CN109893103B - 电磁式脉搏压力生成装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁式脉搏压力生成装置。包括底座、中层套、上层盖、永磁铁与弹簧连接件、橡胶塞以及线圈、压力传感器；底座、中层套、上层盖由下至上依次同轴相连，各零件之间通过预先设定的卡槽连接，永磁铁弹性连接件装在中层套内，橡胶塞置于永磁铁弹性连接件顶部；底座、上层盖侧面均留有槽口能够使接线通过；外部电流信号连接线圈后，能够使线圈产生变化的磁场力，使得永磁铁上下振动，模拟脉搏的波动，即能通过理想的电流变化模拟生成相应的脉搏振动。本发明具有结构简单，紧凑，力学性能优良，成本低廉的特点，可以实现脉搏信号的仿真，在中医脉诊的远程化发展过程中可以提供硬件支持。

Description

电磁式脉搏压力生成装置

技术领域

本发明涉及一种虚拟仿真机构，尤其是一种电磁式脉搏压力生成装置。

背景技术

中医文化是我们国家传统文化中的瑰宝，中医中的脉诊技术一直以来被老一辈中医学家代代传承。脉诊是通过切按患者的脉搏来获取人体各种生理和病理信息，为临床诊疗疾病提供客观依据，是中医学的重要组成部分。

然而，随着时代的发展，传统中医不能够满足于现代人快节奏的社会生活，经验丰富的老中医越来越少，病人就诊的需求量大；中医学习的周期时间长，不能快速培养人才；中医就诊受空间限制大，不能实现远程医疗。中医发展要想走向世界，就必须要通过技术开发，设计相关设备以克服现有的发展瓶颈。

随着互联网技术越来越多的应用在医疗行业，中医的远程医疗化已经成为必然趋势。国内外远程医疗学者对于中医脉诊的远程技术开发都多了相当多的研究。但所开发的产品大多都是运用特殊材料来模拟人体血管内血液压力变化，以此来仿真人体脉搏变化。而且这种单纯模拟人体生理机能的机械设备还不能实现远程化，在远程医疗发展上缺乏相关技术。

发明内容

为了解决背景技术中的问题，本发明提供了一种通过模拟电磁场变化从而控制压力变化的脉搏仿真装置。能够将患者的脉搏数据实时仿真出来，供医生参考。其次可以实现远程医疗，突破中医就诊的空间限制，患者在家中就可以应用此设备让医生感知到自己的脉搏变化情况。

本发明的技术方案如下：

本发明包括由上至下依次同轴相连的上层盖、中层套和底座；底座主要由支座、底座主体和中心圆柱体组成，支座上端面中部固定有中间开有方形通槽的底座主体，支座上端面且位于方形通槽中间位置处固定有与底座主体凸台高度相同的中心圆柱体，中心圆柱体上套有与底座主体凸台高度相同的线圈筒，线圈筒位于通槽内，线圈筒主要由圆柱形筒和两个方形端面组成，两个方形端面之间固定有圆柱形筒，线圈筒中间设有上下贯穿用于穿过中心圆柱体的柱形通腔；底座主体上端面沿通槽槽口边缘位置处设有方形凸台；

中层套顶部中间开有圆形槽，圆形槽槽内放置有压力传感器，压力传感器与圆形槽间隙配合，中层套上端面沿圆形槽槽口边缘位置处设有中层套凸台，中层套下端面开有与方形凸台配合安装的底部槽，中层套圆形槽槽底至中层套下端面开有上下贯穿的通腔，永磁铁弹性连接件内置于通腔腔体内，通腔内径与中心圆柱体外径相同且通腔与中心圆柱体同轴布置；永磁铁弹性连接件主要由橡胶塞、永磁铁、弹簧组成，永磁铁上下两端面分别连接有弹簧，橡胶塞与永磁铁上端的弹簧顶部过盈连接，永磁铁下端的弹簧底部抵住底座的中心圆柱体与线圈筒方形端面配合形成的平面顶端。

上层盖下端面开有与中层套凸台配合安装的方形凹槽，方形凹槽中间设有圆形凸台，圆形凸台嵌装于中层套的圆形槽内且圆形凸台下端面抵住压力传感器，并通过压力传感器给予橡胶塞向下的预压力，使得永磁铁弹性连接件限制于中层套通腔内，由于弹簧原长稍大于中层套内部通腔长度，在预压力作用下永磁铁两端弹簧被压缩，永磁铁固定于通腔中间部位。

所述中层套凸台和上层盖下端面的同一侧分别开有中层套槽口和上层盖槽口，中层套槽口和上层盖槽口相连通，位于圆形槽槽内的压力传感器的接线依次经中层套槽口、上层盖槽口与PC端相连。

所述线圈筒的圆柱形筒外周面缠绕有绕线均匀的铜线线圈，线圈通电后磁场力沿竖直方向，保持永磁铁弹性连接件的永磁铁水平方向受力平衡。

所述永磁铁的安置方向与线圈保持同极，使线圈通电时，永磁铁受到排斥力。

所述底座主体的方形凸台和中层套下端面外边缘的同一侧均开有槽口，且两槽口相连通，线圈引线依次经方形凸台的槽口、中层套下端面的槽口引出后与外部供电装置相连。

所述线圈筒的上下两个方形端面分别与中层套下端面和支座上端面相接触，方形端面与底座主体的方形通槽槽口形状相同，线圈筒上下两个方形端面与方形通槽内腔间隙配合。

永磁铁与中层套内部通腔之间间隙配合，永磁铁周向不受力。

圆形凸台通过压力传感器给予橡胶塞向下的预压力，使得橡胶塞轻压于压力传感器头部，永磁铁发生微小振动时，压力传感器便能够检测到变化的信号。

中层套的设计高度需保证其内部永磁铁能够受到明显的电磁场力，永磁铁整体位于通电线圈磁场范围内。

永磁铁上端的弹簧顶部塞入橡胶塞后再与压力传感器头部接触，保证压力传感器受柔性力从而不易损坏。

当线圈筒的线圈通电时，线圈给予中层套通腔内部永磁铁变化的磁场力，永磁铁在线圈磁场力作用下沿竖直方向运动，从而迫使永磁铁弹性连接件通过橡胶塞给予压力传感器变化的作用力，压力传感器感应到压力变化后通过引线将压力变化信号传输给PC端，PC端读取压力信号，作出可视化压力数值图形；当在线圈中通入周期变化且有规律的脉搏模拟电流时，PC端呈现仿真脉搏曲线的图形，即实现通过电磁控制模拟脉搏振动。

本发明的有益效果：

本发明采用了电磁式的模拟方式，通过运用简单的电磁场理论，将线圈中变化的电流大小通过磁场力表现出来，再通过永磁铁受力变化模拟振动。结构简单，拆卸方便，且整体结构尺寸小，可将压力传感器直接安装在该装置上，力学性能稳定，为脉搏压力仿真提供了一种硬件支持。

本发明能够将患者的脉搏数据实时仿真出来，供医生参考，从而可以实现远程医疗，突破中医就诊的空间限制。

附图说明

图1是本发明的电磁式脉搏压力生成装置外观图

图2是本发明的中层套图

图3是本发明的上层盖图

图4是本发明的永磁铁弹性连接件图

图5是本发明的线圈筒图

图6是本发明的底座图

图7是本发明的装置内部剖面图

图中：图中：底座10、中层套20、上层盖30、永磁铁弹性连接件40、线圈筒50、压力传感器60、底座103、方形凸台槽口104、中心圆柱体102、底座支座101、中层套凸台201、通腔203、中层套上端面槽口202、圆形槽204、中层套下端面槽口205、上层盖槽口301、圆形凸台302、橡胶塞401、永磁铁402、弹簧403、方形端面501、圆柱形筒502。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1所示，本发明包括由上至下依次同轴相连的上层盖30、中层套20和底座10，上层盖30下端面与中层套20凸台通过卡槽连接，底座主体103与中层套20下端面通过卡槽连接。

如图2所示，中层套20顶部中间开有圆形槽204，圆形槽204槽内放置有压力传感器60，中层套20上端面沿圆形槽204槽口边缘位置处设有中层套凸台201，中层套20下端面开有与方形凸台配合安装的槽口，中层套20圆形槽204槽底至中层套20下端面开有上下贯穿的通腔203，永磁铁弹性连接件40内置于通腔203腔体内，通腔203内径与中心圆柱体102外径相同且通腔203与中心圆柱体102同轴布置。

如图3所示，上层盖30下端面开有与中层套凸台201配合安装的方形凹槽，方形凹槽中间设有圆形凸台302，圆形凸台302嵌装于中层套20的圆形槽204槽内且圆形凸台302下端面抵住压力传感器60，并通过压力传感器60给予橡胶塞401向下的预压力，使得永磁铁弹性连接件40限制于中层套20通腔203内。

如图4所示，永磁铁弹性连接件40主要由橡胶塞401、永磁铁402、弹簧403组成，永磁铁402上下两端面分别连接有弹簧403，橡胶塞401与永磁铁402上端的弹簧403顶部过盈连接，永磁铁402下端的弹簧403底部抵住底座的中心圆柱体102与线圈筒方形端面501配合形成的平面顶端。

如图5所示，线圈筒50主要由圆柱形筒502和两个方形端面501组成，两个方形端面501之间固定有圆柱形筒502，线圈筒50中间设有上下贯穿用于穿过中心圆柱体102的柱形通腔。

如图6所示，底座10主要由支座101、底座主体103、槽口104和中心圆柱体102组成，支座101上端面中部固定有中间开有方形通槽的底座主体103，支座101上端面且位于方形通槽中间位置处固定有与底座主体103凸台高度相同的中心圆柱体102，中心圆柱体102上套有与底座主体103凸台高度相同的线圈筒50，线圈筒50位于通槽内；底座主体103上端面沿通槽槽口边缘位置处设有方形凸台。

具体实施中，圆柱形筒502绕上铜线，套在底座10的中心圆柱体102上，整体在竖直方向上保持垂直，使得当线圈中有电流通过时，其正上方能够产生竖直向上的磁场力。永磁铁弹性连接件40嵌套在中层套20通腔203内，在受到线圈提供的磁场力后，永磁铁402受力上下运动，带动永磁铁402上下两端面连接的弹簧403运动。当永磁铁402在竖直方向上受到比自重加预紧力之和还要大的斥力后，永磁铁402压缩上端面弹簧403，拉伸下端面弹簧403，上端面弹簧403受到压缩后迫使其顶部橡胶塞401对压力传感器60头部施加力的作用，在线圈磁场力大小改变时，施加给压力传感器的力跟随变化。

压力传感器60(型号HK2010)头部引线依次通过中层套上端面槽口202、上层盖槽口301引出，连接PC端的USB口，PC端通过压力传感器将压力信号生成可视化图形。线圈引线依次经方形凸台槽口104、中层套下端面槽口205引出后与外部供电装置连接。

本发明的工作原理如下：

如图7剖面图所示，以中层套20通腔203内的永磁铁402和弹簧403作为研究对象，在线圈筒50通入逐渐增大的电流时，线圈上部产生的磁场强度开始增加。由于同极相斥，永磁铁402在平衡位置受到向上的磁场力作用，并且力的大小逐渐增大，迫使永磁铁弹性连接件40整体作用给橡胶塞401一个逐渐增大的力，橡胶塞401将该力传到压力传感器60头部，压力传感器60感应压力变化，通过引线将信号传输给PC端，PC端读取压力信号，作出可视化压力数值图形。同理，在线圈内部电流减小时，磁场力也相应减小，作用在压力传感器60头部的压力也减小。由于整个过程电流大小连续变化，故压力信号也是连续波动，在PC端呈现出连续变化的曲线。当在线圈中通入周期变化且有一定规律的脉搏模拟电流时，PC端就会呈现类似于脉搏曲线的图形，即实现了通过电磁控制模拟脉搏振动。

由此可知，本发明能够实现脉搏压力信号的仿真。结构简单，大大节约制造成本，可近似模拟人体脉搏压力变化，为中医诊脉现代化发展提供硬件支持。

Claims (8)

1.一种电磁式脉搏压力生成装置，其特征在于：包括由上至下依次同轴相连的上层盖（30）、中层套（20）和底座（10）；底座（10）主要由支座（101）、底座主体（103）和中心圆柱体（102）组成，支座（101）上端面中部固定有中间开有方形通槽的底座主体（103），底座主体（103）上端面沿通槽槽口边缘位置处设有方形凸台，支座（101）上端面且位于方形通槽中间位置处固定有与底座主体（103）方形凸台高度相同的中心圆柱体（102），中心圆柱体（102）上套有与底座主体（103）方形凸台高度相同的线圈筒（50），线圈筒（50）位于通槽内，线圈筒（50）主要由圆柱形筒（502）和两个方形端面（501）组成，两个方形端面（501）之间固定有圆柱形筒（502），线圈筒（50）中间设有上下贯穿用于穿过中心圆柱体（102）的柱形通腔；

中层套（20）顶部中间开有圆形槽（204），圆形槽（204）槽内放置有压力传感器（60），中层套（20）上端面沿圆形槽（204）槽口边缘位置处设有中层套凸台（201），中层套（20）下端面开有与方形凸台配合安装的方形槽，中层套（20）圆形槽（204）槽底至中层套（20）下端面开有上下贯穿的通腔（203），永磁铁弹性连接件（40）内置于通腔（203）腔体内，通腔（203）内径与中心圆柱体（102）外径相同且通腔（203）与中心圆柱体（102）同轴布置；永磁铁弹性连接件（40）主要由橡胶塞（401）、永磁铁（402）、弹簧（403）组成，永磁铁（402）上下两端面连接弹簧（403），橡胶塞（401）与永磁铁（402）上端的弹簧（403）顶部过盈连接，永磁铁（402）下端的弹簧（403）底部抵住底座（10）上中心圆柱体（102）与线圈筒（50）的方形端面（501）共同形成的平面的上端面；

上层盖（30）下端面开有与中层套凸台（201）配合安装的方形凹槽（301），方形凹槽中间设有圆形凸台（302），圆形凸台（302）嵌装于中层套（20）的圆形槽（204）槽内且圆形凸台（302）下端面抵住压力传感器（60），并通过压力传感器（60）给予橡胶塞（401）向下的预压力，使得永磁铁弹性连接件（40）限制于中层套（20）通腔（203）内。

2.根据权利要求1所述的一种电磁式脉搏压力生成装置，其特征在于：所述中层套凸台（201）和上层盖（30）下端面的同一侧分别开有中层套上端面槽口（202）和上层盖槽口（301），中层套上端面槽口（202）和上层盖槽口（301）相连通，位于圆形槽（204）槽内的压力传感器的接线依次经中层套上端面槽口（202）、上层盖槽口（301）与PC端相连。

3.根据权利要求1所述的一种电磁式脉搏压力生成装置，其特征在于：所述线圈筒（50）的圆柱形筒（502）外周面缠绕有绕线均匀的线圈，线圈通电后磁场力沿轴线方向竖直向上，以保证通腔（203）内永磁铁弹性连接件（40）的永磁铁（402）水平方向受力平衡。

4.根据权利要求3所述的一种电磁式脉搏压力生成装置，其特征在于：所述永磁铁（402）的安置方向与线圈通电后保持同极，以保证永磁铁受排斥力振动。

5.根据权利要求1所述的一种电磁式脉搏压力生成装置，其特征在于：所述底座主体（103）的方形凸台和中层套（20）下端面外边缘的同一侧均开有槽口，且两槽口相连通，线圈引线依次经方形凸台槽口（104）、中层套下端面槽口（205）引出后与外部供电装置相连。

6.根据权利要求1所述的一种电磁式脉搏压力生成装置，其特征在于：所述线圈筒（50）的上下两个方形端面（501）分别与中层套（20）下端面和支座（101）上端面相接触，方形端面（501）与底座主体（103）的方形通槽槽口形状相同，线圈筒上下两个方形端面（501）与方形通槽内腔间隙配合。

7.根据权利要求1所述的一种电磁式脉搏压力生成装置，其特征在于：永磁铁（402）与中层套（20）内部通腔（203）之间间隙配合，永磁铁（402）周向不受力；圆形凸台（302）通过压力传感器（60）给予橡胶塞（401）向下的预压力，使得橡胶塞（401）轻压于压力传感器（60）头部，永磁铁发生微小振动时，压力传感器（60）便能够检测到变化的信号。

8.根据权利要求3所述的一种电磁式脉搏压力生成装置，其特征在于：当线圈筒（50）的线圈通电时，线圈给予中层套（20）通腔（203）内部永磁铁（402）变化的磁场力，永磁铁（402）在线圈磁场力作用下沿竖直方向运动，从而迫使永磁铁弹性连接件（40）通过橡胶塞（401）给予压力传感器（60）变化的作用力，压力传感器（60）感应到压力变化后通过引线将压力变化信号传输给PC端，PC端将读取压力信号转换为可视化压力数值图形；当在线圈中通入周期变化且有规律的脉搏模拟电流时，PC端将脉搏信号转换为仿真脉搏曲线的可视化数值图形，即实现通过电磁控制模拟脉搏振动。

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