CN206473309U - 全自动便携式脉诊仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种全自动便携式脉诊仪，具有脉诊仪基体，脉诊仪基体包括分离式微型电控加压装置(a)、阵列式压力传感器(2)、信号采集装置(3)、压力驱动装置(4)、信号处理及控制装置(5)、柔性可穿戴腕带(6)及外壳(8)，所述外壳(8)具有电源接口，分离式微型电控加压装置(a)具有至少三个微型电控加压单元(1)，所述微型电控加压单元(1)具有加压动力模块(101)、压力传送装置(102)和加压表面(103)。本产品结构简单、能实现便携式测量、能实现压力自动反馈调节找寻最佳切脉压力、能避免测量误差，同时也能对桡动脉附近2D脉象全面感知。

Description

全自动便携式脉诊仪

技术领域

本实用新型涉及中医医疗器械领域的脉诊仪，特别是涉及一种基于阵列式压力传感器和分离式微型电控加压装置技术的全自动便携式脉诊仪。

背景技术

现有的用压力传感器加按压装置作为测量手段是目前中医脉诊仪中最常用和最成熟的手段。目前国内外所用成熟的压力传感器有单头式压力传感器，双头式压力传感器，三头式压力传感器和多点式压力传感器。在学术文献中，大多数脉诊仪采用的传感器都是单头式压力传感器。如王贻俊等设计的MXY-1型中医脉诊仪[1]。传感器穿戴在手腕上，压力通过螺杆调节。魏守水等设计的中医脉诊仪传感器[2]的分层步进测量系统采用微机自动控制技术。而双头式压力传感器采用了有外围传感器和中心传感器组合的方式[3]。中心传感器测量垂直方向上的力，而外围传感器可测得脉搏动力与皮肤切向张力等综合力学信号。对信号进行运算后可得到血管径向搏动力、轴向张力、血管硬度等指标。三头式压力传感脉诊仪模拟中医切脉过程。闰述池等[4]研制的三头式脉诊仪带有螺杆调节支撑加压结构，可以同时检测寸关尺三部脉象，并且通过施加不同压力，得到不同部位的不同波形。

在压力传感式脉诊仪中，应用成熟和形成产品的多为单头式和三头式。单头式传感虽然简单方便，但只能给出简单波形，并不能模仿中医切脉过程，实际应用价值不大。并且单头式和三头式脉诊仪均面临脉搏位置找准困难的问题，在实际应用中，要经过多次反复调整，才能获取较好的采集信号。

清华大学金观昌等提出了基于压电薄膜(PVDF)多点脉波计算机辅助测试系统[5]，对寸、关、尺三个部位脉搏每个部位安放4个测量点，总计12点，以消除测量带来的偶然误差。浙江大学郑行一研[6]制出了一种对位脉象检测系统，在三部每部各安放3×7个测量点，总计63点。通过手动调节各部压力，计算机采集以及后期处理，可以得出脉象的三维图谱，并非自动测量。

虽然多点测量从一定程度上提高了测量精度，但多数采用人工手动施加按压压力，不能找到最佳测量按压压力，也不能实现全自动测量。并且仪器普遍偏大，使用不方便，通常都需要在专业指导下进行。因此将设备小型化，降低设备使用门槛是使得脉诊仪得到市场广泛应用的必要条件。

又，中国台湾地区专利200727865及在其学术文献“A Novel Noninvasivemeasurement Technique for Analyzing the Pressure Pulse Waveform of the RadialArtery”中提出的三轴脉诊仪及其诊脉方法[7]，通过水平位移和垂直位移，找到最佳切脉位置与压力。专利CN201010189902提出的双感测脉诊仪，通过位移感测与脉压感测双感测，在测量脉压同时，测量机械手指的位移距离，同时机械手指可依据压力感测器按脉所得脉波振幅大小，以程控方式移动机械手指，自动找寻最佳把脉位置和按压位移。以上装置由于采用机械移动的方式使得该装置机械结构复杂，并不适合于全自动便携式测量。

专利CN200320106855与专利CN200410025689采用指套或手套等便携形式，将传感器安装于指尖，在医生对病人进行切脉时将脉搏信息记录下来。专利CN201410013719一种利用智能终端远程切脉的脉诊方法，采用便携式腕带、手表或其他形状，将寸关尺三部脉搏波动转换成电信号，通过远程传输后重新转换成振动信号，再由远程的医生感知振动信息完成切脉。以上装置虽然能够实现设备的便携，却需要专业人员辅助完成切脉过程。

专利CN201310629076提出了一种脉象传感器和脉象检测装置，采用阵列触觉传感器获取2D脉象数据。但该装置未提出自动加压模块与方法，同时未包括压力控制与数据采集模块，加压、数据的采集和处理需要另外装置，不能实现在线测量分析。也不能实时根据采集数据结果闭环控制所施加的压力，获取最优化结果。并且，该装置阵列触觉传感器组由三个传感器组组成，并且三个传感器组彼此分开一定距离，需要分别对应寸、关、尺三部单独采集。由于传感器组之间的距离，以及每个人佩戴方式的不同，很可能造成三个传感器不能恰好准确覆盖在寸关尺三部。

专利CN201510252288采用可穿戴光体积描记器实现便携式脉搏测量，其原理是通过绿光对血管的反射进行测量，并没有对桡动脉附近施加压力，不能实现中医切脉的过程，以反映出脉象信息。

综上所述，目前脉诊仪存在问题：1.虽然能实现自动测量找到最佳测量点和最佳按脉压力，但结构复杂不适合便携式测量；2.能实现便携式测量，但不能实现压力自动反馈调节，找寻最佳切脉压力，并实现智能的中医切脉方法；3.传感器分布按三部分别排列，每部与每部的传感器之间有一定距离的间隙，而由于因人而异的寸关尺三部位置的误差，可能会导致传感器与三部位置的错位，同时也不能对桡动脉附近2D脉象的全面感知。

参考文献：

[1]王贻俊,王劲松,蔡新吉.MXY-Ⅱ型脉象仪的设计.现代医学仪器与应用,2000,(01):6-8.

[2]魏守水,韩庚祥,金伟.基于金氏脉学的新型脉诊仪的研究.电子测量与仪器学报,2005,(05):90-94.

[3]汤伟昌,孙汉钧,李斌芳.双路中医脉象检测方法的研究.中国医药学报,2000,(01):14-17+80.

[4]闫述池,胡家宁,刘明岩,王秀章,初航.仿中医脉象传感器的研究与应用.中国医学物理学杂志,1996,(04):245-247.

[5]金观昌,于淼,鲍乃铿.PVDF多点脉搏波计算机辅助测试系统研究.清华大学学报(自然科学版),1999,(08):118-121.

[6]郑行一.多维脉象信息检测.医疗器械,1985,(05):1-5.

[7]Chu-Chang T,Shing-Hong L,Jan-Yow C,et al.A Novel NoninvasiveMeasurement Technique for Analyzing the Pressure Pulse Waveform of the RadialArtery.Biomedical Engineering,IEEE Transactions on,2008,55(1):288-297.

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单、能实现便携式测量、能实现压力自动反馈调节找寻最佳切脉压力、能避免测量误差，同时也能对桡动脉附近2D脉象全面感知的全自动便携式脉诊仪。

本实用新型的基本构思是：提供一种便携式脉诊技术方案，可以实现自动找寻最佳切脉压力及最佳切脉位置的装置，全自动模仿中医切脉过程，并完成脉象的采集与分析。使没有经验的病患或用户，在没有专业人员指导的情况下，能够自己使用该设备完成全自动切脉，最终获得脉象信息与分析结果。

即本实用新型提出的全自动便携式脉诊仪，通过分离式微型电控加压装置和阵列式压力传感器，可以根据压力反馈自动调节最佳切脉压力，并且自动寻找最佳切脉位置。同时，传感器由一个阵列覆盖腕部桡动脉区域，不需要分割区域，通过控制和驱动电路对分离式微型电控加压装置的电控，可以获得在桡动脉附近不同部位施加不同压力情况下的完整二维脉波分布。进一步地，直接通过装置内的信号采集装置，及信号处理装置对所获得的脉波进行分析处理，可以直接给出参考诊脉结果，不需要连接其他设备。整个装置通过柔性腕带佩戴在手腕处，方便携带。使用过程中不需要专业人员指导和操作，切脉过程完全由装置自动完成，使没有经验的病患或用户能够自我测量。

本实用新型旨在解决上述现有技术的缺陷，提出一种全自动便携式脉诊仪，可以佩戴在手腕桡动脉附近，自动找寻最佳切脉位置，根据反馈自动找寻最佳切脉压力，获得在桡动脉附近不同部位施加不同压力情况下的无间隔完整二维脉波分布，并完成脉象的采集与分析。该装置方便携带和使用，使没有经验的病患或用户，在没有专业人员指导的情况下，能够自己使用该设备完成全自动切脉，最终获得脉象信息与分析结果。

为达到上述目的，本实用新型提出的一种全自动便携式脉诊仪，主要包括：分离式微型电控加压装置(a)，阵列式压力传感器(2)，信号采集装置(3)，压力驱动装置(4)，信号处理及控制装置(5)，柔性可穿戴腕带(6)，显示控制模块(7)，外壳(8)以及数据传输接口(9)。各模块之间的连接安装关系为：阵列式压力传感器(2)固定在柔性可穿戴腕带(6)上，处于分离式微型电控加压装置(a)与外部人体皮肤之间，与腕部寸关尺附近皮肤紧贴，并且与信号采集装置(3)相连接；信号采集装置(3)一端与阵列式压力传感器(2)连接，另一端连接信号处理及控制装置(5)，将从阵列式压力传感器(2)采集到的压力模拟电信号转换成数字信号送给信号处理及控制装置(5)；分离式微型电控加压装置(a)一端与阵列式压力传感器(2)接触，另一端连接压力驱动装置(4)，在压力驱动装置(4)的驱动下施加压力；压力驱动装置(4)一端连接分离式微型电控加压装置(a)，另一端与信号处理及控制装置(5)连接；信号处理及控制装置(5)与信号采集装置(3)、压力驱动装置(4)、显示控制模块(7)和数据传输接口(9)连接，负责信号处理、存储、显示、控制等功能；分离式微型电控加压装置(a)、信号采集装置(3)、压力驱动装置(4)、信号处理及控制装置(5)、显示控制模块(7)和数据传输接口(9)均由外壳(8)固定；外壳(8)与柔性可穿戴腕带(6)连接，固定于人体手腕处。

其中：本实用新型所述的分离式微型电控加压装置(a)，由三个或三个以上的独立微型电控加压单元(1)组成，覆盖桡动脉寸关尺三部及其附近区域，用以自动模仿中医切脉按压过程；微型电控加压单元(1)沿动脉方向分布，每一个微型电控加压单元(1)与阵列式压力传感器(2)的接触面形状可以是圆形，方形或任意形状。通常情况下，根据不同加压工作方式，独立微型电控加压单元(1)可以由微型步进电机组成，例如常州唯可泰电机科技有限公司生产的SM10型电机或日本美上美公司生产的M10SP-2N型电机等等；此时，加压动力模块(101)为微型电机，压力传输装置(102)为导轨，加压表面(103)为柔性橡胶。当然，也可以由微型气泵电机组成，例如厦门爱家康科技有限公司生产的AJK-B1201型微型气泵或深圳龙壹科技有限公司生产的LY031APM型微型气泵等等。此时，加压动力模块(101)为微型气泵，压力传输装置(102)为传输气管，加压表面(103)为柔性气囊。然而不限于此，微型电控加压单元(1)还可以是压电晶体或其他电控加压装置。

本实用新型所述的阵列式压力传感器(2)，由多个压力传感点单元(202)构成的一整块压力传感器，置于分离式微型电控加压装置(a)与手腕皮肤之间，覆盖桡动脉寸关尺三部及其附近区域，用以将桡动脉附近的二维脉波信号转换为二维电信号；阵列式压力传感器(2)由至少三列两行的多个传感器点单元(202)排成阵列组成，传感器点单元的分布形状可以是圆形，方形或任意形状。所述的阵列式压力传感器(2)传感方式可以是电容式、电阻式或压电式等。所述压力传感点单元(202)分布在柔性基底(201)上，所述柔性基底(201)可以为由橡胶、布料或硅胶等柔性材料制成。

本实用新型所述的信号采集装置(3)，用以采集阵列式压力传感器(2)的二维脉波电信号。由市售的放大器，模数转换器组成。通常情况下，根据脉搏信号的频率，放大器可以直接采用多通道集成运算放大器，如ADI公司生产的AD8040、AD8694，或者TI公司生产的TLV4379、TLV6004等型号；模数转换器可以直接采用多通道数模转换芯片，如ADI公司生产的AD7490、AD9637及AD9289等型号。

本实用新型所述的压力驱动装置(4)，用以驱动各个微型电控加压单元(1)同时或分别对各部位施加相同或不同压力。通常情况下，根据不同的电控的动力方案，可以直接采用电控驱动芯片。对于步进电机动力方式，可以采用Allegro MicroSystems公司生产的A4988、或者TI公司生产的DRV8880步进电机驱动芯片；对于直流电机动力方式，可以采用TI公司生产的DRV8837直流电机驱动芯片；对于压电动力方式，可以采用TI公司生产的LM48580、DRV2667压电驱动芯片等。

本实用新型所述的信号处理及控制装置(5)，负责数字信号处理、存储、显示、驱动信号的控制等信息的综合处理工作。通常情况下，可以由单片机、FPGA等处理芯片构成。具体可以采用8051系列单片机、TI公司生产的MSP430系列单片机、Xillinx公司生产的Sparten6系列FPGA等。

本实用新型所述的可穿戴柔性腕带(6)，用以将整个装置固定在人手腕部位。本实用新型所述的显示控制模块(7)，用以实现对装置的操控和显示测量结果。

具体来说，本实用新型所述的全自动便携式脉诊仪具有脉诊仪基体，所述脉诊仪基体包括分离式微型电控加压装置(a)、阵列式压力传感器(2)、信号采集装置(3)、压力驱动装置(4)、信号处理及控制装置(5)、柔性可穿戴腕带(6)及外壳(8)，所述外壳(8)具有电源接口，所述外壳(8)固定在柔性可穿戴腕带(6)一侧外表面，所述阵列式压力传感器(2)、信号采集装置(3)、压力驱动装置(4)及信号处理及控制装置(5)均固定在外壳(8)上，所述阵列式压力传感器(2)的一面依次穿过外壳(8)与柔性可穿戴腕带(6)，暴露在柔性可穿戴腕带(6)外，所述分离式微型电控加压装置(a)固定位于阵列式压力传感器(2)另一面上，所述分离式微型电控加压装置(a)具有至少三个微型电控加压单元(1)，所述微型电控加压单元(1)具有加压动力模块(101)、压力传送装置(102)和加压表面(103)，所述加压表面(103)与阵列式压力传感器(2)固定连接，所述阵列式压力传感器(2)与信号采集装置(3)导电连接，所述分离式微型电控加压装置(a)与压力驱动装置(4)导电连接，所述信号采集装置(3)和压力驱动装置(4)均与信号处理及控制装置(5)导电连接，所述信号处理及控制装置(5)与外壳(8)具有的电源接口导电连接。

本实用新型所述的分离式微型电控加压装置(a)可以由五个微型电控加压单元(1)依次排列成条状。

本实用新型所述的分离式微型电控加压装置(a)可以为电控气泵充气加压装置、电控电机位移加压装置或电控压电换能器加压装置。

本实用新型所述的阵列式压力传感器(2)可以由至少三列两行、每行每列至少一个传感器点单元(202)排成阵列组成，并分布在柔性基底(201)上。

本实用新型所述的阵列式压力传感器(2)的传感方式可以为电容式、电阻式或压电式。

本实用新型所述的外壳(8)上还可以具有显示控制模块(7)，所述显示控制模块(7)与信号处理及控制装置(5)导电连接。

本实用新型所述的外壳(8)具有的电源接口可以导电连接有可充电电池与充电电源管理模块。

本实用新型所述的信号处理及控制装置(5)还可以具有数据传输接口(9)，所述数据传输接口(9)为有线数据传输接口或无线数据传输接口。当具有有线数据传输接口时或无线数据传输接口，可以通过有线数据传输接口或无线数据传输接口与外部设备(如手机或其他智能终端)进行数据交换，用以查看或存储被测脉搏信息，又或者通过外部设备操作全自动便携式脉诊仪。当然，必要时，还可以通过有线数据传输接口对全自动便携式脉诊仪提供电源。

与前述现有同类产品相比，本实用新型的全自动便携式脉诊仪，结构简单、能实现便携式测量、能实现压力自动反馈调节找寻最佳切脉压力、能避免测量误差，同时也能对桡动脉附近2D脉象全面感知。

本实用新型的内容结合以下实施例作更进一步的说明，但本实用新型的内容不仅限于实施例中所涉及的内容。

附图说明

图1是实施例1中全自动便携式脉诊仪佩戴在人手的整体结构立体示意图。

图2是实施例1中全自动便携式脉诊仪的阵列式压力传感器中压力传感单元的一种方形实施例分布图。

图3是实施例2中全自动便携式脉诊仪的阵列式压力传感器中压力传感单元的一种菱形实施例分布图。

图4是实施例1中全自动便携式脉诊仪的微型电控加压装置、阵列式压力传感器与外部人体皮肤分布关系图。

图5是实施例1中全自动便携式脉诊仪的微型电控加压单元自动施加压力示意图。

图中符号说明如下

a分离式微型电控加压装置、1微型电控加压单元、101加压动力模块、102压力传送装置、103加压表面、2阵列式压力传感器、201柔性基底、202压力传感点单元、3信号采集装置、4压力驱动装置、5信号处理及控制装置、6可穿戴柔性腕带、7显示控制模块、8外壳、9数据传输接口、10皮肤表面、11桡动脉血管

具体实施方式

实施例1：如图1、图2、图4和图5所示，本实施例中所述的全自动便携式脉诊仪包括：分离式微型电控加压装置a，阵列式压力传感器2，信号采集装置3，压力驱动装置4，信号处理及控制装置5，可穿戴柔性腕带6，显示控制模块7，外壳8以及数据传输接口9。阵列式压力传感器2将2D脉波压力转换为2D脉波电信号，经过信号采集装置3的放大和模转转换，送给信号处理及控制装置5(具体地可以为单片机或FPGA)进行处理，得到2D脉波分布，同时信号处理及控制装置5通过编程给出电控制信号，传输给压力驱动装置4用以驱动分离式微型电控加压装置a。该装置通过单片机或FPGA的编程可以实现脉搏信号的普遍测量，也可以根据阵列式压力传感器2的2D脉波分布得到最佳测量位置点，同时还可以通过阵列式压力传感器2的反馈信号自动调节分离式微型电控加压装置a得到最佳测量压力。显示控制模块7用以显示测量分析结果和用户操作界面，数据传输接口9可以将所采集的数据和结果传送给其他连接设备进行显示或处理。以上各个模块安装在外壳8中，通过可穿戴柔性腕带6固定在人手腕桡动脉附近，即固定在外部人体皮肤表面10的桡动脉血管11附近。

如图2所示，示例性地给出了阵列式压力传感器2的组成，由柔性基底201和至少三列两行的压力传感点单元202组成。阵列式压力传感器2由一整块基底201构成，覆盖桡动脉寸关尺三部及其附近区域，无各部之间的间隙，从而不会出现测量错位而影响测量效果的问题。其中压力传感点单元202可以是电容器件、电阻器件或者压电器件。如图2、图3所示，根据每个人佩戴情况和个人体质不同，桡动脉在阵列式压力传感器2上的位置不同，而脉压的分布会用动脉血管的中心向垂直于血管的方向衰减，但通过阵列传感器的2D脉波数据分析，可以找到沿垂直血管方向的最佳测量点，从而进一步进行针对性测量分析。

在本实施例中，图2示出了压力传感单元202在基底上的分布为四行十列的方形矩阵排布。

本实施例中的微型电控加压装置a以及微型电控加压装置a与其他装置安装位置关系，如图4所示。图4示例性地给出了微型电控加压装置a的组成和分布。阵列式压力传感器2位于皮肤表面10与微型电控加压装置a之间，而微型加压装置a由三个或三个以上独立的微型电控加压单元1沿桡动脉血管11(动脉血管)方向分布组成，覆盖了桡动脉寸关尺三部及其附近区域。每一个微型电控加压单元1可以独立工作，在压力驱动装置4的驱动下可同时或分别对桡动脉寸关尺三部及其附近区域施加相同或不同压力。与此同时，各个微型电控加压单元1可以根据阵列式压力传感器2和信号采集装置3反馈的脉波压力信息，调整施加的压力，达到最佳测量效果。

如图5所示，示例性地给出了微型电控加压单元1的组成，每一个微型电控加压单元1由一个加压动力模块101，压力传输装置102和加压表面103组成。加压动力模块101在压力驱动装置4的驱动下通过压力传输装置102和加压表面103向佩戴者腕部桡动脉寸关尺三部及其附近区域施加压力。

在本实施例中，加压动力模块101为微型气泵，压力传输装置102为传输气管，加压表面103为柔性气囊。

实施例2：本实施例与实施例1相似，所不同的是在本实施例中，图3示出了压力传感单元202在基底上是四行五列的交叉菱形分布。

Claims (8)

1.一种全自动便携式脉诊仪，具有脉诊仪基体，其特征是所述脉诊仪基体包括分离式微型电控加压装置(a)、阵列式压力传感器(2)、信号采集装置(3)、压力驱动装置(4)、信号处理及控制装置(5)、柔性可穿戴腕带(6)及外壳(8)，所述外壳(8)具有电源接口，所述外壳(8)固定在柔性可穿戴腕带(6)一侧外表面，所述阵列式压力传感器(2)、信号采集装置(3)、压力驱动装置(4)及信号处理及控制装置(5)均固定在外壳(8)上，所述阵列式压力传感器(2)的一面依次穿过外壳(8)与柔性可穿戴腕带(6)，暴露在柔性可穿戴腕带(6)外，所述分离式微型电控加压装置(a)固定位于阵列式压力传感器(2)另一面上，所述分离式微型电控加压装置(a)具有至少三个微型电控加压单元(1)，所述微型电控加压单元(1)具有加压动力模块(101)、压力传送装置(102)和加压表面(103)，所述加压表面(103)与阵列式压力传感器(2)固定连接，所述阵列式压力传感器(2)与信号采集装置(3)导电连接，所述分离式微型电控加压装置(a)与压力驱动装置(4)导电连接，所述信号采集装置(3)和压力驱动装置(4)均与信号处理及控制装置(5)导电连接，所述信号处理及控制装置(5)与外壳(8)具有的电源接口导电连接。

2.如权利要求1所述的全自动便携式脉诊仪，其特征是所述分离式微型电控加压装置(a)由五个微型电控加压单元(1)依次排列成条状。

3.如权利要求1所述的全自动便携式脉诊仪，其特征是所述分离式微型电控加压装置(a)为电控气泵充气加压装置、电控电机位移加压装置或电控压电换能器加压装置。

4.如权利要求1所述的全自动便携式脉诊仪，其特征是所述阵列式压力传感器(2)由至少三列两行、每行每列至少一个传感器点单元(202)排成阵列组成，并分布在柔性基底(201)上。

5.如权利要求1所述的全自动便携式脉诊仪，其特征是所述阵列式压力传感器(2)的传感方式为电容式、电阻式或压电式。

6.如权利要求1所述的全自动便携式脉诊仪，其特征是所述外壳(8)上还具有显示控制模块(7)，所述显示控制模块(7)与信号处理及控制装置(5)导电连接。

7.如权利要求1至6之一所述的全自动便携式脉诊仪，其特征是所述外壳(8)具有的电源接口导电连接有可充电电池与充电电源管理模块。

8.如权利要求7所述的全自动便携式脉诊仪，其特征是所述信号处理及控制装置(5)还具有数据传输接口(9)，所述数据传输接口(9)为有线数据传输接口或无线数据传输接口。