CN112370028B - 一种基于传感器的自动采脉装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及医疗设备技术领域，且公开了一种基于传感器的自动采脉装置，包括控制系统、交互系统和采集结构，所述采集结构包括角度调整件和脉象采集件，所述脉象采集件内设有三个信息采集器。该基于传感器的自动采脉装置，通过脉位定位系统为桡动脉进行识别定位，并通过角度调整件对手臂的角度进行调整，使得采脉时保持相对正确的姿势，通过液压计量驱动确定纵坐标，通过更高的定位能力对应手臂的径向角度进行定位，通过螺杆确定横向坐标，现实更快的位移调整，对应手臂的轴向位置，保证了定位的速度和精度。其次，在螺线管和采集头的配合下，实现恒力按压和精确信息采集，实现了更多的脉象采集手段，获得更多更加详细的脉象信息。

Description

一种基于传感器的自动采脉装置
技术领域
本发明涉及医疗设备技术领域，具体为一种基于传感器的自动采脉装置。
背景技术
把脉是由动脉搏动的显现部位、速率、强度、节律和形态等方面组成的。脉象是中医辨证的一个重要依据，对分辨疾病的原因，推断疾病的变化，识别病情的真假，判断疾病的预后等，都具有重要的临床意义，脉象千变万化，因病而异，形成脉象的因素复杂，要想要正确的识别脉象需要长期的经验积累，增加了使用难度，因此借助科学仪器定量分析对中医的进步有重要的意义。
采集脉象时，正确的位置和姿势对脉象的准确度有较大的影响，当自动采脉装置普及时，对每个人使用进行指导是不现实的，因此，在使用自动化装置进行脉象采集时，对使用中的错误及时进行矫正或提高对姿势的自动适应是极其重要的。
现有的脉象采集装置多是仅仅采集脉位的波动速率、强度和节奏等信息，并不能采集到完整的脉象信息，比如“浮”是指用手指轻按就可觉察脉搏、重按反而减弱的脉象；“沉”是指轻按不能觉察、重按才能察清楚脉象；此类脉象需要装置对脉位的按压有较高的可控性。
发明内容
针对上述背景技术的不足，本发明提供了一种基于传感器的自动采脉装置的技术方案，具有自动角度调整和适应、采集数据种类多等优点，解决了背景技术提出的问题。
本发明提供如下技术方案：一种基于传感器的自动采脉装置，包括控制系统、交互系统和采集结构，所述采集结构包括角度调整件和脉象采集件，所述脉象采集件内设有三个信息采集器，所述信息采集器的两侧分别通过滑块以及纵向移动结构与脉象采集件的两侧内壁活动连接，同一个所述信息采集器连接的两个纵向移动结构的液压缸之间设有一个可精确计量的蠕动泵，同一个所述信息采集器连接的滑块活动连接有横向移动结构，每一个所述信息采集器的一侧与纵向移动结构的液压缸之间设有连接有一号压力传感器的感应弹簧，每一个所述信息采集器一侧连接的滑块与脉象采集件之间设有连接有二号压力传感器的感应弹力带，所述脉象采集件的顶部设有脉位定位系统和红外传感器。
优选的，所述角度调整件包括壳体，所述壳体的中部活动连接有舵环，所述舵环传动连接有舵机，所述舵环通过强磁铁与把手连接。
优选的，所述信息采集器包括连接柱，连接柱与感应弹簧连接，所述螺线管的内部设有磁块，所述磁块的底部固定连接有连杆，所述连杆的下部设有采集头。
优选的，所述采集头包括设于连杆底部的喇叭形震动腔，所述震动腔的底部设有弹力膜，所述震动腔的颈部设有电容传感器。
本发明具备以下有益效果：
1、该基于传感器的自动采脉装置，通过脉位定位系统为桡动脉进行识别定位，并通过角度调整件对手臂的角度进行调整，使得采脉时保持相对正确的姿势，其后再通过纵向移动结构和横向移动结构对信息采集器进行精确定位，并且在此过程中，通过液压计量驱动到纵坐标，通过更高的定位能力对手臂的径向角度进行定位，通过伺服电机驱动到横向坐标，实现更快的地位移调整，对应手臂的轴向位置，保证定位的速度和精度，对桡动脉位置和放入姿态具有较高的适应能力和调整能力，利于推广。
2、该基于传感器的自动采脉装置，在螺线管和采集头的配合下，实现多阶段阶梯式恒力按压和精确信息采集，实现了更多的脉象采集手段，获得更多更加详细的脉象信息，为分析疾病的原因，推断疾病的变化，识别病情的真假，判断疾病的预后等提供更加详实的数据支撑。
附图说明
图1为本发明的正视结构示意图；
图2为本发明中脉象采集件的截面图；
图3为本发明中角度调整件的截面图；
图4为本发明中信息采集器的结构示意图；
图5为本发明中采集头的结构示意图；
图6为本发明的控制过程示意图。
图中：1、角度调整件；11、壳体；12、舵环；13、舵机；14、强磁铁；15、把手；2、脉象采集件；3、滑块；4、信息采集器；41、连接柱；42、螺线管；43、磁块；44、连杆；45、采集头；451、震动腔；452、弹力膜；453、电容传感器；5、纵向移动结构；6、感应弹簧；7、横向移动结构；8、感应弹力带；9、脉位定位系统。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，一种基于传感器的自动采脉装置，包括控制系统、交互系统和采集结构，采集结构包括角度调整件1和脉象采集件2，角度调整件1和脉象采集件2内均设有容手臂穿过的孔洞，脉象采集件2的底部设有手枕，脉象采集件2内设有三个信息采集器4，信息采集器4的两侧分别通过滑块3以及纵向移动结构5与脉象采集件2的两侧内壁活动连接，通过滑块3的纵向移动和纵向移动结构5的伸缩控制信息采集器4的移动，将其移动到指定的坐标，同一个信息采集器4连接的两个纵向移动结构5的液压缸之间设有一个可精确计量的蠕动泵，通过蠕动泵控制两侧的液压油量，驱动信息采集器4横向位移并锁死，同一个信息采集器4连接的滑块3活动连接有横向移动结构7，横向移动结构7连接有伺服电机，滑块3在设于脉象采集件2内壁上的轨道上滑行，为了保证一个横向移动结构7只驱动一个信息采集器4，横向移动结构7的连接位置相互错开，只与一个滑块3传动连接，每一个信息采集器4的一侧与纵向移动结构5的液压缸之间设有连接有一号压力传感器的感应弹簧6，通过感应弹簧6的弹力对信息采集器4的纵向位置进行反馈，确保位置到达精度，每一个信息采集器4一侧连接的滑块3与脉象采集件2之间设有连接有二号压力传感器的感应弹力带8，通过感应弹力带8的弹力大小反馈横向坐标，脉象采集件2的顶部设有脉位定位系统9和红外传感器，脉位定位系统9包括光源和双目摄像头，双目摄像头会获取光源打开前后的同样姿态的手臂图像并传输至主机中进行桡动脉图像识别处理，该处理的实现是由卷积神经网络算法理论实现的，在上位机软件上进行卷积神经网络的搭建和目标检测算子的优化设计改进，该算法可将单张图像分割为很多个小格子并对每个小格子中的像素点进行分析计算，算法模型搭建完成后由人工进行样本图像的采集和目标标记，将采集后的图像进行样本扩张变换后依次导入算法模型中进行模型训练，训练后目标图像特征转变成一种特定的参数添加在算法模型中，作为图像目标识别的参考并将该算法模型应用到动脉检测环节中，为现有技术，具体模型不做进一步叙述。
请参阅图3，其中，角度调整件1包括壳体11，壳体11的中部活动连接有舵环12，舵机舵环传动连接有舵机13，舵机13驱动舵环12转动，舵环12通过强磁铁14与把手15连接，在磁力作用下，保证把手15与舵环12的连接，使把手15随着舵环12转动，当阻力过大时，强磁铁14与把手15脱离，避免扭伤手臂。
请参阅图4，其中，信息采集器4包括连接柱41，连接柱41与感应弹簧6连接，螺线管42的内部设有磁块43，磁块43的底部固定连接有连杆44，连杆44的下部设有采集头45，由于螺线管42内部的磁场近似于匀强磁场，对磁块43的作用力不会随着磁块43的位置改变发生变化，保持以一定相对恒定的力按压脉位，取得较为精准的按压脉象。
请参阅图5，其中，采集头45包括设于连杆44底部的喇叭形震动腔451，震动腔451的底部设有弹力膜452，弹力膜452贴着脉搏位置的皮肤，并随着脉搏波动而波动，震动腔451的颈部设有电容传感器453，空气波动经过喇叭颈部集中，使电容传感器453受到的压力发生变化，获得精确的脉搏波动。
本发明的工作原理及工作流程：
控制系统通过服务器与应用端进行数据传输，应用端包括APP和微信小程序，使用者可以通过手机APP或微信小程序等移动端口进行网上预约并进行个人信息填写、保存并生成相应的个人二维码，使用者可以凭借该二维码或交互系统输入信息通过身份识别系统，获取预存在服务器上的个人信息，红外感应器用于检测手臂是否伸入角度调整件1和脉象采集件2中，触发脉位定位系统9启动，控制光源开启，与此同时设备顶部的双目摄像头会获取光源打开前后的同样姿态的手臂图像并传输至主机中进行桡动脉图像识别处理，若识别出桡动脉，则计算出脉位位置坐标，若未识别则驱动角度调整件1启动，带动手臂旋转，同步进行识别，找出最佳角度，根据坐标驱动纵向移动结构5和横向移动结构7移动，将信息采集器4移动到目标坐标，并通过感应弹簧6和感应弹力带8的反馈进行进一步校正，到达目标位置后，通过螺线管42的磁场强度驱动连杆44和采集头45移动，并维持恒定的按压力度，采集脉象信息。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (1)

1.一种基于传感器的自动采脉装置，包括控制系统、交互系统和采集结构，其特征在于：所述采集结构包括角度调整件(1)和脉象采集件(2)，所述脉象采集件(2)内设有三个信息采集器(4)，所述信息采集器(4)的两侧分别通过滑块(3)以及纵向移动结构(5)与脉象采集件(2)的两侧内壁活动连接，同一个所述信息采集器(4)连接的两个纵向移动结构(5)的液压缸之间设有一个可精确计量的蠕动泵，同一个所述信息采集器(4)连接的滑块(3)活动连接有横向移动结构(7)，每一个所述信息采集器(4)的一侧与纵向移动结构(5)的液压缸之间设有连接有一号压力传感器的感应弹簧(6)，每一个所述信息采集器(4)一侧连接的滑块(3)与脉象采集件(2)之间设有连接有二号压力传感器的感应弹力带(8)，所述脉象采集件(2)的顶部设有脉位定位系统(9)和红外传感器，所述角度调整件(1)包括壳体(11)，所述壳体(11)的中部活动连接有舵环(12)，所述舵环(12)传动连接有舵机(13)，所述舵环(12)通过强磁铁(14)与把手(15)连接，所述信息采集器(4)包括连接柱(41)和螺线管(42)，连接柱(41)与感应弹簧(6)连接，所述螺线管(42)的内部设有磁块(43)，所述磁块(43)的底部固定连接有连杆(44)，所述连杆(44)的下部设有采集头(45)，所述采集头(45)包括设于连杆(44)底部的喇叭形震动腔(451)，所述震动腔(451)的底部设有弹力膜(452)，所述震动腔(451)的颈部设有电容传感器(453)。
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