主要有两方面不足,一是脉象信息的采集手段比较单一,传感器一般只局限于对压力脉搏图的描记,尚不能实现脉象信息三维的、动态的采集;二是检测以接触式压力传感器为主,不仅对脉象有干扰,而且精度低,稳定性差,这对于静脉波的检测尤为突出。本文在此基础上,首先较深入地讨论了激光法进行脉象非接触检测的原理,在大量实验的基础上,特别强调了针对右心系统脉象检测和研究的重要性。首次针对右心系统选择以右中心静脉处的右“三脉球"(即右颈内静脉、右颈外静脉和右锁骨下静脉汇合形成的膨大球囊状管)作为理想的激光静脉信号采样点,并且系统地探讨了激光脉象检测技术的相关问题,创新设计了三种较为实用的非接触激光脉象传感器,可以解决“呼吸干扰”等难题,获得国家自然科学基金资助。此后,本文针对“三脉球”静脉波进行了数学描述与分析,提出了逐波分段归一化方法,通过高斯函数进行了静脉波拟合,取得了较好效果;同时描述了静脉波及其特征点的生理内涵。这为静脉波的深入研究提供了一种思路。在现代检测理论与技术中,由张大祥首创的“脉图法”被视做一个阶段性标志。本文在张大祥及其团队原有的研究基础上,针对精细脉象呈现的病理突变,引入了多尺度小波等非线性方法来研究多维信号的提取、特征点自动捕捉、定位和分析。在采用小波实现脉波降噪的同时,采用新方法提取了有效的特征信号并实现了特征点的自动定位。较之现有方法,该方法进行的特征点定位更准确,为进一步分析脉波的病理畸变打下了基础。最后,本文提出了“体、肺循环系统多元、同步、无创检测与定量分析仪”的设计思想,采用了基于动脉、静脉、心电、心音多元同步技术的特征点小波定位和非线性分析的手段,设计了验证性仪器系统硬件和基于Windows平台的软件,主要包括:1)自行设计和制作了实时脉象信号处理分析主板和原理性样机;2)提出了DSP+ARM架构下的多元信号同步处理方案和小波信号提取算法,提高了代码效率;3)编制了主机处理程序,实现了心电、心音、动静脉波等指标的同步采录分析和波形特征点的智能标识以及32个参数计算输出,结果表明该原理性测试分析系统较之现有仪器具有更高的精度、舒适性和可靠性。