CN101193587B - 一种使用压力传感器阵列的脉搏分析仪 - Google Patents

一种使用压力传感器阵列的脉搏分析仪 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种使用压力传感器阵列的脉搏分析仪，包括：一个带多个压阻压力传感器的测量脉搏数据的压力传感器阵列；一个移动压力传感器的移动部分；一个控制移动部分使压力传感器可定位于脉搏诊断位点，并分析由压力传感器阵列测量的脉搏数据的控制器；和一个由控制器分析显示脉象的显示器。由于使用了压阻压力传感器可同时测量的外加压力和脉搏压力，所以可以适用于各种脉搏诊断技术。四维图像上能显示脉搏长度、脉搏厚度等，因此可直观表达脉搏的柔韧度和粗糙度以及其他的脉搏信息。

Description

一种使用压力传感器阵列的脉搏分析仪
技术领域
本发明涉及一种使用压力传感器阵列的脉搏分析仪，尤其涉及一种可用于医学领域(包括东方医学中的脉搏诊断或者血管诊断)的使用压力传感器阵列的脉搏分析仪。
背景技术
东方医学通常有四种诊断方法——望、闻、问、切。切，即通过感受血管的脉搏判断患者病情的一种脉搏诊断方法。在脉搏诊断中，诸如脉搏的强度、深度、频率和粗糙度等脉搏特征是重要的。为了检测各种脉搏特征，需要准确定位于血管并精确传感脉搏的技术。
六点脉搏诊断法，是一种常用的脉搏诊断技术，检测者将自己的三个手指(食指、中指和无名指)一起或者依次放在患者手腕上的“寸”、“关”和“尺”三个部位上，以检测脉搏。中指放在“关”部，或者放在放射状动脉的冠状突起部位。食指放在距离手掌约1-1.3cm的“寸”部。无名指放在距离肘1-1.3cm的“尺”部。检测者用轻微的力压住血管，感受脉搏。通过施加外力，感受脉搏的深度分为“浮”、“平”、“沉”三种。“浮”指当施加很小的力时，脉搏是最清晰的。“平”指当在血管上施加上较大的力时，脉搏是最清晰的。“沉”指当在血管上施加最大的力时，脉搏是最清晰的。
在用脉搏诊断法检查患者状况时，检测者将自己的三个手指放在“寸”、“关”、“尺”部，在血管上施加不同的力感受脉搏。
但是，因为不同的人对感觉和脉搏的强度有不同的标准，对患者状况的判断可能会因为检测者的不同而不同，如果单纯依靠检测者的主观感觉和经验，检测者对患者的状况的判断是不太可靠的。因而，近来产生了很多的研究，包括一种能够客观、可见地确认患者脉搏的脉搏分析方法。
然而，各种依赖于检测位点和患者体质的脉搏诊断技术因无法精确地测量脉压而不能应用，使得基于该脉搏诊断技术的传统脉搏分析方法受到了限制。并且，所收集的脉搏数据不能被充分地利用。
发明内容
要解决的技术问题
本发明的一个目的是提供一种使用改进的压力传感器阵列的脉搏分析仪，该仪器使用压阻压力传感器能够同时检测提供的外加压力和脉搏压力。
本发明的另一个目的是提供一种使用压力传感器的脉搏分析仪，该仪器将压力传感器阵列采集的脉搏长度、粗细等信号输入计算机，并在四维图像上显示分析结果。
技术方案
为实现上述目的，本发明公开了一种使用压力传感器阵列的脉搏分析仪包括：一个带有多个测量施加于脉搏诊断位点的压力以及该点脉搏压力的压阻压力传感器的测量脉搏数据的压力传感器阵列；一个移动压力传感器阵列的移动部分；一个控制移动部分使压力传感器阵列可以定位于脉搏诊断位点并分析由压力传感器阵列测量的脉搏数据的控制器；以及一个显示控制器分析的脉象的显示器。
优选的是，控制器控制移动部分使压力传感器阵列定位于被认为是脉搏诊断点的第一个位点，并在该点施加预设压力，存储第一点位置和在该点测得的第一个脉搏压力，控制移动部分使压力传感器阵列定位于邻近第一位点的第二个位点，在该点施加预设压力，存储第二位点位置及在第二位点处测得的第二个脉搏压力，比较第一个脉搏压力和第二个脉搏压力。如果第一个脉搏压力大于第二个脉搏压力，则用控制器控制移动部分，使压力传感器阵列定位于第一个位点。相反，如果第二个脉搏压力较大，则用控制器控制移动部分使压力传感器阵列定位于第二个位点。
根据施加于脉搏诊断位点压力和压力传感器阵列移动的距离，控制器依据下面的公式计算出皮肤弹性系数：
E = p l
式中，E为皮肤弹性系数，p为施加于脉搏诊断位点的压力，l为压力传感器阵列移动的距离。
此外，控制器可以通过分析施加于脉搏诊断位点的压力计算脉搏的深度。
优选的是，控制器计算在不同外加压力下脉搏诊断位点的脉搏压力以及其他脉搏数据。
并且，脉搏数据可以包括从压阻压力传感器测量到的信号插值中获得的脉搏粗细和脉搏长度中的至少一种。
优选的是，显示器显示在不同外加压力或不同时间下的以x，y，z三维坐标表示的脉搏数据。
有益效果
从上述说明可以明显看出，根据本发明使用压力传感器阵列的脉搏分析仪具有如下优点。
首先，由于使用压阻压力传感器，可以同时测量外加压力和脉搏压力，可应用和比较不同的脉搏诊断技术，并使不同的技术和不同的因素进行对比会变得更加容易。
其次，由于能从由压力传感器阵列采集的信号插值中计算并在四维图像上显示脉搏长度、脉搏粗细等，故能直观表达脉搏的柔韧性或粗糙度以及其他脉搏信息。
本领域技术人员可以理解前述说明中揭示的概念和特定实施方案，可以容易地作为修改和设计实现与本发明相同目的的其他实施方案的基础。本领域的技术人员也可以理解还存在着不背离本发明所附权利要求书的精神和范围的其他实施方案。
附图说明
从下面结合相关附图给出的优选实施例的说明中可以明显看出本发明的上述或者其他目的、特征以及优点。其中，
图1是根据本发明的一个实施例中使用压力传感器阵列的的脉搏分析仪的透视图。
图2是图1所示的压力传感器阵列移至脉搏诊断位点的程序流程图。
图3是进行图2程序时患者的手部。
图4是计算皮肤弹性系数的程序流程图。
图5是计算脉搏深度的程序流程图。
图6是由图5的程序所提供的脉搏深度数据。
图7是计算脉象数据的程序流程图。
图8是由图7程序提供的脉象数据。
图9是提供外加压力-脉搏压力图的程序流程图。
图10是由图9程序提供的外加压力-脉搏压力图。
图11是由图9程序提供的脉搏-时间图。
图12是提供四维脉搏数据的程序流程图。
图13是由图12程序提供的四维脉搏数据。
最佳实施方式
尽管只揭示了本发明的几个示例性实施方案，但本领域的技术人员可以理解还可以在不背离本发明的精神和所附上的权利要求以及其他等价物限定的范围内对实施方案进行改变。
图1是根据本发明的一个实施例中使用压力传感器阵列的脉搏分析仪透视图。如图所示，根据本发明的使用压力传感器的脉搏分析仪(100)包括一个压力传感器阵列(110)，一个移动部分(120)，一个控制器(130)和一个显示器(140)。
压力传感器阵列(110)可以含有多个压力传感器，优选的是含有可以测量脉搏诊断位点外加压力和脉搏压力的压阻压力传感器。外加压力指施加在脉搏诊断位点的压力。依据特定的诊断位点和特定的动脉尺寸，人们可以充分改变压力传感器的数量和面积。
压阻压力传感器可以包括一个将外部的压力转变为应力的隔膜，和一个将隔膜产生的振动转变为电信号的部分，可以同时测量外加压力和相应的血管压力。优选的是压阻压力传感器，以能够在线性范围内测量外加压力和脉搏压力。
传统的脉搏诊断途径不能准确测量外加压力(分析脉搏的一个重要因素)。相反，根据本发明的使用压力传感器阵列的脉搏分析仪能够运用压阻压力传感器准确测量外加压力。
因此，根据本发明的使用压力传感器阵列的脉搏分析仪可应用于各种依靠位点检测和患者体质的脉搏诊断技术，并能够辨别脉搏的浮/沉、缓/疾、清/浊和长/短等因素，能比较各个器官如肺、心脏、脾、肝以及肾的平衡，且能容易地检测出患者的体质。
压力传感器阵列(110)固定在移动部分(120)的一端并随移动部分(120)的移动而移动。优选的是，移动部分(120)有多个结合点以使压力传感器阵列(110)可以在三维方向上移动。
控制器(130)控制移动部分(120)以使压力传感器阵列(110)能够定位于脉搏诊断位点，分析由压力传感器阵列(110)测量的脉搏数据。
在改变位点的同时，施加一个恒定的压力搜索脉搏诊断位点，直到位于传感器阵列(110)中心的压力传感器接收到最高最清晰的信号。更详细的描述参照图2给出。
首先，将压力传感器阵列(110)定位于被认为是脉搏诊断点的第一个位点(S102)，压力传感器阵列(110)向下移动施加压力于第一个位点上。如果外加压力超过预先设定的值，压力传感器阵列(110)停止移动，存储(S104)这时的外加压力(最大值1)或者脉搏压力，以及第一个位点的位置。
然后，压力传感器阵列(110)移动到邻近第一个位点的第二个位点(S106)并向下移动施加压力于第二个位点上。如果外加压力超过预先设定的值，压力传感器阵列(110)停止移动，存储(S108)这时的外加压力(最大值2)或者脉搏压力以及第二位点的位置。
接着，比较(S110)第一位点的脉搏压力和第二位点的脉搏压力。如果第一位点脉搏压力较大，则将压力传感器阵列(110)定位于第一位点(S112)。如果第二位点脉搏压力较大，则将压力传感器阵列(110)定位于第二位点(S114)。脉搏诊断位点的寻找程序可以包含一个模块(程序n)，当这个模块被调用时，会开始处理并返回结果(S120)。
脉搏诊断位点的搜索可以扩展至多于两点，例如4个相邻的位点。通过比较四个位点处的脉搏压力确定脉搏诊断位点的方法参照图3进行描述。
首先，将压力传感器阵列(110)移动至位点1，存储该点的脉搏压力和位置。然后，压力传感器阵列(110)移动至位点2，存储该点的脉搏压力和位置。如果第一点的脉搏压力较大，将压力传感器阵列(110)移动至位点3′，该点靠近位点1。相反，若第二点的脉搏压力较大，将压力传感器阵列(110)移动至位点3″，该点靠近位点2。
比较位点1和位点3′的外加压力并用类似的方式比较位点2和位点3″的外加压力，将压力传感器阵列(110)移动至脉搏压力较大的位点。
移动部分(120)将压力传感器阵列(110)移动至脉搏诊断位点，该移动部分(120)可以是能够在患者坐着或躺着时进行诊断的置于患者腕部的一个带有小型电机或自动仪的装置。
本领域的技术人员将意识到将压力传感器阵列(110)移动至脉搏诊断位点的移动部分(120)，在不背离本发明的主题和范围内可以有多种改动。
优选的是，控制器(130)计算皮肤弹性系数。图4是计算皮肤弹性系数的程序流程图。
如图4所示，皮肤弹性系数的计算(S130至S139)通过测量脉搏诊断位点的外加压力和压力传感器阵列(110)的移动距离实现。
优选的是，皮肤弹性系数由下面的公式来计算：
E = p l
式中，E为皮肤弹性系数，p为施加于脉搏诊断位点的压力，l为压力传感器阵列(110)移动的距离。
皮肤弹性系数的计算程序可以包括检查外加压力值是否位于错误的范围内的步骤(未在附图中显示)。
皮肤弹性系数的计算依据患者的不同而不同。可以通过与后面的测量进行比较，使用皮肤弹性系数来测定患者的体质或者判断患者的皮肤状况。
优选控制器(130)分析由压力传感器阵列(110)测量的脉搏数据，显示器(140)显示脉搏数据分析结果。优选脉搏数据包括脉搏频率(快或者慢)、脉搏强度(强或者弱)、脉搏粗细(粗或者细)、脉搏长度(长或者短)、脉搏形状(光滑或者粗糙)以及外加压力的大小(浅或者深)。
脉搏分析程序可以包括提供脉搏深度(S202至S208)、提供脉搏数据(S210至S212)、提供外加压力-脉搏压力曲线(S220至S224)以及提供四维脉搏数据(S230至S238)等步骤。其中，四维脉搏数据指在不同的时间或者不同的压力下，用x，y，z三维坐标表示的脉搏数据。例如，x轴可以代表脉搏长度，y轴可以代表脉搏粗细，z轴可以代表脉搏压力。
显示器(140)显示脉搏数据的分析程序和脉搏数据的分析结果，参照图5至图12进行更详细的描述。
如图5所示，提供脉搏深度的程序(S202至S208)可以包括下列步骤。采集由压力传感器阵列(110)测量的脉搏诊断位点的外加压力(S202)，采集压力传感器阵列(110)的移动距离(S204)。然后，结合外加压力和压力传感器阵列(110)移动的距离(S206)以获得一个条形图(S208)。
图6为由图5所示程序提供的脉搏深度数据。
如图所示，条形图中的每个长条代表每个器官的脉搏深度，每条线代表脉搏深度的基线。从基线可以看出，心脏和肺具有较高的深度值，表明寸附近的脉搏比关附近的沉。根据传统的脉搏诊断理论，相应的部位有疾病。这样，检测者能够使用图示数据找出疾病。
图7是描述提供脉象的程序。
如图所示，提供脉象数据的程序(S210，S212)可以包括采集由压力传感器阵列(110)测量脉搏诊断位点处的脉搏(S210)和生成脉象图(S212)的步骤。
图8所示为由图7程序提供的脉象图。
如图所示，脉象数据提供诸如浮/沉、缓/疾、松/紧、粗/细和长/短等脉象信息。
浮/沉提供脉搏深度信息，缓疾提供脉搏频率信息。
松/紧提供脉搏紧密度信息，粗细提供脉搏厚度信息。
长/短提供脉搏长度信息。
位于大约中间位置的粗五边形线是每个器官的标准线，位于稍下方的细五边形线显示患者状况的线条。
例如要获得浮/沉信息，如果细线在标准线外，则患者有一个浮脉。相反，如果细线在标准线内，则患者有一个沉脉。标准线和测试线不限于五边形。根据测得的脉象形状，它们可以是三角形，六边形等多边形或者棱柱体。
图9描述提供外加压力-脉搏压力数据的程序(S220至S224)。如图所示，提供外加压力-脉搏压力数据的程序(S220至S224)可以包括计算由压力传感器测量的脉搏压力和外加压力的平均值(S220，S222)和生成外加压力-脉搏压力曲线(S224)。
图10是由图9程序提供的外加压力-脉搏压力图示例。
图10的左图是一个表示在不同外加压力下脉搏压力变化的三维图。该图的纵坐标表示外加压力的大小，横坐标表示脉搏压力。图10的右图是一个表示在不同的外加压力下脉搏压力变化的二维图。该图的横坐标表示外加压力的大小，该图的纵坐标表示脉搏压力的大小。
检测者能够运用外加压力-脉搏压力图检测血管的坚固和老化。使用图11所示的脉搏-时间图可以检测到脉搏的均匀性、是否存在心律不齐等。
由于从单个的脉搏不能发现疾病的阶段、疾病的相互干扰以及各个器官的疾病等，所以，外加压力-脉搏压力图将是一个有用的工具。
图12描述的是提供四维脉搏数据的程序。如图所示，在提供四维脉搏数据的程序中(S230至S238)，从各个压阻压力传感器中采集每一个脉搏数据诸如脉搏厚度或者脉搏长度等(S230)。采集到的脉搏数据信号通过内插使彼此相关。优选在一个比预设范围值更宽的范围内进行内插。该值的选择可以充分依据组成压力传感器阵列(110)的压阻传感器的密度进行。运用这个程序获得诸如脉搏厚度、脉搏长度等脉搏数据。
图13是脉搏长度和脉搏厚度数据的四维脉搏数据图示例。第一列图的数据是在压力传感器阵列区域的脉搏波动。第二和第三列图的数据分别是相应的脉搏长度和厚度数据。
结合横置于血管上的传感器信号插值计算得出脉搏的长度，结合沿着血管放置传感器的信号插值计算得出脉搏厚度。
在脉搏诊断过程中，指尖的感触是非常复杂的：包括脉搏的光滑度或者粗糙度、脉搏的流动、脉搏的松紧等。用传统的方法难以量化这些感觉。
相反，本发明提供在不同时间或者不同外加压力下诸如脉搏长度和脉搏厚度等脉搏数据的三维图像，能够直观、具体地表达脉搏诊断信息。
另外，在脉搏分析程序(S200)中，使用脉搏区域(x y平面)、脉搏压力的大小(z轴)和在步骤S130至139中测得的弹性系数，可以得出血管的粗细、血管的柔韧性以及血管和皮肤之间的厚度。
因此，本发明能够检测每个患者的皮肤特征及血管和皮肤之间的厚度(分析脉搏沉-浮的一个重要因素)。

Claims (6)

1.一种使用压力传感器阵列的脉搏分析仪，包括：
一个带有多个测量施加于脉搏诊断位点压力和该点脉搏压力的压阻压力传感器的测量脉搏数据的压力传感器阵列；
一个移动压力传感器的移动部分；一个控制移动部分使压力传感器可定位于脉搏诊断位点，并分析由压力传感器阵列测量的脉搏数据的控制器；和
一个显示控制器分析的脉象的显示器；
其中控制器控制移动部分使压力传感器阵列定位于被认为是脉搏诊断点的第一个位点，并在该点施加预设压力，存储第一点位置和在该点测得的第一个脉搏压力，控制移动部分使压力传感器阵列定位于邻近第一位点的第二个位点，在该点施加预设压力，存储第二位点位置及在第二位点处测得的第二个脉搏压力，比较第一个脉搏压力和第二个脉搏压力，如果第一个脉搏压力大于第二个脉搏压力，则用控制器控制移动部分使压力传感器阵列定位于第一位点，相反，如果第二个脉搏压力较大，则用控制器控制移动部分使压力传感器阵列定位于第二位点。
2.如权利要求1所述的使用压力传感器阵列的脉搏分析仪，其中控制器根据下述公式计算出皮肤弹性系数：
E = p l
式中，E为皮肤弹性系数，p为施加于脉搏诊断位点的压力，l为压力传感器阵列相对于皮肤向下移动的距离。
3.如权利要求1所述的使用压力传感器阵列的脉搏分析仪，其中控制器通过分析施加于脉搏诊断位点的压力计算脉搏深度。
4.如权利要求1所述的使用压力传感器阵列的脉搏分析仪，其中控制器计算施加于脉搏诊断位点的不同压力下的脉搏压力。
5.如权利要求1所述的使用压力传感器阵列的脉搏分析仪，其中脉搏数据包含从压阻压力传感器测得的信号插值中得到的脉搏厚度和脉搏长度中的至少一种。
6.如权利要求5所述的使用压力传感器阵列的脉搏分析仪，其中显示器显示在不同外加压力或者不同时间下用x，y，z三维坐标表示的脉搏数据。
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