CN113288077A - 一种多部位脉搏波采集装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多部位脉搏波采集装置，包括采集固定模块、采集模块、增压模块、主控模块、通信模块和电源模块，其特征在于：所述采集固定模块包括可粘合腕带、磁力吸托、支撑架、防滑层，支撑架的上部内嵌有长条状的磁力吸托，下部安装有防滑层，两侧缝制可粘合腕带；所述采集模块包括气囊、顶杆、复位弹簧、永磁体和脉搏波传感器，采集模块共有三个，均为长方体状，以磁力方式吸附于采集固定模块的磁力吸托；所述增压模块包括气泵、微型储气罐、第一电磁阀、第二电磁阀、稳压阀和气管；所述主控模块包括STM32单片机、上位机和LCD屏；所述通信模块包括USB驱动芯片和USB驱动电路。本发明可实现多部位选择，操作简便，能够稳定获取脉搏波信号。

Description

一种多部位脉搏波采集装置

技术领域

本发明涉及脉搏波检测技术领域，尤其涉及一种多部位脉搏波采集装置。

背景技术

脉诊是中医临床诊断疾病的重要方法之一，在中医理论指导下，医生用手指感觉感知病人双侧手腕桡动脉的搏动状态，并与其他诊断方式一起综合判断人体健康状态。随着中医现代化发展的不断深入，借助现代技术研究中医脉诊已广泛开展，这项研究所需的重要技术条件就是能够稳定获取脉搏波信息。

脉搏波的数字化是实现中医脉诊客观化的前提，当前的脉搏波采集装置以单部位采集为主，所描记的脉搏波信号无法实现多部位的相关性分析，不利于中医脉诊“三部九侯”理论的研究；且现有的多部位采集装置通常需要进行多次位置固定，多次穿戴操作过程繁琐，且容易出现位置偏差。

因此，本发明针对现有脉搏波采集装置技术不足的问题，提出了一种多部位脉搏波采集装置。

发明内容

本发明针对现有的脉搏波采集装置以单部位采集为主，所描记的脉搏波信号难以实现多部位的相关性分析的问题，提供了一种多部位脉搏波采集装置，采集模块能够以磁力吸合方式吸附于采集固定模块的长条状磁力吸托，一次穿戴便可以实现寸关尺等三部的选择；且采集固定模块下部的支撑架为弧形结构，贴合皮肤，不易滑动；一种多部位脉搏波采集装置，便捷实现寸关尺等多部位选择，采集位置更为稳定，提升采集脉搏波信息的可靠性。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种多部位脉搏波采集装置，包括采集固定模块、采集模块、增压模块、主控模块、通信模块和电源模块，其特征在于：所述的采集固定模块用于采集模块的固定，包括可粘合腕带、磁力吸托、支撑架、防滑层，支撑架的上部内嵌有两条长条状磁力吸托，下部安装有防滑层，两侧缝制可粘合腕带；所述的采集模块包括气囊、顶杆、复位弹簧、永磁体和脉搏波传感器，采集模块共有三个，均为长方体状，以磁力方式吸附于采集固定模块的磁力吸托；所述的增压模块包括气泵、微型储气罐、第一电磁阀、第二电磁阀、稳压阀和气管，为采集模块的气囊提供伸缩力；所述的主控模块包括STM32单片机、上位机和LCD屏；所述的通信模块包括USB驱动芯片和USB驱动电路。

所述的采集固定模块包括可粘合腕带、磁力吸托、支撑架、防滑层，可穿戴于手臂桡动脉位置，为采集模块提供采集位置。

所述的支撑架的上表面呈回字形，与手臂平行的两侧位置分别内嵌了一条长条状磁力吸托，为采集模块提供可选择的吸附位置，便于多部位选择；支撑架的下部与手臂接触，靠近大拇指一侧呈弧形状，弧形结构更贴合手臂，使采集固定模块不易滑动，提供稳定的采集位置；支撑架的中部为镂空结构，采集模块的传感器通过中部空间接触桡动脉，获取脉搏波信息。

所述的可粘合腕带为魔术贴，缝制于支撑架平行于磁力吸托的两侧，实现采集模块与手臂桡动脉之间的固定。

所述的防滑层采用柔性硅胶，防滑层覆于支撑架下部表面，可密切贴合皮肤表面，避免采集固定模块的位置滑动，增加与皮肤接触的舒适性。

所述的采集模块包括气囊、顶杆、复位弹簧、永磁体和脉搏波传感器，采集模块共有三个，三个除通道外构造和功能相同，可以配合使用也可以单独使用，以其中一个为例，采集模块为长方体状，采集模块的顶部中心设置有10mm的圆孔，脉搏波传感器连接线路、气囊管道通过圆孔分别与主控模块和增压模块相连，采集模块的底部四角均内嵌有永磁体，使采集模块以磁力方式吸附于采集固定模块的磁力吸托；采集模块内部中轴线有一圈限位隔板，将采集模块分为两个空腔，气囊、顶杆、复位弹簧均位于内部空腔，确保脉搏波传感器始终保持于中间位置，不发生位置偏移；采集模块内部空腔底部设置有底部隔断层。

所述的气囊呈圆柱形，位于采集模块中部的最顶端，气囊上部用热熔胶与采集模块顶部相接，气囊下表面粘合有一个与下表面等面积的塑料材质的承重板，承重板的底层安装了顶杆，避免了顶杆向下脱落；气囊加压后可推动顶杆下移，实现对桡动脉的加压。

所述的顶杆外形呈圆柱体状，中间有一个脉搏波传感器的线路通道，顶杆底部末端安装有脉搏波传感器；采集时，STM32单片机控制第二电磁阀打开，微型储气罐通过气囊管道向气囊充气，气囊伸展，推动顶杆向下运动，顶杆末端的脉搏波传感器通过采集固定模块的中部空间接触桡动脉。

所述的复位弹簧套装于顶杆上，当气囊无压力推动时，复位弹簧不受力，呈原始状态，复位弹簧上部和下部分别与气囊底部承重板和底部隔断层相接触；气囊充气伸展后压缩复位弹簧并推动顶杆向下移动，当采集完成气囊通过气囊管道向外释放压力，复位弹簧向上回弹辅助气囊带动顶杆上移，脱离传感器与桡动脉的接触。

所述的脉搏波传感器采用HK2010/3型，共有三个脉搏波传感器，除通道外构造和功能完全相同，三个脉搏波传感器分别安装于三个采集模块的顶杆末端，脉搏波传感器可同时获取当前气囊推动顶杆对桡动脉施加的压力以及当前压力下桡动脉位置的脉搏波信号，三个脉搏波传感器可单独使用也可以同时使用，脉搏波传感器内置转换电路直接传输数据到控制器。

所述的增压模块包括气泵、微型储气罐、第一电磁阀、第二电磁阀、稳压阀和气管，STM32单片机通过第一电磁阀控制气泵的启停，为微型储气罐充气，通过稳压阀保证微型储气罐气压稳定；微型储气罐的充气口通过气管与采集模块的气囊相连，为气囊的伸缩提供稳定的动力。

所述的主控模块包括STM32单片机、上位机和LCD屏；STM32单片机为主控制器，向电磁阀等执行器件发送闭合/断开指令，以及对脉搏波传感器的驱动和数据读取；上位机主要用于存取采集的压力、脉搏波数据和发送控制指令，通过通信模块与STM32单片机建立连接；LCD屏用于显示实时脉搏波曲线和实时压力值。

所述的通信模块包括USB驱动芯片和USB驱动电路。

所述的电源模块采用ams117-3.3芯片。

采用本发明的技术设计方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

1.本发明的一种多部位脉搏波采集装置，在采集固定模块的支撑架上部设置有两条长条状凹槽，凹槽内嵌长条状磁力吸托，为采集模块提供多样的可选择吸附位置，相较于其他多部位脉搏波采集需要佩戴多个固定装置，本发明所提供的佩戴方式装卸便捷，便于多部位选择，也符合中医理论中寸、关、尺三部的位置因病人身长而各异的原则。

2.本发明的一种多部位脉搏波采集装置，通过气动加压方式对桡动脉施压，减弱了机械噪声对微弱脉搏波信号的干扰，提升信号信噪比。

3.本发明的一种多部位脉搏波采集装置，采集固定模块的支撑架下部采用与手臂接触位置采用弧形结构，符合人体构造，加入硅胶防滑层，避免采集固定模块的位置滑动，为采集装置提供稳定的采集部位。

附图说明

图1为采集固定模块的俯视图。

图2为佩戴采集固定模块后的手臂横切面图。

图3为采集模块的俯视图。

图4为本发明的结构示意图。

图5为本发明的系统框架图。

图中：1可粘合腕带、2磁力吸托、3支撑架、4防滑层、5脉搏波传感器连接线路、6气囊管道、7气囊、8顶杆、9复位弹簧、10永磁体、11连接线、12脉搏波传感器、13底部隔断层、14限位隔板、15承重板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图进行描述，以使本发明的优点和特征更易于被本领域的技术人员理解，从而对本发明的保护范围作出更为清楚明确的界定。需要特别注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。

一种多部位脉搏波采集装置，包括采集固定模块、采集模块、增压模块、主控模块、通信模块和电源模块，其特征在于：所述的采集固定模块用于采集模块的固定，包括可粘合腕带、支撑架、防滑层，支撑架的上部内嵌有长条状磁力吸托，下部安装有防滑层，两侧缝制了可粘合腕带；所述的采集模块包括气囊、顶杆、复位弹簧和脉搏波传感器，采集模块呈长方体状，以磁力方式吸附于采集固定模块的支撑架上部；所述的增压模块包括气泵、微型储气罐、第一电磁阀、第二电磁阀、稳压阀和气管，为采集模块中的气囊提供伸缩动力；所述的主控模块包括STM32单片机、上位机、继电器和LCD屏；所述的通信模块包括USB驱动芯片和USB驱动电路。

参看图1，所述的采集固定模块包括可粘合腕带1、磁力吸托2、支撑架3、防滑层4；支撑架的上表面3.1呈回字形，中部为镂空结构，在支撑架上表面与手臂平行的两侧位置分别开设有凹槽，凹槽内均内嵌一条长条状的磁力吸托2，为采集模块提供可悬着的吸附位置，便于多部位选择；支撑架的下部3.2，靠近大拇指一侧呈弧形状，弧形结构更贴合手臂，使采集固定模块的佩戴更加稳定；可粘合腕带1为魔术贴，缝制于支撑架3.1的两侧，实现采集模块与手臂桡动脉之间的固定。

参看图2，采集固定模块通过可粘合腕带1穿戴于手臂桡动脉位置，支撑架下部3.2，靠近大拇指一侧呈弧形状，弧形结构更贴合手臂，使支撑架更加稳定，支撑架下部表面覆有一层柔性硅胶制成的防滑层4，可密切贴合皮肤表面，避免采集固定模块的位置滑动，增加皮肤接触的舒适性；采集模块可吸附于磁力吸托2，脉搏波传感器通过中部空间接触桡动脉，获取压力和脉搏波信息。

参看图3，所述的采集模块主要包括气囊7、顶杆8、复位弹簧9、永磁体10和脉搏波传感器12；采集模块呈长方体状，顶部中心设置有10mm的圆孔，脉搏波传感器连接线路5、气囊管道6通过顶部圆孔分别与主控模块和增压模块相连，采集模块的底部四角开设凹槽内嵌永磁体10，使采集模块能以磁力方式吸附于采集固定模块的磁力吸托2；采集模块内部中轴线有一圈限位隔板14，将采集模块分为两个空腔，气囊7、顶杆8、复位弹簧9均位于内部空腔，确保脉搏波传感器12始终保持于中间位置，不发生位置偏移；采集模块内部空腔底部设置有底部隔断层13；气囊7位于采集模块中部的最顶端，气囊7上部用热熔胶与采集模块顶部相接，气囊7下表面粘合有一个与下表面等面积的承重板15，承重板15的底层安装顶杆8，避免了顶杆8向下脱落；顶杆8上套装了复位弹簧9，在无气囊压力推动时，复位弹簧9不受力，呈原始状态，复位弹簧9上部和下部分别与承重板15、底部隔断层13接触；顶杆末端安装了脉搏波传感器12，用于采集当前位置的桡动脉压力和当前压力下脉搏波信号。采集时，微型储气罐通过气囊管道6向气囊7充气，气囊7伸展，推动顶杆8向下运动，顶杆8末端的脉搏波传感器12通过采集固定模块的中部空间接触桡动脉；当采集完成气囊7通过气囊管道6向外释放压力，复位弹簧9向上回弹辅助气囊7带动顶杆8上移，脱离脉搏波传感器12与桡动脉的接触。

参照图4，对本发明一种多部位脉搏波采集装置的各部件的连接关系进行进一步的描述，提出的一种多部位脉搏波采集装置包括了采集固定模块、采集模块、增压模块、主控模块、通信模块和电源模块；采集模块共有三个，除通道外功能和构造相同，用于多部位采集，可单独使用或多个使用；根据工程中模块化设计的思想，对增压模块、通信模块、电源模块和中控模块的STM32单片机、LCD屏进行集成、封装；增压模块通过螺丝固定于封装体的底部右侧的底板，电源模块固定于底部左侧底板，STM32单片机固定于封装体的上层的螺丝柱，LCD屏安装于封装体的前面板，用于显示实时脉搏波曲线和实时压力值；封装体通过气管和连接电线分别与三个采集模块相连接，可以将采集模块获取的压力和脉搏波信息传送到封装体的STM32单片机。

参照图5，上位机由通信模块与STM32单片机连接，用于获取STM32单片机的压力数据、脉搏波数据和发送控制指令。采集过程中，由上位机设定采集模式，选择单个或多个采集通道，STM32单片机根据上位机设定，通过第一电磁阀控制气泵的启停，为微型储气罐充气，使用稳压阀控制微型储气罐内压强处于安全的范围；微型储气罐通过气管与气囊相连，为气囊的伸缩提供动力；采集开始，采集固定模块穿戴于手臂桡动脉处，为采集模块提供脉搏波采集的位置，STM32单片机控制第二电磁阀为气囊充气，达到设定压力值停止，采集结束释放空气。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明保护范围之内。

Claims (5)

1.一种多部位脉搏波采集装置，包括采集固定模块、采集模块、增压模块、主控模块、通信模块和电源模块，其特征在于：所述的采集固定模块包括可粘合腕带、磁力吸托、支撑架、防滑层，支撑架的上部内嵌有长条状的磁力吸托，下部安装有防滑层，两侧缝制可粘合腕带；所述的采集模块包括气囊、顶杆、复位弹簧、永磁体和脉搏波传感器，气囊固定于采集模块中部的最顶端，顶杆通过热熔胶与气囊底部连接，复位弹簧套装于顶杆上，脉搏波传感器安装于顶杆底部末端，采集模块共有三个，均为长方体状，以磁力方式吸附于采集固定模块的磁力吸托；所述的增压模块包括气泵、微型储气罐、第一电磁阀、第二电磁阀、稳压阀和气管；所述的主控模块包括STM32单片机、上位机和LCD屏；所述的通信模块包括USB驱动芯片和USB驱动电路。

2.根据权利要求1所述的一种多部位脉搏波采集装置，其特征是，所述的支撑架上部内嵌有两条长条状的磁力吸托。

3.根据权利要求1所述的一种多部位脉搏波采集装置，其特征是，所述的支撑架下部呈弧形状，安装有防滑层，防滑层采用柔性硅胶。

4.根据权利要求1所述的一种多部位脉搏波采集装置，其特征是，所述的采集模块顶部中心设置有10mm圆形开孔。

5.根据权利要求1所述的一种多部位脉搏波采集装置，其特征是，所述的气囊呈圆柱状，气囊下表面粘合有一个与下表面等面积的承重板。

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