CN211381310U - 振动传感器及脉搏测量系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种振动传感器及脉搏测量系统，所述振动传感器包括弹性梁和光纤，光纤设置在弹性梁上，且具有形变感应段，弹性梁一端被固定、另一端具有振动接收部，弹性梁为中间窄两端宽的形状；所述脉搏测量系统包括所述振动传感器、激光发射器、处理单元、显示单元、支座、气囊和气囊控制装置。本实用新型提供的一种基于振动传感器及脉搏测量系统，能将脉搏振动信号转化为脉图供设备分析，有效地提高了脉搏信号测量的准确率。

Description

振动传感器及脉搏测量系统

技术领域

本实用新型实施例涉及医疗器械领域，尤其涉及一种振动传感器及脉搏测量系统。

背景技术

人体内存在着各种电、振动信号，其中包含着丰富的人体生理信息，但人体微振动信号尚未开发出其应有的潜力。通过分析脉搏的压力波动这一物理信号，医生能够发现心电信号所发现不到的信息。但由于脉搏信号的特殊性，检测时仪器需要与人体直接接触，脉搏信号本身是微弱低频的，且带有明显的噪声干扰，导致仪器不能准确地测量到脉搏信号。与心电信号相仿，脉搏信号通过脉图来描绘，脉图是血管中血液流动时的运动曲线，阐明了在脉象信号顺着血管壁流动进程中所表现的不同脉象元素信息及人体各部位器官的运作体制。所以，参数清晰的脉图可以为人体疾病的诊断提供参考依据。

传统的中医诊脉只能靠医生自身经验水平进行判断，且无法将实际的脉搏附带的信息以图文形式输出，更加无法实现长期的检测和读取。传统的电子测量方式如压电生物薄膜和双波长光学测量法均存在一定的技术缺陷，其中：生物薄膜多次使用后信号易失真，无法多次使用；双波长光学测量方式在电磁环境中易受影响，灵敏度较低。

故，本实用新型旨在解决传统的脉搏测量方式准确率低的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种振动传感器及脉搏测量系统，用于对脉搏信号进行采集，通过弹性梁结构将脉搏产生的振动信号通过振动传感器转化为光信号，进而通过光电转换变化为电信号以绘制成脉图。以光纤光栅组成的振动传感器，绝缘且不受电磁环境干扰，且可实现长时间的脉搏信号数字化采集分析；光纤光栅为无源敏感元件，不需供电，不受电磁干扰，且具有灵敏度高，响应快的特点；其中的气囊控制装置能够实现取脉压力的自动调节，以达到最佳的采样状态。本实用新型有效地提高了脉搏信号测量的准确率。

本实用新型实施例提供一种振动传感器，包括弹性梁和光纤；

所述光纤设置在所述弹性梁上，且设置在所述弹性梁上的光纤具有形变感应段；

所述弹性梁被设置成一端被固定、另一端具有振动接收部，所述振动接收部被设置成当接收到外部振动后使所述形变感应段发生形变。

优选地，所述振动接收部为触点；所述触点设置在所述弹性梁的另一端下方，用于接收外部的振动。

优选地，所述弹性梁的材料为弹性钢或碳纤维板；和/或所述触点为半椭球体的硬木材料。

优选地，所述弹性梁为中间窄两端宽的形状，所述形变感应段设置在所述弹性梁的中间窄处。

优选地，所述弹性梁上开设有安装槽，所述光纤设置在所述安装槽内，其中，所述形变感应段两侧的光纤固定在所述安装槽内。

优选地，所述形变感应段为光纤光栅。

本实用新型实施例还提供一种脉搏测量系统，包括所述振动传感器、激光发射器和处理单元；所述振动传感器上的光纤分别与所述激光发射器和所述处理单元连接；所述激光发射器被设置成向光纤发出激光；所述处理单元被设置成接收所述光纤返回的光信号，并将所述光信号转换为电信号。

优选地，所述脉搏测量系统还包括支座、气囊和气囊控制装置；所述支座具有固定部及气囊容纳部；所述固定部用于固定所述弹性梁的被固定端；所述气囊放置于所述支座的气囊容纳部内，并与所述气囊控制装置连接以控制气囊内气体的体积。

优选地，所述脉搏测量系统还包括显示单元，所述显示单元和所述处理单元连接，用于显示所述电信号。

优选地，所述振动传感器的数量可以为若干个，并且水平并排安装。

本实用新型通过具有弹性梁结构的振动传感器采集脉搏产生的振动信号，并通过光纤光栅将振动信号转化为光信号，进而通过光电转换变化为电信号以绘制成脉图；光纤光栅为无源敏感元件，不需供电，不受电磁干扰，且具有灵敏度高和响应快的特点；以光纤光栅组成的振动传感器，绝缘且不受电磁环境干扰，且可实现长时间的脉搏信号数字化采集分析。本实用新型能将脉搏微振动信号转化为脉图供设备分析，其中的气囊控制装置能够实现取脉压力的自动调节，以达到最佳的采样状态，有效地提高了脉搏信号测量的准确率。

以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。

附图说明

图1为本实用新型所述振动传感器的结构示意图；

图2为本实用新型所述脉搏测量系统的结构示意图；

图3为本实用新型的原始脉搏信号图；

图4为本实用新型去除高频噪声后的脉搏信号图。

附图标记说明如下：

1、弹性梁；2、光纤；3、形变感应段；4、振动接收部；5、振动传感器；6、激光发射器；7、处理单元；8、显示单元；9、支座；10、气囊；11、气囊控制装置。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

请参阅图1，示出了一种振动传感器，包括弹性梁1和光纤2；所述光纤2设置在所述弹性梁1上，且设置在所述弹性梁1上的光纤2上具有形变感应段3；所述弹性梁1被设置成一端被固定、另一端具有振动接收部4，所述振动接收部4被设置成当接收到外部振动后使所述形变感应段3发生形变。所述弹性梁1的一端可以设置成被夹具夹持固定，也可以固定于基座或连接件上；当所述弹性梁1的一端被固定后，另一端与被测物体接触，被测物体的振动传递给所述弹性梁1，振动的压力使所述弹性梁1发生形变，从而使得设置在所述弹性梁1上的光纤2的形变感应段3发生形变。

在一较佳实施例中，所述振动接收部4为触点，所述触点设置在所述弹性梁1的另一端下方，用于接收外部的振动。其中，所述弹性梁1的材料为弹性钢或碳纤维板；在满足强度和塑性要求的情况下，所述弹性梁1也可以是其他的金属材料或非金属材料。在本实施例中，采用弹性钢或者碳纤维板作为所述弹性梁1的材料，利用弹性钢或者碳纤维板的塑性，可以将外部的振动转化为弹性梁1的形变，以达到采集外部振动信号的作用。

在一较佳实施例中，所述触点为半椭球体的硬木材料，且外部被医用硅胶包裹。将触点的形状设置为半椭球体，并套上医用硅胶，可以使触点适应不同的外部形状。例如，当触点与人体的脉穴接触时，半椭球体的形状能够和脉穴充分地结合，准确地收集人体的脉搏振动。当然，根据不同应用场景的需要，可以将所述触点设置成任意的形状，及采用不同的材料制造所述触点。

在一较佳实施例中，通过粘合剂将触点粘贴在弹性梁1一端的下方。当触点采集用于采集脉搏信号时，只受到微小的压力，对粘合紧度要求不高，因此通过粘合剂可以方便地将触点粘贴到弹性梁1另一端的下方。当采用非硬木材料制造所述触点时，也可以采用其他的紧固方式。示例性地，当所述触点为金属材料时，可以通过焊接的方式将所述触点固定到所述弹性梁1另一端的下方。

在一较佳实施例中，所述弹性梁1为中间窄两端宽的形状，所述光纤2的形变感应段3设置在所述弹性梁1的中间窄处。当所述弹性梁1的触点受到外部压力时，弹性梁1的形变主要集中在固定端和触点的中间处。在本实施例中，通过将所述弹性梁1设置为中间窄两头宽的形状，可以将弹性梁1的形变集中在中间窄处。示例性地，将所述光纤2的形变感应段3设置在所述弹性梁1的中间窄处，使得所述形变感应段3充分地将所述弹性梁1的形变转换为自身的形变。

在另一较佳实施例中，所述弹性梁1上开设有安装槽(图中未示出)，所述形变感应段3两侧的光纤2固定在所述安装槽内，以将所述形变感应段3放置在所述安装槽内，其中，所述形变感应段3为光纤光栅。将所述光纤光栅放置在所述安装槽内，使所述弹性梁1与所述光纤光栅紧密贴合，进而将所述弹性梁1的形变转换为所述光纤光栅的形变。当所述光纤光栅发生形变时，所述光纤光栅的形变导致光纤2内光信号的参数发生改变。

请继续参阅图2，示出了一种脉搏测量系统，包括所述振动传感器5、激光发射器6和处理单元7，所述振动传感器5上的光纤2分别与所述激光发射器6和所述处理单元7连接；所述激光发射器6被设置成向光纤2发出激光，所述处理单元7被设置成接收所述光纤2返回的光信号，并将所述光信号转换为电信号。以所述振动传感器5为采集单元的脉搏测量系统，将所述振动传感器5的光纤2一端与所述激光发射器6连接，另一端与所述处理单元7连接，以此接收激光发射器6发出的光源，所述光源经过所述振动传感器5的光纤光栅的处理后，再传递给所述处理单元。在本实施例中，所述处理单元7包括光电转换模块(图中未示出)和数据处理器(图中未示出)，所述振动传感器5的光纤2连接在所述光电转换模块上，所述光电转换模块与所述数据处理器连接。所述光电转换模块将所述光纤2的光信号转换成电信号，并将所述电信号传送给所述数据处理器。

在一较佳实施例中，所述脉搏测量系统还包括显示单元8，其中，所述显示单元8和所述处理单元7连接，用于显示所述电信号。在本实施例中，所述显示单元8为显示器，并与所述数据处理器电连接；所述数据处理器对所述电信号进行去除高频噪声处理，然后再将所述电信传送给所述显示器，以将所述电信号在所述显示器进行显示。

示例性地，所述显示器将采集到的脉搏信号显示如图3和图4所示，其中，图3为原始信号，图4去除高频噪声的信号。

在一较佳实施例中，所述脉搏测量系统还包括支座9、气囊10和气囊10控制装置。所述支座9具有固定部及气囊10容纳部。所述固定部用于固定所述弹性梁1的被固定端。所述气囊10放置于所述支座9的气囊10容纳部内，并与所述气囊10控制装置连接以控制气囊10内气体的体积。

示例性地，所述支座9设有刚性夹具(图中未示出)，所述刚性夹具夹持所述弹性梁1的被固定端，所述刚性夹具相对于所述支座9底部的高度可调节。所述支座9还设有U型槽，所述气囊10放置在所述U型槽内，并和所述气囊10控制装置通过气管连接，其中，所述气囊10控制装置可以是充气调节泵。所述充气调节泵和所述处理单元7连接，并受所述处理单元7的控制，以对所述气囊10进行充气，从而调节所述气囊10的体积，其中，所述处理单元7根据接收到的电信号控制所述气囊10进行充气。

示例性地，受测者将手腕置于气囊10上，气囊10承托住受测者的手腕以使受测者的手腕动脉与所述触点接触。手腕动脉的振动通过所述触点传递给所述弹性梁1，并使所述弹性梁1产生形变，进而使所述光纤光栅产生形变。所述光纤光栅的形变导致传递给光电转换模块的光信号产生变化，光电转换模块将变化的光信号转换成变化的电信号，并传递给数据处理器。数据处理器根据所述电信号控制所述充气调节泵进行充气，以使所述气囊10将受测者的手腕进一步地抬高，从而达到最佳的取脉压力。

在一较佳实施例中，所述脉搏测量系统的振动传感器5的数量可以设置为多个。优选地，可以将振动传感器5的数量设置为三个，其中，三个振动传感器5分别对应人体腕部的寸、关、尺三处位置的动脉，以达到最佳的拟人化效果。

本实用新型实施例提供的一种振动传感器及脉搏测量系统，用于对脉搏信号进行采集，通过弹性梁结构将脉搏产生的微振动信号通过振动传感器转化为光信号，进而通过光电转换变化为电信号以绘制成脉图。以光纤光栅组成的振动传感器，绝缘且不受电磁环境干扰，且可实现长时间的脉搏信号数字化采集分析；光纤光栅为无源敏感元件，不需供电，不受电磁干扰，且具有灵敏度高，响应快的特点。本实用新型提供的一种基于振动传感器的脉搏测量系统，能将脉搏微振动信号转化为脉图供设备分析，其中的气囊控制装置能够实现取脉压力的自动调节，以达到最佳的采样状态，有效地提高了脉搏信号测量的准确率。以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种振动传感器，其特征在于，包括：

弹性梁和光纤；

所述光纤设置在所述弹性梁上，且设置在所述弹性梁上的光纤具有形变感应段；

所述弹性梁被设置成一端被固定、另一端具有振动接收部，所述振动接收部被设置成当接收到外部振动后使所述形变感应段发生形变。

2.根据权利要求1所述的振动传感器，其特征在于：

所述振动接收部为触点；

所述触点设置在所述弹性梁的另一端下方，用于接收外部的振动。

3.根据权利要求2所述的振动传感器，其特征在于：

所述弹性梁的材料为弹性钢或碳纤维板；

和/或所述触点为半椭球体的硬木材料。

4.根据权利要求3所述的振动传感器，其特征在于：

所述弹性梁为中间窄两端宽的形状，所述形变感应段设置在所述弹性梁的中间窄处。

5.根据权利要求1所述的振动传感器，其特征在于：

所述弹性梁上开设有安装槽，所述光纤设置在所述安装槽内，其中，所述形变感应段两侧的光纤固定在所述安装槽内。

6.根据权利要求1-5中任一所述的振动传感器，其特征在于：

所述形变感应段为光纤光栅。

7.一种脉搏测量系统，其特征在于，包括权利要求1-6中任一所述的振动传感器、激光发射器和处理单元；所述振动传感器上的光纤分别与所述激光发射器和所述处理单元连接；所述激光发射器被设置成向光纤发出激光；所述处理单元被设置成接收所述光纤返回的光信号，并将所述光信号转换为电信号。

8.根据权利要求7所述的脉搏测量系统，其特征在于，还包括支座、气囊和气囊控制装置；所述支座具有固定部及气囊容纳部；所述固定部用于固定所述弹性梁的被固定端；所述气囊放置于所述支座的气囊容纳部内，并与所述气囊控制装置连接以控制气囊内气体的体积。

9.根据权利要求8所述的脉搏测量系统，其特征在于，还包括显示单元，所述显示单元和所述处理单元连接，用于显示所述电信号。

10.根据权利要求9所述的脉搏测量系统，其特征在于：

所述振动传感器的数量可以为若干个，并且水平并排安装。

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