CN112842292B - 一种可穿戴式数字脉诊仪 - Google Patents

Abstract

一种可穿戴式数字脉诊仪，包括三路诊脉组件及处理装置，每路诊脉组件包括微泵、微阀、气囊、气压传感器以及脉搏传感器，处理装置与各路诊脉组件的微泵、微阀、气压传感器及脉搏传感器连接，各路诊脉组件的微泵、微阀和气压传感器均连通气囊，脉搏传感器固定在气囊上，各路诊脉组件的气囊用于佩戴在手腕长度方向上的不同部位，各微泵向各气囊内充气，脉搏传感器由气囊压在手腕上，气压传感器实时将压力水平反馈给处理装置，处理装置根据反馈通过控制微泵和微阀来实现压力的控制和调节，且通过各脉搏传感器测量各路的脉搏。本发明的脉诊仪能同时实现对寸、关、尺的单独可控加压、单独测脉，实现数字化脉诊，且设备体积小，可穿戴。

Description

一种可穿戴式数字脉诊仪

技术领域

本发明涉及可穿戴设备，特别是涉及一种可穿戴式数字脉诊仪。

背景技术

中医是我国的传统科学之一，近些年来得到了越来越多的关注。在中医中，通过“望闻问切”四诊实现对疾病的诊断，其中脉诊(切脉)是最重要、也是最难实践的一个环节。实施脉诊，中医医师需要使用三根手指施加不同的压力水平(浮中沉)，并感受相应穴位位点(寸关尺)的脉搏，以判断患者的健康状况。中医理论认为，左右手寸关尺处的穴位与人体心、肺、脾、肾等器官的功能状态有关，通过脉诊即可实现对人体主要功能器官的诊断。中医脉诊的可靠性和科学性已被数千年的使用经验所证明，近些年来也被越来越多的医生应用于临床诊断。

但不得不注意的是，传统中医脉诊的实施过程严重依赖于医生的实践经验。三根手指施加的压力水平、对寸关尺脉搏的感测，都需要医生在长期的临床诊断中积累经验，使得培养一名合格的中医医生往往至少需要十数年的时间。而且对患者病症的诊治难以量化说明，无法形成具体的病例解释，造成不同医生之间的交流十分困难、甚至出现分歧。这些因素导致传统的中医脉诊过程难以规范化和客观化，这也是中医难以推广使用的阻碍之一。

之前的研究人员也陆续推出了一些自动的脉诊仪装置，但这些脉诊仪往往体积较大，无法实现可穿戴式实时测量的需求。另一些脉诊仪通过表带气囊结构减小了体积，实现了穿戴式测量；但这些脉诊仪通常是借助气囊将压力施加在整个手腕处，无法实现对寸关尺三处穴位的单独加压，它们对中医脉诊过程的模拟仍然是不全面的。另外这些脉诊仪大多数使用硅基气压传感器芯片测量脉搏，是间接测量，易受外界干扰；而能够直接感测脉搏的柔性压力传感器往往面积又较大，不能在较小的区域内集中三个传感器、以分别测量寸关尺脉搏。因此目前急需一种能够实现准确脉诊的检测装置。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的主要目的在于克服上述背景技术存在的问题，提供一种准确、实时检测脉搏的可穿戴式数字脉诊仪。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种可穿戴式数字脉诊仪，包括三路诊脉组件以及处理装置，每路诊脉组件包括微泵、微阀、气囊、气压传感器以及脉搏传感器，所述处理装置与各路诊脉组件的所述微泵、所述微阀、所述气压传感器及所述脉搏传感器连接，各路诊脉组件的所述微泵、所述微阀和所述气压传感器均连通所述气囊，所述脉搏传感器固定在所述气囊上，各路诊脉组件的所述气囊用于佩戴在手腕长度方向上的不同部位，所述气压传感器用于检测所述气囊内的气压，所述处理装置控制各微泵向各气囊内充气，所述脉搏传感器由充气膨胀后的所述气囊压在手腕上，所述气压传感器实时将压力水平反馈给所述处理装置，所述处理装置根据反馈通过控制所述微泵和所述微阀来实现压力的控制和调节，且通过各脉搏传感器测量各路的脉搏。

进一步地：

所述三路诊脉组件的排布经设置适配于手腕的寸、关、尺三个穴位。

还包括壳体，所述处理装置设置在所述壳体内。

还包括导气管，所述所微泵、所述微阀及所述气压传感器设置在所述壳体内，通过所述导气管与所述气囊相连。

所述气囊为袖带形式的气囊袖带，优选地，所述气囊袖带的宽度为1.1cm～1.5cm，长度为12cm～24cm。

所述脉搏传感器为柔性压力传感器，包括依次层叠在一起的第一金属电极层、第一驻极体层、第二驻极体层以及第二金属电极层，所述第一驻极体层与所述第二驻极体层之间具有空气腔，所述空气腔内的空气经电晕极化电离出的正负电荷分别由所述第一驻极体层和所述第二驻极体层捕获而形成电荷偶极子，初始状态下所述电荷偶极子与所述第一、第二金属电极层上的感应电荷形成电场平衡，当所述传感器受压变形时，偶极矩改变，所述感应电荷转移而在外电路上形成电流，当释放压力时，所述传感器由于自身弹性恢复原状，在外电路上形成反向的电流并恢复所述电场平衡。

所述第一驻极体层和/或所述第二驻极体层的内表面上具有凹槽。

所述第一驻极体层的内表面上具有相互平行的多个第一条形凹槽，所述第二驻极体层的内表面上具有相互平行的多个第二条形凹槽，所述第一条形凹槽和所述第二条形凹槽彼此相对，优选还彼此垂直。

所述第一驻极体层和/或所述第二驻极体层的材料选自氟化乙烯丙烯共聚物(FEP)、聚丙烯(PP)、聚偏氟乙烯(PVDF)；所述第一金属电极层和/或所述第二金属电极层的材料选自金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、铝(Al)、铬(Cr)。

由所述第一驻极体层与所述第二驻极体层共同形成封闭的空气腔。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明提出的可穿戴式数字脉诊仪通过设置三路诊脉组件，可实现对传统中医脉诊的模拟和准确测量，而且还能通过压力水平的反馈实现气囊压力的自动控制和调节，获得适当静压力下的各路脉搏信号，进而达成传统中医脉诊里浮中沉的效果。使用柔性压力传感器直接测量脉搏还避免了光电传感器、气压传感器等间接测量脉搏方法易受外界环境干扰的弊端。本发明的可穿戴式的数字脉诊仪可自动地模拟中医脉诊的全部过程，将复杂的脉诊过程大大简化，实现脉诊的数字化、客观化，并能通过采集使用者的脉搏数据，使长时间的健康状况跟踪、医生之间的病情分析交流等成为可能。跟现有的脉诊仪相比，本发明提出的脉诊仪装置克服了它们不能同时实现寸、关、尺单独加压、单独测量脉搏、体积大等缺点，实现了真正意义上的数字化脉诊。本发明在脉诊的临床诊治、日常家庭护理、以及促进中医的推广使用等方面具有重要的应用价值。

优选实施例提供的柔性压力传感器中具有长时间稳定储存电荷的能力，这使得该传感器可以长期使用而不会有性能上的衰减，即具有优异的稳定性，能够长时间地稳定测量脉搏。另外，该传感器灵敏度高，能够以很小的面积测量脉搏，这对于指尖脉搏、静脉脉搏的测量十分有利。本发明的传感器可实现十分轻薄，具有很好的柔性，可以与皮肤表面良好地接触以获得更清晰的脉搏信号，而且在长时间佩戴时不会给使用者造成不适感。便于同时制作多个传感器，满足实际应用对大批量生产、快速制作成型的需求。

附图说明

图1为本发明实施例的可穿戴式数字脉诊仪的主要结构框图。

图2为本发明实施例的可穿戴式数字脉诊仪的整体结构示意图。

图3为本发明实施例的三路传感器用于测量寸关尺脉搏的示意图。

图4为本发明实施例用于寸、关、尺三个穴位施加压力的气囊袖带的示意图。

图5为本发明实施例的通过魔术贴结构实现固定的数字脉诊仪的侧视图。

图6为本发明实施例的可穿戴式数字脉诊仪的固定结构示意图。

图7为本发明实施例的可穿戴式数字脉诊仪实际测量时的效果示意图。

图8为本发明实施例的可穿戴式数字脉诊仪获得的示例性脉搏数据图。

图9为本发明一种实施例的传感器制作流程图。

图10a为本发明一种实施例的传感器的结构示意图。

图10b为图10a所示传感器沿I–I线的截面图。

图10c为图10a所示传感器的分解示意图。

图11为本发明一种实施例的传感器的工作原理。

图12为本发明实施例的具有定点加压装置的系统的结构示意图。

图13为本发明实施例的定点加压装置对手腕处的定点加压效果图。

图14为本发明实施例的多路定点加压装置的结构示意图。

具体实施方式

以下对本发明的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接既可以是用于固定作用也可以是用于耦合或连通作用。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

参阅图1至图7，在一种实施例中，一种可穿戴式数字脉诊仪，包括三路诊脉组件以及处理装置，每路诊脉组件包括微泵、微阀、气囊、气压传感器以及脉搏传感器，所述处理装置与各路诊脉组件的所述微泵、所述微阀、所述气压传感器及所述脉搏传感器连接，各路诊脉组件的所述微泵、所述微阀和所述气压传感器均连通所述气囊，所述脉搏传感器固定在所述气囊上，各路诊脉组件的所述气囊用于佩戴在手腕长度方向上的不同部位，所述气压传感器用于检测所述气囊内的气压，所述处理装置控制各微泵向各气囊内充气，所述脉搏传感器由充气膨胀后的所述气囊压在手腕上，所述气压传感器实时将压力水平反馈给所述处理装置，所述处理装置根据反馈通过控制所述微泵和所述微阀来实现压力的控制和调节，且通过各脉搏传感器测量各路的脉搏。本发明的数字脉诊仪包括三路诊脉组件，但不限于三路，根据实际需要也可以包括更多路的诊脉组件。处理装置可以是以微处理器为核心的电路装置。

参阅图3和图4，在优选的实施例中，所述三路诊脉组件的排布经设置适配于手腕的寸、关、尺三个穴位。

参阅图2和图7，在优选的实施例中，可穿戴式数字脉诊仪还包括壳体，所述处理装置设置在所述壳体内。壳体可采用表壳4形式，整个设备可采用腕带式手表结构。

在优选的实施例中，可穿戴式数字脉诊仪还包括导气管，所述所微泵、所述微阀及所述气压传感器设置在所述壳体内，通过所述导气管与所述气囊相连。

参阅图4至图7，所述气囊为袖带形式的气囊袖带，优选地，所述气囊袖带的宽度为1.1cm～1.5cm，长度为12cm～24cm。

本发明实施例的可穿戴式数字脉诊仪通过设置三路诊脉组件，可实现对传统中医脉诊的模拟和准确测量，而且还能通过压力水平的反馈实现气囊压力的自动控制和调节，获得适当静压力下的各路脉搏信号，进而达成传统中医脉诊里浮中沉的效果。使用柔性压力传感器直接测量脉搏还避免了光电传感器、气压传感器等间接测量脉搏方法易受外界环境干扰的弊端。本发明实施例的可穿戴式的数字脉诊仪可自动地模拟中医脉诊的全部过程，将复杂的脉诊过程大大简化，实现脉诊的数字化、客观化，并能通过采集使用者的脉搏数据，使长时间的健康状况跟踪、医生之间的病情分析交流等成为可能。跟现有的一些脉诊仪相比，本发明实施例提出的数字脉诊仪装置克服了它们不能同时实现寸关尺单独加压、单独测量脉搏、体积大等缺点，实现了真正意义上的数字化脉诊。本发明实施例在脉诊的临床诊治、日常家庭护理、以及促进中医的推广使用等方面具有重要的应用价值。

在优选的实施例中，所述脉搏传感器为柔性压力传感器。

参阅图9至图11，优选实施例的柔性压力传感器包括依次层叠在一起的第一金属电极层101、第一驻极体层102、第二驻极体层103以及第二金属电极层104，所述第一驻极体层102与所述第二驻极体层103之间具有空气腔105，所述空气腔105内的空气经电晕极化电离出的正负电荷分别由所述第一驻极体层102和所述第二驻极体层103捕获而形成电荷偶极子，初始状态下所述电荷偶极子与所述第一金属电极层101、第二金属电极层104上的感应电荷形成电场平衡，当所述传感器受压变形时，偶极矩改变，所述感应电荷转移而在外电路上形成电流，当释放压力时，所述传感器由于自身弹性恢复原状，在外电路上形成反向的电流并恢复所述电场平衡。

在优选的实施例中，所述第一驻极体层102和/或所述第二驻极体层103的内表面上具有凹槽。凹槽的图案可以是周期性的线条凹槽图案、三角锥凹槽图案、长方体凹槽图案等、或者是无周期、无规律的凹槽图案。

在一个特别优选的实施例中，所述第一驻极体层102的内表面上具有相互平行的多个第一条形凹槽，所述第二驻极体层103的内表面上具有相互平行的多个第二条形凹槽，所述第一条形凹槽和所述第二条形凹槽彼此相对，优选还彼此垂直。

在不同的实施例中，所述第一驻极体层102和/或所述第二驻极体层103的材料可以选自氟化乙烯丙烯共聚物(FEP)、聚丙烯(PP)、聚偏氟乙烯(PVDF)。

在不同的实施例中，所述第一金属电极层101和/或所述第二金属电极层104的材料可以选自金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、铝(Al)、铬(Cr)。

在不同的实施例中，所述第一金属电极层101和/或所述第二金属电极层104可以为金属镀膜(如蒸镀金属膜)、丝网印刷或金属胶带粘接形成。

在优选的实施例中，由所述第一驻极体层102与所述第二驻极体层103共同形成封闭的空气腔105。

参阅图9至图11，在另一种实施例中，一种制作所述的高灵敏度柔性压力传感器的方法，包括如下步骤：

制作第一驻极体层102和第二驻极体层103，并将所述第一驻极体层102和所述第二驻极体层103相对接合在一起，两者之间形成空气腔105；

在所述第一驻极体层102的外表面形成第一金属电极层101，在所述第二驻极体层103的外表面形成第二金属电极层104；

其中，通过电晕极化使所述空气腔105内的空气电离出的正负电荷，分别由所述第一驻极体层102和所述第二驻极体层103捕获而形成电荷偶极子。

在优选的实施例中，所述制作第一驻极体层102和第二驻极体层103包括：通过激光雕刻在所述第一驻极体层102和/或所述第二驻极体层103的相对表面上形成凹槽。

在不同的实施例中，所述第一驻极体层102和所述第二驻极体层103的接合方式可以为热压键合、化学试剂键合或胶水粘接。

以下进一步举例描述本发明具体实施例。

一种可穿戴式的数字脉诊仪，图1给出了该脉诊仪的模块化结构示意图。该脉诊仪可以完整地实现脉诊的全部过程，包括对寸关尺三个穴位的单独加压，并能实现压力的控制，以实现浮中沉三个压力水平；还包括对寸关尺三个脉搏的感测。该脉诊仪对应于寸关尺三个穴位处分别设计了三个独立的袖带，并由相应的微泵、微阀调节压力；气压传感器用以实时将压力水平反馈给MCU微控制器，用以实现压力的控制和调节、进而达成浮中沉的效果。一个三传感器阵列固定在寸/关/尺袖带上，用以感测三处的脉搏。这三个传感器通过电子开关依次与用于放大滤波的模拟电路选通；得到的脉搏数据被进一步地处理和显示，以实现数字化中医脉诊的效果。

可穿戴式数字脉诊仪的主要功能部件是实现直接地脉搏测量的柔性压力传感器(脉搏传感器)。图3给出了使用三传感器阵列取代中医医生的三根手指用于寸关尺脉搏测量的示意图。此处所用的脉搏传感器要十分轻薄、柔性好，以便于手腕处的皮肤完美贴合，实现更好的测量效果。此外，传感器的面积要小，应与指尖的面积相似，约为1cm×1cm，以便能够分辨出寸关尺三个不同的脉搏。这要求传感器具有高灵敏度，这样才可在面积减小时仍能准确地测出脉搏信号。

对应地，有三个独立的气囊袖带5a、5b、5c，分别对寸关尺三个穴位施加压力。三个气囊袖带的宽度应比传感器略大，同时又不能超过手指的宽度，可为1.1cm～1.5cm，这里优选为1.2cm。袖带的长度应能包裹住普通使用者的手腕，可为12cm～24cm，这里优选为15cm。图4中给出了这样的分别用于寸关尺加压的气囊袖带的示意图。如图5所示，气囊袖带5通过导气管3与表壳4内的气路相连；并通过袖带表面的魔术贴固定在手腕周边。同时在气囊上还有魔术贴7、或者是双面胶带等其它的粘附结构，用以固定上文描述的柔性脉搏传感器。

除了魔术贴结构，纽扣结构11～12、针孔结构13～14、磁铁吸合结构15～16等常见的用于表带固定的结构均可适用于本发明。图6中提供了这些结构的示意图。用于实现固定的母扣、针孔等结构可以并排设置多个，使得对于不同粗细的手腕，本装置均可以实现良好的固定效果。

图7中展示了本发明实施例的可穿戴式数字脉诊仪实际测量时的效果。整个设备为腕带式手表结构，基于三路独立的气囊袖带和脉搏传感器模拟中医脉诊的过程，并将所获取的脉搏信号实时显示在显示屏9上，或通过无线发送连接到手机、电脑等终端设备。中医脉诊的全部过程，包括对寸关尺独立加压、施加并保持浮中沉三等压力、获取相应的脉搏数据，都可以通过本装置自动完成。

图8展示了利用本发明实施例的可穿戴式数字脉诊仪获得的示例性脉搏数据。可以看出关处的脉搏幅值最大，其次是寸，最后是尺。同一位置不同压力下的脉搏幅值也不相同，中压力由于接近平均动脉压，因而幅值最大。这些测量结果与医学上的结论吻合，证明了本数字脉诊仪用于模拟中医脉诊的可靠性和准确性。

柔性压力传感器

可穿戴式数字脉诊仪中优选采用柔性压力传感器。参阅图9至图11，本发明优选实施例提供的柔性压力传感器中，在第一驻极体层102与第二驻极体层103之间具有空气腔105，且所述空气腔105内的空气经电晕极化电离出正负电荷，分别由所述第一驻极体层102和所述第二驻极体层103捕获而形成电荷偶极子，初始状态下所述电荷偶极子与金属电极层101、104上的感应电荷形成电场平衡，当所述传感器受压变形时，偶极矩改变，所述感应电荷转移而在外电路上形成电流，当释放压力时，所述传感器由于自身弹性恢复原状，在外电路上形成反向的电流并恢复所述电场平衡，由此，柔性压力传感器能够感受脉搏的搏动，输出相应的电流，实现脉搏的测量。

由于驻极体材料具有稳定储存电荷的能力，这使得该传感器可以长期使用而不会有性能上的衰减，即具有优异的稳定性，能够长时间地稳定测量脉搏。另外，该传感器灵敏度高，能够以很小的面积测量脉搏，这对于指尖脉搏、静脉脉搏的测量十分有利。本发明实施例的传感器可实现十分轻薄(50～100μm)，具有很好的柔性，可以与皮肤表面良好地接触以获得更清晰的脉搏信号，而且在长时间佩戴时不会给使用者造成不适感。可以同时制作多个传感器，满足实际应用对大批量生产、快速制作成型的需求。本发明实施例的柔性压力传感器在脉搏等生理信号测量、电子皮肤、人机交互界面等领域具有广泛的应用前景。

在一个具体实施例中，基于激光雕刻和热压键合工艺制作柔性压电驻极体传感器。使用激光在两个驻极体薄膜(作为示例采用FEP薄膜)上切割出线条沟槽，让两个FEP薄膜上的线条沟槽彼此垂直放置，热压键合以形成密闭的空气腔。在传感器的一侧蒸镀金属电极之后，通过高压电源对传感器电晕充电，最后在传感器的另一侧贴附金属胶带，作为另一侧的电极。替代实施例中，也可以将蒸镀的金属电极换成贴附的金属胶带，这样可以进一步降低成本，缩短制作周期，并提高传感器长期使用中的鲁棒性。

图9示出传感器制作流程的一种示例。101表示第一金属电极层；102表示第一驻极体层；103表示第二驻极体层；104表示第二金属电极层。所用的驻极体薄膜的材料可以是氟化乙烯丙烯共聚物(FEP)、聚丙烯(PP)、聚偏氟乙烯(PVDF)等，这里优选为FEP薄膜；所用的金属电极可以是金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、铝(Al)、铬(Cr)等材料，这里优选为Cu电极。为了达到柔性的效果，驻极体薄膜的厚度可以是10～100μm，这里优选为25μm；金属电极的厚度为0.1μm～10μm，这里优选为10μm。

由于驻极体膜很薄，为了使薄膜平整、以及便于下一步的处理，将驻极体薄膜放置在硬质基底上。所选的硬质基底应平整光滑，表面能低，便于经过后续的处理后，驻极体薄膜还能顺利地被撕下。硬质基底的材料可以被优选为1mm厚的铜板。将驻极体薄膜平整地放在硬质基底上，并用轻柔的纸擦拭数次，以除去驻极体薄膜上的灰尘、并使驻极体薄膜吸附在硬质基底上。随后在驻极体薄膜上刻出凹槽图案。所使用的刻画方法可以是手工刻画、激光雕刻、基于掩膜(如光刻工艺、丝网模具等)的化学试剂刻蚀等，这里优选为激光雕刻工艺。所刻画的凹槽图案可以是周期性的线条凹槽图案、三角锥凹槽图案、长方体凹槽图案等、或者是无周期、无规律的凹槽图案。这里优选为线条凹槽图案。较佳地，凹槽的深度尽量深同时又不打穿驻极体薄膜。

分别在两个驻极体薄膜102、103上进行这样的凹槽刻画。这里优选为线条凹槽，并使得两个薄膜上的线条凹槽互相垂直。随后将这样的两个薄膜彼此相对放置，使它们键合在一起，以形成密闭的空气腔。所使用的键合方式可以是热压键合、化学试剂键合、胶水粘接等，这里优选为热压键合。对于优选的FEP驻极体材料，热压键合的参数是在1MPa的压力和250℃的温度下，热压90s。热压之后两个驻极体薄膜形成一个不可分割的整体，凹槽图案形成密封的空气腔。

随后在驻极体薄膜的一侧设置金属电极层101。设置的方式可以是金属镀膜、丝网印刷、金属胶带粘接等。金属镀膜和丝网印刷可以获得更薄的金属层，以取得更好的柔性效果；但它们的成本较贵，耗时较长。这里优选为金属胶带粘接的方式。而后使用直流高压电源、电晕针和接地电极执行电晕极化。具体实施方案是将金属电极层101放置在接地电极上，在传感器的另一侧上方(例如3cm)处放置电晕针。对电晕针施加负的高压电(-18～-30kV)，进行电晕充电2～5min。最后，在驻极体薄膜的另一侧设置金属电极层104，以完成传感器的制作。设置的方式仍然可以是金属镀膜、丝网印刷、金属胶带粘接等。这里仍然优选为金属胶带粘接的方式。

图10a、图10b分别示出传感器完整的结构示意图和沿I–I线的截面图。图10c示出传感器的分解示意图。图11示出传感器的工作原理。在高压电晕极化的过程中，密封的空腔105内的空气将被击穿，电离出等量的正负电荷。随后在电场的作用下，正负电荷分别向上下两侧移动，最终被驻极体薄膜102、103的内壁所捕获，形成大量的电荷偶极子。初始状态下(图11中①)，驻极体薄膜沟槽腔壁上捕获的电荷偶极子与金属电极上的感应电荷形成电场平衡，没有电响应。当传感器感受外部压力而压缩变形时(图11中②)，偶极矩改变，电场平衡被破坏，金属电极上的感应电荷转移而在外电路上形成电流。释放压力时，传感器由于自身弹性恢复原状，在外电路中形成一个相反的电流(图11中③)。由此，柔性压力传感器能够感受脉搏的搏动，输出相应的电流，实现脉搏的测量。

由于驻极体材料具有稳定储存电荷的能力，因此该传感器持续工作数年。另外，该传感器的输出性质类似于压电传感器，同样具有自驱动的特点，在工作时不需要外接电源，起到低功耗的效果。此外，所提出的制作工艺流程中，激光切割、热压键合、电晕极化、粘贴金属胶带都是很简单的低成本工艺，便于快速制作成型，并降低成本。另外，在这些工艺中，同一批次中可以同时制作多个传感器，这有利于传感器的大批量生产；或者是同一批次中生产制作不同尺寸大小的传感器，可便捷地尺寸调节。

气囊和定点加压装置

参阅图12至图14，在一种实施例中，可穿戴式数字脉诊仪中优选采用一种用于定点加压的气囊，包括气囊袖带5和多个子气囊51，所述气囊袖带5上具有用于充气和排气的气口，所述多个子气囊51通过各自的导气管32与所述气囊袖带5相连，所述多个子气囊51的导气管32按照各自在所述气囊袖带5上所处的位置具有相对应的尺寸，且至少一部分导气管的尺寸不同于其余导气管的尺寸，以使得在同一的充气时间内所述至少一部分导气管对应的子气囊51与所述其余导气管对应的子气囊51的充气加压程度不同，从而当所述气囊袖带5佩戴在人体尤其是手腕上时能够对人体的对应部位进行定点加压。

在优选的实施例中，所述多个子气囊51沿所述气囊袖带5的长度方向分布，位于中间位置的至少一个子气囊51的导气管的尺寸大于其余导气管的尺寸。

在更优选的实施例中，所述位于中间位置的至少一个子气囊51的导气管包括多个导气管，其中最中间的导气管的尺寸最大，而两侧的导气管的尺寸以对称形式逐级变小。

在优选的实施例中，所述多个子气囊51的导气管按照各自在所述气囊袖带5上所处的位置具有相对应的材料性质，优选地，位于中间位置的至少一个子气囊51采用比其余导气管更软、更易变形的材料。

参阅图14，在优选的实施例中，所述气囊包括在所述气囊袖带5的宽度方向上独立并列设置的多层所述多个子气囊51，优选为3层所述多个子气囊51，3层子气囊分别形成尺气囊袖带5a、关气囊袖带5b、寸气囊袖带5c。

本发明实施例提供了一种压力大小定点分布、可调的定点加压装置，采用气体驱动加压方式，多个子气囊通过各自的导气管与气囊袖带相连，并且这些导气管按照各自在所述气囊袖带上所处的位置具有相对应的尺寸，且至少一部分导气管的尺寸不同于其余导气管的尺寸，以使得在同一的充气时间内部分子气囊与其余子气囊的充气加压程度不同，从而当气囊袖带佩戴在人体尤其是手腕上时能够对人体的对应部位进行定点加压，由此，可实现在特定的部位施加更大的压力，起到定点加压的效果。使用时，通过调整气囊袖带的佩戴位置，还可以灵活地调整定点加压的位置。该定点加压装置在数字化中医脉诊、可穿戴电子血压计等领域具有很好的应用前景。

在优选的实施例中，本发明通过多路独立并列设置的多层所述多个子气囊，实现多路可调的定点加压效果。每一路的压力都可以单独调节，压力的大小也可以根据预先设定的阈值进行调控，从而能够很好地满足脉搏或血压测量时的多路定点加压需求。

图12是具有定点加压装置的系统示意图。气囊袖带一侧通过导气管31与微泵、微阀和气压传感器相连，实现气体的输入、输出和气压的反馈。另一侧通过导气管32与各子气囊相连，并且对于不同的子气囊，对应的导气管32的粗细不一样。越粗的导气管32，意味着在相同的时间内对应的子气囊的加压程度更大。为了进一步增强定点加压的效果，子气囊的材料不同。两侧的子气囊可以选用更硬、不易变形的材料，而中间的子气囊选用更软、更易变形的材料；在相同的气压下，中间的子气囊将发生更大的变形，对手腕施加更大的压力，这将有助于在特定的部位施加更大的压力，起到定点加压的效果。图13显示了基于分层气囊设计的加压装置对手腕的定点加压效果。为了实现多路独立加压的效果，可以将多个这样设计的结构并联在一起，如图14所示的三路独立的气动定点加压结构。

本发明的背景部分可以包含关于本发明的问题或环境的背景信息，而不一定是描述现有技术。因此，在背景技术部分中包含的内容并不是申请人对现有技术的承认。

以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。在本说明书的描述中，参考术语“一种实施例”、“一些实施例”、“优选实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管已经详细描述了本发明的实施例及其优点，但应当理解，在不脱离专利申请的保护范围的情况下，可以在本文中进行各种改变、替换和变更。

Claims (10)

1.一种可穿戴式数字脉诊仪，其特征在于，包括三路诊脉组件以及处理装置，每路诊脉组件包括微泵、微阀、气囊、气压传感器以及脉搏传感器，所述处理装置与各路诊脉组件的所述微泵、所述微阀、所述气压传感器及所述脉搏传感器连接，各路诊脉组件的所述微泵、所述微阀和所述气压传感器均连通所述气囊，所述脉搏传感器固定在所述气囊上，各路诊脉组件的所述气囊用于佩戴在手腕长度方向上的不同部位，所述气压传感器用于检测所述气囊内的气压，所述处理装置控制各微泵向各气囊内充气，所述脉搏传感器由充气膨胀后的所述气囊压在手腕上，所述气压传感器实时将压力水平反馈给所述处理装置，所述处理装置根据反馈通过控制所述微泵和所述微阀来实现压力的控制和调节，且通过各脉搏传感器测量各路的脉搏；其中，所述气囊包括气囊袖带和多个子气囊，所述气囊袖带上具有用于充气和排气的气口，所述多个子气囊通过各自的导气管与所述气囊袖带相连，所述多个子气囊的导气管按照各自在所述气囊袖带上所处的位置具有相对应的尺寸，且至少一部分导气管的尺寸不同于其余导气管的尺寸，且所述多个子气囊按照各自在所述气囊袖带上所处的位置具有与定点加压相对应的易变形程度不同的材料性质，以使得在同一的充气时间内所述至少一部分导气管对应的子气囊与所述其余导气管对应的子气囊的充气变形加压程度不同，从而当所述气囊袖带佩戴在人体上时能够对人体的对应部位进行定点加压。

2.如权利要求1所述的可穿戴式数字脉诊仪，其特征在于，所述三路诊脉组件的排布经设置适配于手腕的寸、关、尺三个穴位。

3.如权利要求1或2所述的可穿戴式数字脉诊仪，其特征在于，还包括壳体，所述处理装置设置在所述壳体内。

4.如权利要求1至2任一项所述的可穿戴式数字脉诊仪，其特征在于，所述气囊袖带的宽度为1.1 cm~1.5 cm，长度为12 cm~24 cm。

5.如权利要求1至2任一项所述的可穿戴式数字脉诊仪，其特征在于，所述脉搏传感器为柔性压力传感器，包括依次层叠在一起的第一金属电极层、第一驻极体层、第二驻极体层以及第二金属电极层，所述第一驻极体层与所述第二驻极体层之间具有空气腔，所述空气腔内的空气经电晕极化电离出的正负电荷分别由所述第一驻极体层和所述第二驻极体层捕获而形成电荷偶极子，初始状态下所述电荷偶极子与所述第一、第二金属电极层上的感应电荷形成电场平衡，当所述脉搏传感器受压变形时，偶极矩改变，所述感应电荷转移而在外电路上形成电流，当释放压力时，所述脉搏传感器由于自身弹性恢复原状，在外电路上形成反向的电流并恢复所述电场平衡。

6.如权利要求5所述的可穿戴式数字脉诊仪，其特征在于，所述第一驻极体层和/或所述第二驻极体层的内表面上具有凹槽。

7.如权利要求6所述的可穿戴式数字脉诊仪，其特征在于，所述第一驻极体层的内表面上具有相互平行的多个第一条形凹槽，所述第二驻极体层的内表面上具有相互平行的多个第二条形凹槽，所述第一条形凹槽和所述第二条形凹槽彼此相对，且还彼此垂直。

8.如权利要求5所述的可穿戴式数字脉诊仪，其特征在于，所述第一驻极体层和/或所述第二驻极体层的材料选自氟化乙烯丙烯共聚物（FEP）、聚丙烯（PP）、聚偏氟乙烯（PVDF）；所述第一金属电极层和/或所述第二金属电极层的材料选自金（Au）、银（Ag）、铜（Cu）、铝（Al）、铬（Cr）。

9.如权利要求5所述的可穿戴式数字脉诊仪，其特征在于，由所述第一驻极体层与所述第二驻极体层共同形成封闭的空气腔。

10.如权利要求1所述的可穿戴式数字脉诊仪，其特征在于，在所述气囊袖带的宽度方向上独立并列设置多层所述多个子气囊。

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