CN103860150A - 适用于中医脉搏检测的三探头机械装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于中医脉搏检测的三探头机械装置。所述三探头机械装置包括一底板和设于所述底板上的3个工作台；每个所述工作台均通过一连杆支架与一连杆相连接，所述连杆的另一端依次与探头和压力传感器相连接；每个所述工作台均控制与其相连接的所述连杆在X轴、Y轴和Z轴方向上运动；所述连杆与所述连杆支架垂直连接；3个所述连杆分布于一个平面内。本发明中的三个探头同步运动，可以用于同时对人寸口脉上寸关尺三个位置进行脉象信号采集，达到了操作速度快的效果。

Description

适用于中医脉搏检测的三探头机械装置

技术领域

本发明涉及一种适用于中医脉搏检测的三探头机械装置，属于脉诊仪的技术领域。 

背景技术

脉诊是中医学的特色诊法，具有简单、实用、无创、低成本的特点。脉象携带了人体全身性、综合性的生理病理信息,是窥视脏腑功能变化的窗口。然而其主观、抽象的“在心易了、指下难明”的特点也成为了中医脉诊现代研究所面临的重大挑战，因此脉诊的客观化、规范化研究具有极其重要的意义。 

脉诊仪的研制与应用无疑成为中医脉诊客观化、规范化研究的主要方法与手段，即运用现代检测技术的方法和手段,将脉诊信息的物理特征数字化和可视化并客观地描绘和记录,依靠计算机技术对所得到的脉诊信息进行定性和定量相结合的识别和分析。 

早在20世纪50年代，我国就有很多医生及相关方面的学者基于脉学理论，通过对于临床诊断及实验研究，进行了大量常见脉图的测绘与分析，为脉诊的客观化研究奠定了一定基础。通过对于脉图的分析，人们发现脉图是十分灵敏的生理信息，不同年龄群有不同的判断身体状况的标准，并且自然环境及人体的生理条件都对于脉图有着直接的影响。而脉诊仪就需要对于人的脉象信息进行采集并生成脉图信息，供使用者进行分析处理，制定标准，以便以后作为判断身体状况的依据。 

到现在为止，各个领域的相关学者已经研制出了多种多样的性能各异的脉诊仪，它们各具特色，但是由于种种的局限性，一直未能广泛应用于临床使用，而只停留在科研和教学层面上。 

现有的脉诊仪主要通过模拟中医脉诊过程，基于寸口脉诊法，通过采用不同的传感器进行信号采集，再对脉象进行分析。现有的脉诊仪在传感器的选取上主要有以下几类： 

1、压力型传感器 

压力型脉诊仪研制时间较早，经过长时间研究与改进，目前也取得了较大的发展。压力型脉诊仪的传感器主要分为压电式传感器、压阻式传感器和压磁式传感器三种，其中压电式最为实用和成熟。由于脉搏跳动产生压力变化，压电式传感器利用压电材料的特性，将这种压力信号转化为电信号，实现脉搏信号的采集与处理。 

2、光电式传感器 

光电式传感器为非接触式传感器。由于心脏跳动，会引起血管中血容量的变化，此时，当照明光线照射时，透射的光线也会随血容量的变化而变化，接收透射光的光电传感器可以感受这一变化，并将其装换为电信号，用于分析使用。光电传感器灵敏度高，抗干扰能力强，但是其能测得的血流参数还不能满足需求。 

3、声波传感器 

声波传感器是抓住脉象信号的本质设计的。脉象本身就是由振动产生的，因此声波传感器可以获取脉搏振动产生的声信号，并对之进行分析处理。 

4、超声多普勒技术 

利用超声多普勒技术，可以对脉管的运动情况、血管壁的厚度、血管的直径等进行观察，能够较为直观的反映血管的情况，用于分析。但是该技术目前在研究脉象信息方面还不是十分成熟，且代价较为昂贵。 

在应用最为广泛的压电传感器型脉诊仪中，根据脉诊仪传感器探头形式的不同，主要可以将脉诊仪分为以下几类： 

1、单探头型 

单探头是目前最为常见的脉诊仪探头形式。单探头能够较为准确的对某一点进行定位，并且采集脉象信息，但是与传统中医三部九候的把脉理念不太吻合。 

2、双探头型 

在单探头的基础上，汤伟昌等人设计了双探头复合式脉象传感器。由外围传感器和中心传感器分别测得脉搏搏动力、皮肤切向力等的合力及垂直方向的力。通过对力进行区分能够对一些力学指标进行更为精确的分析。 

3、三探头或多探头型 

三探头型在目前还不是很广泛，据可查资料，现在存在阵列型脉诊仪，通过布置多个探测点，在探测脉象信息时，对所有点采集的脉象进行分析处理，可以取出最为合适的三个点的信号作为寸关尺信号进行使用。该方法快捷方便，但是取脉形式较为粗糙，缺乏根据不同受试者情况“因人而异”的个体化定位方案，与传统中医切脉之间存在较大差异。 

4、附指式 

即医生将换能器固定于自己的手指上，然后按照传统中医把脉的过程进行切脉，换能器在医生把脉的过程中能够传递采集的信息进行记录分析。该方法操作简单，但是实际操作时，容易出现换能器安装不稳定或无法采集到信号等情况，而且可重复性差。 

综上所述，脉诊仪的研制虽然取得了较好的发展，却未能得到广泛应用。究其原因，主要是个性化定位和单点采集等问题造成脉诊仪采集装置使用繁琐耗时、稳定性、 准确性差等实际问题。现有的产品和技术多种多样，虽然各有优点，但是仍然不能很好的满足现在医学发展的需要。对比分析可以发现，为了更好的模拟中医诊脉三部九候的形式，采用三点同步独立运动的压电传感器的三探头式脉诊仪应该是最能符合现在脉诊仪的发展方向的选择。 

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于中医脉搏检测的三探头机械装置，本发明通过电机丝杠驱动实现X、Y、Z三自由度的运动，具有三点同步独立运动、运动精度高、操作速度快、传感器灵敏、防干涉等特点。 

本发明所提供的一种适用于中医脉搏检测的三探头机械装置，包括一底板和设于所述底板上的3个工作台；每个所述工作台均通过一连杆支架与一连杆相连接，所述连杆的另一端依次与探头和压力传感器相连接；每个所述工作台均控制与其相连接的所述连杆在X轴、Y轴和Z轴方向上运动； 

所述连杆与所述连杆支架垂直连接； 

3个所述连杆分布于一个平面内。 

上述的三探头机械装置中，每个所述工作台均通过与电机和丝杠的连接实现在X轴、Y轴和Z轴方向上的运动；通过丝杠将回转运到转化成直线运动，并实现准确定位。 

上述的三探头机械装置中，每个所述工作台均分别与X轴电机、Y轴电机和Z轴电机相连接，所述X轴电机、Y轴电机和Z轴电机均与所述丝杠相连接。 

上述的三探头机械装置中，所述连杆沿竖直方向设置，因此可以用于同时对人寸口脉上寸、关、尺三个位置进行脉象信号采集，达到了操作速度快的效果。 

上述的三探头机械装置中，所述压力传感器可为圆形，能够输出静态压力值与脉搏情况两个信号。 

上述的三探头机械装置中，所述探头与所述连杆之间为螺纹连接，便于连接与拆卸； 

所述探头与所述压力传感器之间为粘贴配合。 

上述的三探头机械装置中，位于两侧的2个所述连杆上设有接近传感器，当所述三探头机械装置出现问题导致相邻的连杆将发生运动接触时，所述接近传感器感应此接触，阻止该运动。 

上述的三探头机械装置中，所述接近传感器设于所述连杆的远离所述探头方向的端部。 

通过设置相关参数，本发明可达到优异的性能指标： 

1、电机每转对应探头的行程为1mm，而所选用电机输入1600个脉冲转动一圈，有很高的分辨率。 

2、定位速度快，三个探头从启动到运动到目标位置，工作时间约10秒。 

3、压力传感器灵敏度高。测力量程为0～10N，分别率为0.01N，通过控制探头在Z方向的位移，可以调节压力传感器对寸口脉的压力，实现中医的“浮中沉”，达到“三部九候”。 

本发明具有如下优点： 

1、本发明中的三个探头同步运动，可以用于同时对人寸口脉上寸关尺三个位置进行脉象信号采集，达到了操作速度快的效果。 

2、本发明中的三个探头的运动由电机丝杠驱动，而电机的运动控制十分精确，因此能够对三个点的定位准确，能够实现高精度运动。 

3、本发明中压力传感器能够输出静态压力值与脉搏情况两个信号，对于脉象信息的处理与分析能够提供精确有效的数据。 

4、本发明中压力传感器与探头之间使用环氧进行粘接，牢固可靠，且减小了探头的直径。 

4、本发明中的三个探头的运动行程根据文献资料及实验结果进行设计，并通过临床实践考察证明能够覆盖不同人群的寸关尺三个位置，不会出现探头无法到达使用者寸关尺位置的情况。 

5、防干涉。两侧的连杆上装有接近传感器，当因为误操作或故障造成相邻连杆出现运动接触时，接近传感器对之发生感应，并停止该运动。 

附图说明

图1为本发明适用于中医脉搏检测的三探头机械装置的结构示意图。 

图2为本发明适用于中医脉搏检测的三探头机械装置的探头连杆示意图。 

图中各标记如下： 

1底板、2，3，4工作台、5连杆支架、6连杆、7探头、8压力传感器、9X轴电机、10Y轴电机、11Z轴电机、12接近传感器。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。 

如图1所示，本发明提供的适用于中医脉搏检测的三探头机械装置包括一底板1和设于该底板1上的3个工作台2、3和4。工作台2、工作台3和工作台4均通过一 连杆支架5与一连杆6垂直连接，3个连杆设于一个平面内，且均竖直方向设置。如图2所示，每个连杆6的另一端均依次与探头7和压力传感器8相连接，其中，探头7为圆形，探头7与连杆6之间为螺纹连接，探头7与压力传感器8之间通过环氧树脂进行粘贴配合。 

工作台2、工作台3和工作台4均分别与X轴电机9、Y轴电机10和Z轴电机11相连接，且X轴电机9、Y轴电机10和Z轴电机11均与丝杠（图中未示）相连接，以将电机驱动的回转运动转化成直线运动，从而工作台2、工作台3和工作台4能够控制与其相连接的连杆6均在X轴、Y轴和Z轴方向上进行运动。由于电机的运动控制十分精确，因此能够对三个点的定位准确，能够实现高精度运动；并且使本装置中的3个探头同步运动，可以用于同时对人寸口脉上寸关尺三个位置进行脉象信号采集，达到了操作速度快的效果。 

工作台2和工作台4连接的连杆6上均设有接近传感器12，且设于远离探头7方向的端部，当该三探头机械装置出现问题导致相邻的连杆将发生运动接触时，该接近传感器12能够感应此接触，进而阻止该运动。 

本发明适用于中医脉搏检测的三探头机械装置中，可按照下述过程进行探头的连接：将探头7取下，将环氧树脂与固化剂按比例混合后均匀涂抹于探头7上，取压力传感器8的背面与探头7进行对接，用与之配合的模具将探头7与压力传感器8进行固定，待固化时间之后取下模具，即压力传感器8与探头7完成粘接。 

上述适用于中医脉搏检测的三探头机械装置的主要尺寸参数为：三个探头在X方向（即垂直手臂方向的进出运动方向）的运动行程为100mm，在Y方向（即沿手臂方向）的运动行程为30mm，在Z方向（即竖直方向）的运动行程为50mm。三个探头在Y方向上往同一方向到极限位置时，每两个探头之间间隙为10mm；三个探头在Z方向运动的最低点位置与底板（如图1所示）距离为40mm。三个方向上，电机每转动一圈，探头均运动1mm。 

本发明适用于中医脉搏检测的三探头机械装置使用过程如下： 

本发明中三个探头7可以同步运动，假设之前对于寸关尺的位置进行了设定，则在3个工作台的控制下，三个探头7首先在Y方向同步运动，分别达到指定位置；完成Y方向定位后，三个探头7再进行X方向的运动。在X方向上，三个探头7先同步运动使中间的探头与“关”所在位置对齐，然后两侧的探头7分别运动对“寸”“尺”进行定位，这样能够有效预防X方向上运动产生的干涉；完成X、Y方向的定位后，三个探头7开始Z方向的运动，对动脉施加压力，并通过传感器取脉象信息，供医生观察使用。若工作过程中机构运动发生干涉，接近传感器12会产生感应并阻止该运动。 

Claims (8)

1.一种适用于中医脉搏检测的三探头机械装置，其特征在于：所述三探头机械装置包括一底板和设于所述底板上的3个工作台；每个所述工作台均通过一连杆支架与一连杆相连接，所述连杆的另一端依次与探头和压力传感器相连接；每个所述工作台均控制与其相连接的所述连杆在X轴、Y轴和Z轴方向上运动；

所述连杆与所述连杆支架垂直连接；

3个所述连杆分布于一个平面内。

2.根据权利要求1所述的三探头机械装置，其特征在于：每个所述工作台均通过与电机和丝杠的连接实现在X轴、Y轴和Z轴方向上的运动。

3.根据权利要求2所述的三探头机械装置，其特征在于：每个所述工作台均分别与X轴电机、Y轴电机和Z轴电机相连接，所述X轴电机、Y轴电机和Z轴电机均与所述丝杠相连接。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的三探头机械装置，其特征在于：所述连杆沿竖直方向设置。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的三探头机械装置，其特征在于：所述压力传感器为圆形。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的三探头机械装置，其特征在于：所述探头与所述连杆之间为螺纹连接；

所述探头与所述压力传感器之间为粘贴配合。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的三探头机械装置，其特征在于：位于两侧的2个所述连杆上设有接近传感器。

8.根据权利要求7所述的三探头机械装置，其特征在于：所述接近传感器设于所述连杆的远离所述探头方向的端部。