CN107393392A - 一种脉诊模拟器及模拟血管系统 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于医学教具领域，提供了一种脉诊模拟器，包括模拟供血装置、模拟血管系统和脉搏呈现装置，其中模拟血管系统包括模拟血管和压力调节装置。模拟供血装置用于模拟人体的心脏，向模拟血管内供入模拟血液，压力调节装置则用于调节模拟血管内的压力，使压力保持在与人体血管内压力相似的范围，脉搏呈现装置通过覆盖于模拟血管上，并模拟人体手腕、颈部等处的组织(包括皮肤、关节、骨骼、肌肉等)来模拟实际把脉时的触感，起到输出脉搏的作用。本脉诊模拟器通过模拟人体的与脉搏相关的器官来实现对脉搏的模拟，产生模拟脉搏的原理接近人体脉搏产生的原理，从而降低了模拟脉搏与人体实际脉搏的差异，提高了模拟脉象的还原度。
Description
技术领域
本发明属于医学教具领域，尤其涉及一种脉诊模拟器及模拟血管系统。
背景技术
脉象，是指脉搏的快慢、强弱、深浅的情况。脉象是中医学名词，指脉搏的形象与动态，为中医辨证的依据之一。脉象的辨识主要依靠手指的感觉。脉象的种类很多，中医文献常从位、数、形、势四个方面加以分析归纳，它与脉搏的频率、节律，呈现的部位、长度、宽度，脉管的充盈度、紧张度，血流的通畅流利度，心脏搏动的强弱等因素有关。掌握脉象要素，对于理解各种脉象的特征及形成机理，可起到执简驭繁的作用。
传统的中医脉象教学通常是通过在老师的指导下实际给病人把脉，来积累对不同脉象的认识。但这样的方式有着诸多限制，因此市面上出现了模拟脉象的装置。在对现有技术的研究和实践中，本发明的发明人发现现有技术存在以下问题，现有的模拟脉象的装置是通过设置在模拟皮肤下方的装置的机械运动来模拟脉搏的跳动，而人体实际的脉搏跳动则是由于心脏将大量血液泵入动脉使管径扩张而产生的，由于产生原理不同，从而导致现有技术中模拟装置模拟出的脉搏与人体实际的脉搏具有较大的差异，模拟脉象的还原度较低。
发明内容
本发明提供一种脉诊模拟器，旨在解决现有技术存在的模拟出的脉搏与人体实际的脉搏具有较大的差异，模拟脉象的还原度较低的问题。
本发明是这样实现的，一种脉诊模拟器，包括：模拟供血装置、模拟血管系统和脉搏呈现装置；
所述模拟供血装置与所述模拟血管系统连接形成一血液循环模拟系统，所述脉搏呈现装置附着于所述模拟血管系统上，用于输出脉搏；
所述模拟血管系统包括：模拟血管和压力调节装置；
所述压力调节装置设于所述模拟血管上，用于调节所述模拟血管内的压力，以使所述模拟血管内的压力在预设范围。
优选的，所述模拟血管包括模拟动脉和模拟静脉；
所述压力调节装置包括减压装置；
所述减压装置设于所述模拟动脉与所述模拟静脉之间。
优选的，所述压力调节装置还包括分别设于所述模拟动脉和模拟静脉上的2个压力保持装置。
优选的，所述压力保持装置包括：
与所述模拟静脉或所述模拟动脉连通的腔体，所述腔体设有进气口和出气口；
与所述进气口相连的供气装置；
设于所述出气口的排气阀；
设于所述腔体内的气压传感器；
与所述气压传感器相连的控制装置，所述控制装置根据所述气压传感器采集的气压数据控制所述供气装置和所述排气阀，以调节所述腔体的压力。
优选的，设于所述模拟动脉上的所述压力保持装置还包括：
设于所述腔体内，与所述控制装置相连的液面传感器；
受所述控制装置控制，调节所述腔体内的模拟血液流出的出液阀。
优选的，所述压力保持装置还包括：
设于所述腔体内的气液隔离板；
所述气液隔离板将所述腔体分隔为气体腔和液体腔，以隔离所述腔体的所述模拟血液和空气。
优选的，所述气液隔离板的材料为铝合金或塑料。
优选的，所述模拟血管的用于流入所述模拟血液的一端设有模拟动脉瓣，以阻止所述模拟血液回流。
优选的，所述模拟动脉包括：
相互连通的模拟主动脉、模拟辅助动脉和模拟桡动脉；
所述模拟供血装置供给的模拟血液从所述模拟主动脉流入所述模拟动脉，并分别流入所述模拟辅助动脉和所述模拟桡动脉；
所述模拟桡动脉的模拟血液流量占整个模拟动脉的模拟血液流量的1/300至1/70；
优选的，所述模拟桡动脉的模拟血液流量占整个模拟动脉流量的模拟血液流量的1/225至1/100；
优选的，所述模拟桡动脉的内管径与所述模拟主动脉的内管径的比值为1/15至1/10。
本发明还提供一种模拟血管系统，其特征在于，所述模拟血管系统为权利要求1至11任一项中所述的模拟血管系统。
本发明提供的一种脉诊模拟器，包括模拟供血装置、模拟血管系统和脉搏呈现装置，其中模拟血管系统包括模拟血管和压力调节装置。模拟供血装置用于模拟人体的心脏，向模拟血管系统的血管内供入模拟血液，压力调节装置则用于调节模拟血管内的压力，使其压力保持在与人体血管内压力相似的范围内，脉搏呈现装置通过覆盖于模拟血管上，并模拟人体手腕、颈部等处的组织(包括皮肤、关节、骨骼、肌肉等)来模拟实际把脉时的触感，起到输出脉搏的作用。本脉诊模拟器通过模拟人体的与脉搏相关的器官来实现对脉搏的模拟，产生模拟脉搏的原理接近人体脉搏产生的原理，从而降低了模拟脉搏与人体实际脉搏的差异，提高了模拟脉象的还原度。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种脉诊模拟器的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种模拟供血装置的剖面示意图；
图3是本发明实施例提供的一种压力保持装置的剖面示意图；
图4是本发明实施例提供的一种瓣膜结构的俯视图；
图5是本发明实施例提供的一种瓣膜结构的剖视图；
图6是本发明实施例提供的一种瓣膜结构的侧视图；
图7是本发明实施例提供的一种瓣膜结构的立体图；
图8是本发明实施例提供的一种模拟动脉的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供的一种脉诊模拟器，包括模拟供血装置、模拟血管系统和脉搏呈现装置，其中模拟血管系统包括模拟血管和压力调节装置。模拟供血装置用于模拟人体的心脏，向模拟血管系统的血管内供入模拟血液，压力调节装置则用于调节模拟血管内的压力，使其压力保持在与人体血管内压力相似的范围内，脉搏呈现装置通过覆盖于模拟血管上，并模拟人体手腕、颈部等处的组织(包括皮肤、关节、骨骼、肌肉等)来模拟实际把脉时的触感，起到输出脉搏的作用。本脉诊模拟器通过模拟人体的与脉搏相关的器官来实现对脉搏的模拟，产生模拟脉搏的原理接近人体脉搏产生的原理，从而降低了模拟脉搏与人体实际脉搏的差异，提高了模拟脉象的还原度。
如图1和图2所示，在本发明的一个实施例中，脉诊模拟器包括：模拟供血装置10、模拟血管系统20和脉搏呈现装置30，模拟供血装置10与模拟血管系统20连接形成一血液循环模拟系统，脉搏呈现装置30附着于模拟血管系统20上，用于输出脉搏。其中，模拟血管系统20包括模拟血管4和压力调节装置5，压力调节装置5设于模拟血管4上，用于调节模拟血管4内的压力，以使模拟血管4内的压力在预设范围。
在本发明实施例中，模拟供血装置10具有模拟血液的流出口133和流入口134，模拟血管4的两端分别与流入口134和流出口133连接，构成一个模拟血液的循环系统。脉搏呈现装置30附着于模拟血管4上，通过模拟人体手腕的皮肤、关节、骨骼、肌肉等组织来模拟实际把脉时的触感，从而将脉搏展示出来。压力调节装置5设置在模拟血管4上，调节模拟血管4内的压力，使模拟血管4内的压力维持在人体真实血管压力的范围内，使得模拟血管4及其内部的模拟血液的状态更接近人体真实的血管和血液状态，从而使本脉诊模拟器模拟出来的脉搏更接近人体真实的脉搏，进而提高了模拟出的脉象的还原度。
在本发明实施例中，模拟供血装置10包括驱动单元11(在图中被遮挡、以虚线表示)、间歇式传动单元12和活塞缸13。间歇式传动单元12与驱动单元11配合传动，间歇性的将驱动单元11提供的动力传递至活塞缸13，从而带动活塞缸13的活塞131间歇性运动，模拟心脏的间歇性供血，通过调节供血的供血频率、供血量、供血强度等特征来模拟人体心脏的供血情况，使得模拟脉象可以反映在脉搏呈现装置30上。
间歇式传动单元12包括第一传动部121和第二传动部122，第一传动部121在驱动单元11的驱动下进行旋转运动，第二传动部122与第一传动部121周期性的间歇接触，以进行间歇传动。
驱动单元11可以采用电机等提供旋转动力的装置，第一传动部121安装在一个旋转盘14上，旋转盘14安装于驱动单元11的旋转轴上，从而使第一传动部121在旋转盘14的带动下进行旋转运动。第二传动部122与活塞缸13的活塞杆132连接，以推动的活塞131运动。第二传动部122采用T型杆，其具有一个与活塞131行程方向垂直的杆结构，用于与第一传动部121配合，传递来自第一传动部121的推力，另外，除了杆结构外，也可以采用与活塞132行程方向垂直的面结构，只要能与第一传动部121配合传动即可。当第一传动部121在旋转盘14的带动下向下运动时，便可推动第二传动部122向下运动，以带动活塞缸13的活塞131向下运动，使活塞缸13向模拟血管系统20供血，而第一传动部121向上运动时不与第二传动部122接触，从而达到了间歇传动的目的。活塞缸13上设有复位装置15，用于当活塞131向下运动至供血行程终点时，使活塞131向上运动至供血行程起点，起到复位作用。复位装置15可以采用拉簧，拉簧可套设在活塞杆132上以提高稳定性，除拉簧外，也采用设置在活塞131下方的弹簧来实现，还可以采用气动复位杆等装置，可根据实际情况选择。
在本发明实施例中，模拟血管4包括模拟动脉41和模拟静脉42，压力调节装置5包括减压装置(未图示)，减压装置设于模拟动脉与模拟静脉之间。
模拟动脉41和模拟静脉42以减压装置为界，设于减压装置前端的为模拟动脉41，位于减压装置后端的为模拟静脉42，模拟动脉41内的压力明显大于模拟静脉42内的压力。减压装置可以采用例如减压阀等装置，模拟血液从模拟供血装置10流入模拟动脉41内，流经减压装置后再流入模拟静脉42内，经过减压装置的减压作用，使模拟静脉42内的压力明显降低，使得模拟血管4的状态及其内部的模拟血液的血压更接近人体真实的血管和血压，从而使本脉诊模拟器模拟出来的脉搏更接近人体真实的脉搏，进而提高了模拟出的脉象的还原度。
如图3所示，在本发明实施例中，压力调节装置还包括分别设于所述模拟动脉41和模拟静脉42上的2个压力保持装置51。压力保持装置51用于维持模拟动脉41或模拟静脉42内的压力，是压力保持在人体真实血压范围内。
在本发明实施例中，压力保持装置包括：腔体511、出液阀516、供气装置(未图示)、排气阀(未图示)、气压传感器(未图示)、液面传感器(未图示)和控制装置(未图示)。
腔体511与模拟动脉41或模拟静脉42连通，腔体511上设有进液口514和出液口515，模拟血液从进液口514流入腔体511，再从出液口515流出至模拟动脉41或模拟静脉42。
腔体511上还设有进气口512和出气口513，进气口512与供气装置连接，出气口513与排气阀连接，腔体511内还设有气压传感器，控制装置根据气压传感器控制供气装置的工作急以及排气阀的开启或关闭，使腔体511内的气压保持在预设的范围内，从而使模拟动脉41或模拟静脉42内的血压保持人体真实血压范围内。
出液阀516设置在出液口515处，并且腔体511内设有液面传感器，控制装置根据液面传感器控制出液阀516的开启或关闭，当腔体511内的液面高度大于预设值时出液阀516开启，当液面高度小于预设值时出液阀516关闭，使得腔体511内的液面高度保持在一定范围内，避免腔体511内的模拟血液过多或过少。
在本实施例中，供气装置可采用气泵、储气罐或其他可起到供气作用的装置，控制装置可采用单片机(例如目前常用的51单片机、STM32单片机等)。
在本发明实施例中，腔体511内设有一个气液隔离板517，气液隔离板517覆盖腔体511内模拟血液的液面，随着液面高度的变化而上下移动，将腔体511分隔为气体腔5111和液体腔5112，隔离了腔体511内的模拟血液和空气，避免模拟血液与空气接触而影响模拟血液的理化性质。气液隔离板517可采用铝合金、塑料或橡胶等材料，可根据实际情况选择。
如图4、图5、图6和图7所示，在本发明的另一实施例中，模拟动脉41与模拟供血装置10的连接处设有可向模拟动脉41单向导通的模拟动脉瓣43。
模拟动脉瓣43的结构和功能模拟人体的动脉瓣，具有三个模拟瓣膜431，模拟瓣膜431呈圆弧状，模拟瓣膜431采用硅胶、天然橡胶或丁腈橡胶等软质弹性材料，其中由于硅胶的材质更为接近人体结缔组织，可以达到更好的效果。
当模拟血液从模拟供血装置10向模拟动脉41正向流动时，模拟瓣膜431受到模拟血液的推力而向边缘弯曲变形，模拟瓣膜431的弯曲弧度变大，模拟瓣膜431之间出现间隙，模拟血液可从该间隙流过，实现模拟血液的正向导通。当模拟血液反向流动时，模拟瓣膜431受力向着中心发生形变，模拟瓣膜431的弯曲弧度变小，但由于三个模拟瓣膜431均向中心变形，使得三个模拟瓣膜431相互挤压贴紧，模拟瓣膜431之间不再有间隙，阻止了模拟血液的流动，实现模拟血液的反向阻止。上述两个过程的结合便实现了模拟血液向模拟动脉41的单向导通。
如图8所示，在本发明实施例中，模拟动脉41包括模拟主动脉411、模拟辅助动脉413和模拟桡动脉412，三者成Y型分叉结构，具有一个分叉点。模拟供血装置10供入的模拟血液从模拟主动脉411流入，在分叉点分成两路，分别流入模拟辅助动脉413和模拟桡动脉412。模拟桡动脉412的内管径远小于模拟辅助动脉413和模拟主动脉411，通过内管径选择使模拟桡动脉412内模拟血液的流量占整个模拟动脉41的模拟血液流量的1/300至1/70，进一步的，将该比例控制在1/225至1/100范围内，可通过将模拟桡动脉412的内管径与模拟主动脉411的内管径的比值设置为1/15至1/10来实现，并且，脉搏呈现装置30附着于模拟桡动脉412上。由于人体真实血管的桡动脉与整个动脉的血流量比例通常也在1/225至1/100范围内，因此，这样可以能够模拟人体的桡动脉与人体整个动脉血流量关系，从而使得脉诊模拟器模拟出的脉搏更加接近真实的脉搏。
本发明实施例还提供了一种模拟血管系统，该模拟血管系统为上述实施例中的模拟血管系统20，在此不再赘述。
本发明提供的一种脉诊模拟器，包括模拟供血装置、模拟血管系统和脉搏呈现装置，其中模拟血管系统包括模拟血管和压力调节装置。模拟供血装置用于模拟人体的心脏，向模拟血管系统的血管内供入模拟血液，压力调节装置则用于调节模拟血管内的压力，使其压力保持在与人体血管内压力相似的范围内，脉搏呈现装置通过覆盖于模拟血管上，并模拟人体手腕、颈部等处的组织(包括皮肤、关节、骨骼、肌肉等)来模拟实际把脉时的触感，起到输出脉搏的作用。本脉诊模拟器通过模拟人体的与脉搏相关的器官来实现对脉搏的模拟，产生模拟脉搏的原理接近人体脉搏产生的原理，从而降低了模拟脉搏与人体实际脉搏的差异，提高了模拟脉象的还原度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种脉诊模拟器，其特征在于，包括：模拟供血装置、模拟血管系统和脉搏呈现装置；
所述模拟供血装置与所述模拟血管系统连接形成一血液循环模拟系统，所述脉搏呈现装置附着于所述模拟血管系统上，用于输出脉搏；
所述模拟血管系统包括：模拟血管和压力调节装置；
所述压力调节装置设于所述模拟血管上，用于调节所述模拟血管内的压力，以使所述模拟血管内的压力在预设范围。
2.如权利要求1所述的脉诊模拟器，其特征在于，所述模拟血管包括模拟动脉和模拟静脉；
所述压力调节装置包括减压装置；
所述减压装置设于所述模拟动脉与所述模拟静脉之间。
3.如权利要求2所述的脉诊模拟器，其特征在于，所述压力调节装置还包括分别设于所述模拟动脉和模拟静脉上的2个压力保持装置。
4.如权利要求3所述的脉诊模拟器，其特征在于，所述压力保持装置包括：
与所述模拟静脉或所述模拟动脉连通的腔体，所述腔体设有进气口和出气口；
与所述进气口相连的供气装置；
设于所述出气口的排气阀；
设于所述腔体内的气压传感器；
与所述气压传感器相连的控制装置，所述控制装置根据所述气压传感器采集的气压数据控制所述供气装置和所述排气阀，以调节所述腔体的压力。
5.如权利要求4所述的脉诊模拟器，其特征在于，设于所述模拟动脉上的所述压力保持装置还包括：
设于所述腔体内，与所述控制装置相连的液面传感器；
受所述控制装置控制，调节所述腔体内的模拟血液流出的出液阀。
6.如权利要求4所述的脉诊模拟器，其特征在于，所述压力保持装置还包括：
设于所述腔体内的气液隔离板；
所述气液隔离板将所述腔体分隔为气体腔和液体腔，以隔离所述腔体的所述模拟血液和空气。
7.如权利要求6所述的脉诊模拟器，其特征在于，所述气液隔离板的材料为铝合金或塑料。
8.如权利要求2所述的脉诊模拟器，其特征在于，所述模拟动脉与所述模拟供血装置的连接处设有可向所述模拟动脉单向导通的模拟动脉瓣。
9.如权利要求2所述的脉诊模拟器，其特征在于，所述模拟动脉包括：
相互连通的模拟主动脉、模拟辅助动脉和模拟桡动脉；
所述模拟供血装置供给的模拟血液从所述模拟主动脉流入所述模拟动脉，并分别流入所述模拟辅助动脉和所述模拟桡动脉；
所述模拟桡动脉的模拟血液流量占整个模拟动脉的模拟血液流量的1/300至1/70；
所述脉搏呈现装置附着于所述模拟桡动脉上。
10.如权利要求9所述的脉诊模拟器，其特征在于，所述模拟桡动脉的模拟血液流量占整个模拟动脉流量的模拟血液流量的1/225至1/100。
11.如权利要求10所述的脉诊模拟器，其特征在于，所述模拟桡动脉的内管径与所述模拟主动脉的内管径的比值为1/15至1/10。
12.一种模拟血管系统，其特征在于，所述模拟血管系统为权利要求1至11任一项中所述的模拟血管系统。
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