CN100586365C - 多点式、三部位、自动加压式中医脉搏检测装置 - Google Patents

Abstract

一种涉及中医脉搏检测装置，采用主传感器与多点传感器复合的检测方法，可广泛应用于中医实验教学以及中医各科的临床辅助诊断等的多点式、三部位、自动加压式中医脉搏检测装置及其检测方法。本发明装置由自动加压机构和各种微调机构组合成一整体的结构，该方法包括：自动加压过程、脉象探头精确定位方法、长短脉象检测方法及脉象宽度测量方法等；主要解决脉象采集中的脉象宽度测量方法等技术问题。本发明的优点是：该自动加压系统减少了手动操作的复杂性与不稳定性，提高了脉象探头精确定位的精度；该方法能模拟中医手指的切脉方法，基本实现中医28脉的检测，为教学、科研、临床提供可靠的客观指标。

Description

多点式、三部位、自动加压式中医脉搏检测装置

技术领域

本发明涉及一种中医脉搏检测装置，并采用主传感器与多点传感器复合的检测方法，能模拟中医手指的切脉方法，基本实现中医28脉的检测，可广泛应用于中医实验教学以及中医各科的临床辅助诊断，病情监护，中药、针灸、气功、康复、保健措施的疗效评价，为教学、科研、临床提供可靠的定量指标的多点式、三部位、自动加压式中医脉搏检测装置及其检测方法。

背景技术

中医利用整体宏观的辨证思路，通过对人体特征信息的收集和综合分析，作出辨证论治的结论。其中，脉象信息是人体的一个重要生理、病理表达形式，是传统中医辨证论治的重要依据之一。传统的获取脉象方法是中医师通过手指感知各种脉象。这种方法虽然简单可行，但由于不能客观再现和定量描述，并受医生水平、经验等因素的限制，所以影响了中医的广泛传播和发展。

利用现代科学技术和方法对中医脉象进行客观定量检测的各种研究很多，有光电容积法、电阻抗法、压电法、超声多普勒法等多种方法可以实现。目前应用较多、研究较深的以压力式传感器测取脉象居多。这种方法与中医切脉过程较为相似。目前利用单探头压力式传感器可以检测20种左右中医脉象图谱。但由于单头传感器信息量的限制，对于脉象宽度、长度方向上的信息尚不能获取。有学者利用超声多普勒技术测取桡动脉处的血管直径用于描述脉象宽度问题，但事实上脉象宽度与血管直径并不一定完全相关；也有学者利用多点压电薄膜技术测取脉象宽度信息，但这种方法由于多个压电点是在同一基底介质面上的，其输出的信息相互间具一定干扰或干涉。直接影响点与点之间信号的分辨率。在脉象长短的检测技术方面，目前也未见有很好的检测方法。

发明内容

为了克服上述不足之处，本发明的主要目的旨在提供一种由自动加压机构和各种微调机构组合成一整体的检测装置，并采用自动加压过程、脉象探头精确定位方法、长短脉象检测方法及脉象宽度测量方法复合的检测方法的多点式、三部位、自动加压式中医脉搏检测装置及其方法。

本发明要解决的技术问题是：要解决自动加压系统在测脉过程中的浮中沉压力的无级加压问题；要解决脉象探头精确定位技术、主传感器与副传感器的复合结构与信息融合技术、脉象宽度检测技术、长短脉象检测技术及调节机构等有关技术问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该装置主要由电机、传感器及探头等部件组成，由自动加压机构和各种微调机构组合成一整体的结构，包括：自动加压机构、脉象探头精确定位机构、长短脉象检测机构与脉象宽度检测机构之间均为有机的连接关系，自动加压机构(100)的输出信号传送至脉象探头精确定位机构(200)，脉象探头精确定位机构(200)输出信号同时传送至长短脉象检测机构(300)与脉象宽度检测机构(400)；其中：

一自动加压机构包括：步进电机、微型轴承、导向丝杆、寸部主传感器探头；寸部主传感器探头固定在导向丝杆上，导向丝杆卡接在步进电机和微型轴承中间的孔中；

一脉象探头精确定位机构包括：寸部主传感器探头、三个定位小传感器、定位调节机构；在寸部主传感器探头表面沿血管直径方向布置三个定位小传感器，定位调节机构与寸部主传感器探头相连接；

一长短脉象检测机构包括：寸部主传感器探头、关部主传感器探头、尺部主传感器探头、固定架、导向槽及固定螺丝；固定架的中间设有导向槽，寸部主传感器探头、关部主传感器探头和尺部主传感器探头依次连接在固定架上，其间的间距分别为通过固定螺丝和在导向槽中的滑动调整之；

一脉象宽度检测机构包括：所述的关部主传感器探头、及该探头表面的七个小传感器；七个小传感器在所述的关部主传感器探头的表面沿血管直径方向复合。

所述的多点式、三部位、自动加压式中医脉搏检测装置，其特征在于：所述的在寸部主传感器探头表面沿血管直径方向布置三个定位小传感器，为双端固定梁式传感器。

所述的多点式、三部位、自动加压式中医脉搏检测装置，其特征在于：所述的关部主传感器探头，探头表面的七个小传感器，为贴上半导体应变片组成的双端固定梁式的相互独立的小压力传感器。

一种多点式、三部位、自动加压式中医脉搏检测方法，该方法采用主传感器与多点传感器复合的方法，模拟中医手指的切脉方法，基本实现中医28脉的检测，其包括：自动加压过程、脉象探头精确定位方法、长短脉象检测方法及脉象宽度测量方法，其中：

A)、自动加压过程的具体步骤是：

步骤1.计算机驱动指令

由计算机发出驱动指令使步进电机转动，步进电机带动连接在一起的导向丝杆；

步骤2.自动加压

导向丝杆带动主传感器探头向下对挠动脉处的人体皮肤软组织自动加压；

步骤3.反馈

当主传感器探头感受到要求的压力时，将信息反馈给计算机；

步骤4.完成

当计算机发出停止指令，则完成一次自动加压过程；

B)、脉象探头精确定位方法的具体步骤是：

步骤1.感受到脉搏信号

当主传感器探头在自动加压机构的驱动下与皮肤接触后，复合在主传感器探头表面的灵敏度一致的三个小型定位传感器同时感受到脉搏信号；

步骤2.判断

当定位准确时，中间那个小型定位传感器探头输出信号为最大，如果定位准确，则为定位准确的输出信号；如果定位不准确，则为定位不准确输出信号；

步骤3.调整

若为定位不准确，用定位调节机构调整主传感器探头与被测脉道的相对位置，继续调整到定位准确为止；

步骤4.正常进行下一步操作；

C)、长短脉象检测方法的具体步骤是：

步骤1.检测

在寸关尺正常间距下检测脉象；

步骤2.判断

如果寸部和尺部的信号小于规定的8-9克力阈值，即为短脉；如果寸部和尺部的信号大于13-15克力阈值，则有可能为长脉，需作下一步测试判断。

步骤3.调整或松动固定螺丝

当寸部和尺部的信号大于13-15克力阈值时，通过调整或松动固定螺钉，使寸部和尺部传感器沿导向槽分别向寸上或尺下方向移动位置后，测量寸上和尺下信号的大小，是否达到8-8克力阈值(或以上)来判别其为长脉；

D)、脉象宽度测量方法的具体步骤是：

步骤1.用探头表面七个小传感器

在关部主传感器探头表面沿血管直径方向复合有七个小传感器，用探头表面的七个小传感器进行测量；

步骤2.判断

根据探头表面七个小传感器信号的大小，来判断区分脉象的宽粗与细窄；

步骤3.宽粗与细窄

在检测脉象宽度信息的关部主传感器探头表面的七个小传感器中，规定其中最大信号的幅值为100％，若有5个小传感器(或以上)的信号输出大于或等于最大幅值的70％，则为宽粗脉象的包络线；若只有3个小传感器(或以下)的信号输出大于或等于最大幅值的70％，则为细窄脉象的包络线。

本发明的有益效果是：该自动加压系统装置结合编辑的计算机软件指令可控制脉象探头的起始位置、终点位置以及测脉过程中的浮中沉压力的无级加压，减少了手动操作的复杂性与不稳定性，提高了脉象探头精确定位的精度；该方法能模拟中医手指的切脉方法，基本实现中医28脉的检测，可广泛应用于中医实验教学以及中医各科的临床辅助诊断、病情监护，中药、针灸、气功、康复、保健措施的疗效评价，为教学、科研、临床提供可靠的中医脉象定量参数指标。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

附图1为本发明检测装置的整体结构方框示意图；

附图2为本发明自动加压机构的结构示意图；

附图3为本发明脉象探头精确定位结构示意图；

附图4为本发明脉象探头定位偏移结构示意图；

附图5为本发明脉象宽度信息测量结构示意图；

附图6为本发明脉象宽度信息测量的宽粗脉象的包络线示意图；

附图7为本发明脉象宽度信息测量的细窄脉象的包络线示意图；

附图8为本发明长短脉测量调节机构的结构示意图；

附图9为本发明自动加压过程实现方法原理方框图；

附图10为本发明脉象探头精确定位过程实现方法原理方框图；

附图中标号说明：

100--自动加压机构；

200--脉象探头精确定位机构；

300--长短脉象检测机构；

400--脉象宽度检测机构；

1--步进电机；                12--尺部主传感器探头；

2--微型轴承；                13--固定螺丝；

3--导向丝杆；                14--固定架；

4--寸部主传感器探头；        15--导向槽；

6--定位调节机构；            16--探头表面七个小传感器；

7--三个定位小传感器；        17--宽粗脉象的包络线；

9--定位准确的输出信号；      18--细窄脉象的包络线；

10--定位不准确的输出信号；   28--计算机；

11--关部主传感器探头；       29--正常进行下一步操作；

具体实施方式

请参阅附图1、2、3、4、5、6、7、8所示，本发明主要由电机、传感器及探头等部件组成，由自动加压机构和各种微调机构调节组合成一整体的结构，包括：自动加压机构(100)、脉象探头精确定位机构(200)、长短脉象检测机构(300)与脉象宽度检测机构(400)；该自动加压机构(100)、脉象探头精确定位机构(200)、长短脉象检测机构(300)与脉象宽度检测机构(400)之间均为有机的连接关系；其中：

一自动加压机构(100)包括(以寸部传感器为例说明，关部、尺部雷同)：步进电机(1)、微型轴承(2)、导向丝杆(3)、寸部主传感器探头(4)；寸部主传感器探头(4)固定在导向丝杆(3)上，导向丝杆(3)卡接在步进电机(1)和微型轴承(2)中间的孔中；

请参阅附图3、4所示，一脉象探头精确定位机构(200)包括：寸部主传感器探头(4)、三个定位小传感器(7)、定位调节机构(6)；在寸部主传感器探头(4)表面沿血管直径方向布置三个定位小传感器(7)，定位调节机构(6)与寸部主传感器探头(4)相连接；

一长短脉象检测机构(300)包括：寸部主传感器探头(4)、关部主传感器探头(11)、尺部主传感器探头(12)、固定架(14)、导向槽(15)及固定螺丝(13)；固定架(14)的中间设有导向槽(15)，寸部主传感器探头(4)、关部主传感器探头(11)和尺部主传感器探头(12)依次连接在固定架(14)上，其间的间距分别为通过固定螺丝(13)和在导向槽(15)中的滑动调整之；

一脉象宽度检测机构(400)包括：所述的关部主传感器探头(11)、及该探头表面的七个小传感器(16)；七个小传感器(16)在所述的关部主传感器探头(11)的表面沿血管直径方向复合。

所述的多点式、三部位、自动加压式中医脉搏检测装置，其特征在于：所述的在寸部主传感器探头(4)表面沿血管直径方向布置三个定位小传感器(7)，为双端固定梁式传感器(7)。

所述的多点式、三部位、自动加压式中医脉搏检测装置，其特征在于：所述的关部主传感器探头(11)的探头表面的七个小传感器(16)，为贴上半导体应变片组成的双端固定梁式的相互独立的小压力传感器。

请参阅附图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10所示，一种多点式、三部位、自动加压式中医脉搏检测方法，该方法采用主传感器与多点传感器复合的方法，模拟中医手指的切脉方法，基本实现中医28脉的检测，其包括：自动加压过程、脉象探头精确定位方法、长短脉象检测方法及脉象宽度测量方法，其中：

A)、自动加压过程的具体步骤是(以寸部传感器为例，关部、尺部雷同)：

步骤1.计算机(28)驱动指令

由计算机(28)发出驱动指令使步进电机(1)转动，步进电机(1)带动连接在一起的导向丝杆(3)；

步骤2.自动加压

导向丝杆(3)带动寸部主传感器探头(4)向下对挠动脉处的人体皮肤软组织自动加压；

步骤3.反馈

当寸部主传感器探头(4)感受到要求的压力时，将信息反馈给计算机(28)；

步骤4.完成

当计算机(28)发出停止指令，则完成一次自动加压过程；

B)、脉象探头精确定位方法的具体步骤是：

步骤1.感受到脉搏信号

当寸部主传感器探头(4)由自动加压机构(100)的加压机构驱动与皮肤接触后，复合在寸部主传感器探头(4)表面的灵敏度一致的小型三个定位传感器(7)，同时感受到脉搏信号；

步骤2.判断

当定位准确时，三个定位传感器(7)的中间那个输出信号为最大，如果定位准确，则为定位准确的输出信号(9)；如果定位不准确，则为定位不准确输出信号(10)；

步骤3.调整

若为定位不准确，用定位调节机构(6)调整寸部主传感器探头(4)与被测脉道的相对位置，继续调整到定位准确为止；

步骤4.正常进行下一步操作(29)；

C)、长短脉象检测方法的具体步骤是：

步骤1.检测

在寸关尺正常间距下检测脉象；

步骤2.判断

如果寸部和尺部的信号小于规定的8-9克力阈值，即为短脉，测量完成；如果寸部和尺部的信号大于13-15克力阈值，则有可能为长脉，需进行下一步检测。

步骤3.调整或松动固定螺丝(13)

通过调整或松动固定螺钉(13)，使寸部和尺部传感器沿导向槽(15)分别向寸上或尺下方向移动位置后，测量寸上和尺下信号的大小，是否达到8-9克力阈值来判别是否为长脉；

D)、脉象宽度测量方法的具体步骤是：

步骤1.用探头表面七个小传感器(16)

在关部主传感器探头(11)表面沿血管直径方向复合有七

个小传感器(16)，用探头表面的七个小传感器(16)进行测量；

步骤2.判断

根据探头表面七个小传感器(16)信号的大小，来判断区分脉象的宽粗与细窄；

步骤3.宽粗与细窄

以七个小传感器(16)中输出最大信号的那个传感器的幅值为100％标准值，若有5个小传感器(或以上)的信号输出大于或等于最大幅值的70％，则为宽粗脉象的包络线(17)；若只有3个小传感器(或以下)的信号输出大于或等于最大幅值的70％，则为细窄脉象的包络线(18)。

本发明的具体结构特征如下：

1).自动加压系统：

由步进电机、精密丝杆、微型轴承等构件组成，并编辑计算机软件指令控制脉象探头的起始位置、终点位置以及测脉过程中的浮中沉压力的无级加压，减少了手动操作的复杂性与不稳定性。

2).脉象探头精确定位技术：

为解决脉象探头与脉道中心精确定位的问题，本装置中在传感器探头面上，沿血管直径方向复合布置三个(或三个以上)微型压力传感器。传感器由双端固定弹性梁、半导体应变片等组成。梁中心间隔为1毫米；并有一个微调机构调节传感器与脉道中心的相对位置。在脉象检测过程中，由计算机比较三个传感器输出幅度值的大小。只有在中间那个传感器输出幅度大于两侧二个传感器时，才认为定位准确。否则可通过微调机构调整探头相对于血管的径向位置来实现准确定位。

3).主传感器与副传感器的复合结构与信息融合：

本装置设计的寸、关、尺三部脉象传感器为主传感器与多点传感器复合的结构形式。其中主传感器为带副梁的等截面悬臂梁结构，在梁上贴有4片半导体应变片作为压力敏感元件，接入测量电桥，将压力信号转变为电信号。该信号用于提取切脉压力和脉搏搏动波信号。经信号处理与融合，可以提取中医脉搏压力图的基本定量参数、判读不同类型脉图和提取某些与人体病理生理状态相关的信息。

在主传感器的探头表面上，用线切割和精密切削加工技术将触头切割成七条独立的双端固定式弹性小梁。七个小梁沿血管直径方向分布，贴上半导体应变片组成七个独立的小压力传感器。能实现脉象宽度的信息检测。七个宽度方向上的信息与主传感器输出的信息进行有效的融合，可以检测和判读粗细类脉象、洪大类脉象以及芤脉等特殊脉象，并作出定量参数计算。

4).长短脉检测技术及调节机构：

本装置有独立的三个主传感器实现寸、关、尺三部脉象的检测。与此同时，还能实现长短脉象的检测。如果是短脉，则在三部位脉象检测过程中通过信息处理和融合后就能判读；如果是长脉，则可通过调节机构将传感器探头向三部外延伸检测即可。

通过本装置的自动加压机构和各种微调机构调节，能很好地模拟中医“三部九侯”的临床切脉方法；基本实现中医28脉的定量检测。

本发明的具体实施例之一

1)、浮、中、沉压力自动加压装置

如图2所示，在计算机指令下，通过微型步进电机(1)、精密导向丝杆(3)、微型轴承(2)等组成自动调节系统，使脉象探头产生0～16毫米垂直位移的自动调节。实现脉象检测过程中浮、中、沉取脉压力的自动无级加压。

2)、脉象探头准确定位技术

如图3所示，脉象传感器探头表面沿血管直径方向布置3个双端固定梁式小压力传感器，并标定成统一的输出灵敏度。调节微调机构，使中心那个压力传感器比两测的输出值大时为定位准确。其原理是因为大都数脉象的搏动力在血管直径方向上的分布状态为中心处最大，然后沿血管两测衰减(芤脉特例，可以用其它方法定位)。

3)、长短脉象检测技术

如图8所示，本装置为寸、关、尺三部整体化传感器，寸关尺三部的间距可由微调机构调整。如测量短脉可在正常间距下检测；测量长脉则通过调节机构将三个探头的间距延伸即可。

4)、脉象宽度检测技术

如图5所示，在传感器探头表面，沿脉管直径方向切割有七个微型双端固定梁式小压力传感器。通过检测脉管直径方向上脉搏跳动力度的衰减程度，判读计算脉象宽度。由于该七个小传感器相互独立，其输出信号间无干扰或干涉，提高了信号的分辨率，减少了测量误差。

5)、多传感器的信息分类方法

如图5、8所示，本装置为多个传感器复合的结构形式，在寸部和尺部由主传感器复合三个小压力传感器组成，在关部由主传感器复合七个小压力传感器组成。总共由16个独立传感器组成，输出16组信号。该16组信号可分成三大类：第一类是寸关尺主传感器信号，用于提取和分析中医浮、中、沉压力等级和脉象压力波形的的时域、频域及变换域的各项基本参数；第二类是定位信号，由寸关尺探头表面的小压力传感器上获取，根据小压力传感器输出幅度的大小调整准确位置；第三类是脉象宽度信号，由关部传感器探头表面的七个小压力传感器获取，根据输出幅度的变化判读脉象的粗细。

6)、三部传感器等压力同步加压法

如图5、8所示，寸、关、尺三部传感器对脉道施加压力测取脉象信号时，还无法模拟人的手指随机任意地加压、按寻脉象。通过反复实验，我们在随机加压法、等位移加压法和等压力加压法中规范了一种等压力加压的方法，即在脉象浮、中、沉不同压力段的测取过程中，通过传感器反馈的压力信号，使寸关尺三部传感器处于同一压力下同步测取三部脉象。

Claims (2)

1、一种多点式、三部位、自动加压式中医脉搏检测装置，其特征在于：该装置为由自动加压机构和各种微调机构组合成一整体的结构，包括：自动加压机构(100)、脉象探头精确定位机构(200)、长短脉象检测机构(300)与脉象宽度检测机构(400)；该自动加压机构(100)、脉象探头精确定位机构(200)、长短脉象检测机构(300)与脉象宽度检测机构(400)之间均为有机的连接关系，自动加压机构(100)的输出信号传送至脉象探头精确定位机构(200)，脉象探头精确定位机构(200)的输出信号同时传送至长短脉象检测机构(300)与脉象宽度检测机构(400)；其中：

一自动加压机构(100)包括：步进电机(1)、微型轴承(2)、导向丝杆(3)、寸部主传感器探头(4)；寸部主传感器探头(4)固定在导向丝杆(3)上，导向丝杆(3)卡接在步进电机(1)和微型轴承(2)中间的孔中；

一脉象探头精确定位机构(200)包括：寸部主传感器探头(4)、三个定位小传感器(7)、定位调节机构(6)；在寸部主传感器探头(4)表面沿血管直径方向布置所述的三个定位小传感器(7)，所述的三个定位小传感器(7)为双端固定梁式传感器；定位调节机构(6)与寸部主传感器探头(4)相连接；

一长短脉象检测机构(300)包括：寸部主传感器探头(4)、关部主传感器探头(11)、尺部主传感器探头(12)、固定架(14)、导向槽(15)及固定螺丝(13)；固定架(14)的中间设有导向槽(15)，寸部主传感器探头(4)、关部主传感器探头(11)和尺部主传感器探头(12)依次连接在固定架(14)上，其间的间距分别为通过固定螺丝(13)和在导向槽(15)中的滑动调整之；

一脉象宽度检测机构(400)包括：所述的关部主传感器探头(11)、及该探头表面的七个小传感器(16)；七个小传感器(16)在所述的关部主传感器探头(11)的表面沿血管直径方向复合。

2、根据权利要求1所述的多点式、三部位、自动加压式中医脉搏检测装置，其特征在于：所述的关部主传感器探头(11)的探头表面的七个小传感器(16)为贴上半导体应变片组成的双端固定梁式的相互独立的小压力传感器。

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