CN219699901U - 一种脉诊压力双重检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种脉诊压力双重检测装置，属于信号检测设备领域。该检测装置包括压阻式传感器阵列、柔性电路板和压电式传感器阵列，柔性电路板中内置有用于信号处理电路。压阻式传感器阵列布置于柔性电路板正面的凸起延伸结构阵列中，其中压阻式传感器发生形变时，传感器的阻值会发生变化，对静态力敏感，可实时反馈受力大小；压电式传感器阵列布置于柔性电路板反面的凸起延伸结构阵列中，压电式传感器仅在形变发生的瞬间能产生电信号，可用于检测动态力。该检测装置采用压阻式与压电式传感器耦合的结构，可用于检测脉诊中施力者施加的力大小以及脉诊对象此时的脉搏信号。同时，该装置使用了传感器阵列的形式，能够提高信号的空间分辨率。

Description

一种脉诊压力双重检测装置

技术领域

本实用新型属于信号检测设备领域，具体涉及一种脉诊压力双重检测装置。

背景技术

脉诊是中医理论中一种必不可少的诊断手段，传统中医学中的脉诊需要依赖于医生手指的按压来主观感触患者的脉搏信号，从而反应脉象。但是由于脉象理论本身较笼统，其检测需要掺杂医生的判别经验及手指感觉等很多主观因素，因此无法对脉象信息进行数据化。

近年来，随着传感器技术的不断发展，计算机脉诊开始逐渐应用与脉象诊断中。计算机脉诊的原理是使用传感器贴合人体手腕的脉搏位置，进而采集人体脉搏信号。但是由于传感器是需要通过压力按压在手腕脉搏位置的，不同人员的按压压力会出现变化，而不同的按压压力对于脉象的诊断具有一定的关联性。因此，为了准确地得到脉象信息，计算机脉诊中除了获取传感器的脉搏信号之外，还需要获取传感器所收到的压力分布信号。然而，在现有的计算机脉诊设备中，往往忽略了对压力的准确感知需求。

例如，在申请号为CN202010351903.X的发明专利中提供了一种远程诊脉系统，该感应脉诊终端包括柔性脉诊指套，所述柔性脉诊指套的指肚处安装有多组压力传感器，通过这些压力传感器来感应压力信息。但是，普通的压力传感器往往无法实现脉诊过程中压力的准确感知，其空间分辨率和感知精度无法满足计算机脉诊的需求。另外，在申请号为CN202010779428.6的发明专利中，公开了一种脉诊仪工作端、诊脉装置和诊脉方法，其施压部件覆盖待诊部位，并调节施加于压力传感器上的外施压力，将压力传感器压设于待诊部位；压力传感器设置于施压部件，并贴近待诊部位；压力传感器包括沿脉管方向设置和/或垂直脉管方向设置的多个感应通道，用于采集待诊部位的脉压信息以及脉搏的空间分布信息。这种做法虽然提高了脉搏压力信号的空间分辨率，但是其感应通道需要沿脉管方向设置和/或垂直脉管方向设置，而不同患者的脉管方向是存在差异的，因此其普适性依然较差。

因此，如何准确检测计算机脉诊设备中脉诊压力以及获得高准确率、高空间分辨率的脉搏信号，是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本实用新型的目的在于解决计算机脉诊设备中脉诊压力和脉搏信号检测存在准确率低、空间分辨率第的问题，并提供一种脉诊压力双重检测装置。

本实用新型所采用的具体技术方案如下：

一种脉诊压力双重检测装置，其包括压阻式传感器阵列、柔性电路板和压电式传感器阵列；

所述柔性电路板的正面和反面分别均匀分布有位置对应的凸起延伸结构阵列；所述压阻式传感器阵列布置于柔性电路板正面的凸起延伸结构阵列中，用于感应外部施加的压力分布信号；所述压电式传感器阵列布置于柔性电路板反面的凸起延伸结构阵列中，用于感应脉搏波分布信号；所述柔性电路板中内置有用于信号处理电路，信号处理电路分别与压阻式传感器阵列和压电式传感器阵列连接。

作为优选，所述压阻式传感器阵列中采用压阻式柔性薄膜传感器。

作为优选，所述压电式传感器阵列中采用PVDF压电式传感器。

作为优选，所述信号处理电路包括供电电路、第一信号预处理电路、第一模数转换器、第二信号预处理电路、第二模数转换器和微处理器；

所述供电电路连接所述压阻式传感器阵列、第一信号预处理电路、第一模数转换器、第二信号预处理电路、第二模数转换器和微处理器，用于进行供电；

所述压阻式传感器阵列中的每个压阻式传感器均连接到第一信号预处理电路的输入端，第一信号预处理电路的输出端通过第一模数转换器连接微处理器；

所述压电式传感器阵列中的每个压电式传感器均连接到第二信号预处理电路的输入端，第二信号预处理电路的输出端通过第二模数转换器连接微处理器。

作为优选，所述第一信号预处理电路采用电压跟随器，每个压阻式传感器一端连接供电电路，另一端通过电压跟随器连接第一模数转换器。

作为优选，所述第二信号预处理电路采用仪表放大器，每个压电式传感器的上表面、下表面分别通过导线接入仪表放大器的同相输入端、反相输入端，仪表放大器的输出端与第二模数转换器连接。

作为优选，所述信号处理电路中还包括通信模块，用于将所述微处理器中得到的压力分布信号和脉搏波分布信号发送至外部的上位机。

作为优选，所述通信模块为有线通信模块或无线通信模块。

作为优选，所述通信模块集成于所述微处理器中。

作为优选，所述压阻式传感器阵列和压电式传感器阵列均包裹于柔性电路板的基材中。

本实用新型相对于现有技术而言，具有以下有益效果：

本实用新型提供了一种脉诊压力双重检测装置，其采用两种不同类型传感器阵列分布于柔性电路板的两侧，其中压阻式传感器发生形变时，传感器的阻值会发生变化，对静态力敏感，可实时反馈受力大小，而压电式传感器仅在形变发生的瞬间产生电信号，可用于检测动态力。该检测装置使用压阻式与压电式传感器耦合，可用于检测脉诊所需的压力和脉搏信号，可实时反映施力者施加的力大小以及与之对应的脉搏形状变化。同时，该装置使用了传感器阵列，能够提高信号的空间分辨率。

附图说明

图1为一种脉诊压力双重检测装置的结构示意图；

图2为压阻式传感器阵列侧的结构示意图；

图3为压电式传感器阵列侧的结构示意图；

图4为柔性电路板中的信号处理电路整体结构示意图；

图5为第一信号预处理电路采用电压跟随器电路原理图；

图6为第二信号预处理电路采用仪表放大器电路原理图。

图中附图标记为：压阻式传感器阵列1、柔性电路板2、压电式传感器阵列3、上位机4、供电电路201、第一信号预处理电路202、第一模数转换器203、第二信号预处理电路204、第二模数转换器205和微处理器206。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。本实用新型各个实施例中的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，可以是直接连接到另一个元件或者是间接连接即存在中间元件。相反，当元件为称作“直接”与另一元件连接时，不存在中间元件。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于区分描述目的，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至少一个该特征。

如图1所示，在本实用新型的一个较佳实施例中，提供了一种脉诊压力双重检测装置，核心组件包括压阻式传感器阵列1、柔性电路板2和压电式传感器阵列3。柔性电路板2是安装压阻式传感器阵列1和压电式传感器阵列3的载体，同时起到了对传感器的电信号进行处理的功能。柔性电路板2是一种具有柔性的电路板，其能够很好地适用于可穿戴式设备和非侵入式检测设备对于形变的需求。本实用新型中采用的压阻式传感器阵列1和压电式传感器阵列3是分别布置在柔性电路板2的正面和反面的。其中，柔性电路板2的正面和反面分别均匀分布有位置对应的凸起延伸结构阵列，每一面的凸起延伸结构阵列都由柔性电路板2的基材向外延伸形成一系列均匀的凸起，每个凸起内部具有容纳传感器的空间。前述的压阻式传感器阵列1布置于柔性电路板2正面的凸起延伸结构阵列中，用于感应外部施加的压力分布信号。而压电式传感器阵列3布置于柔性电路板2反面的凸起延伸结构阵列中，用于感应脉搏波分布信号。压阻式传感器阵列1和压电式传感器阵列3可被完全包裹于柔性电路板2的基材中，起到保护作用。

需要说明的是，由于中医脉诊讲究三部九候，按照传统的脉诊收发需要三个手指或类似装置在手腕的寸、关、尺位置施压不同的力，如轻、中、重不同力度。因此，其对应需要感知的压力信号和脉搏波信号都是一种空间分布信号，压阻式传感器阵列1和压电式传感器阵列3分散在整个柔性电路板2的不同平面位置，阵列中的各传感器都可以感应相应位置的信号值。为了保证压力信号和脉搏波信号在空间上对应，压阻式传感器阵列1和压电式传感器阵列3各自的传感器在柔性电路板2上的位置也需要一一对应。

上述压阻式传感器阵列1和压电式传感器阵列3的具体传感器形式可以根据实际需要进行选择，并不限定具体型号，以满足精度、灵敏度等要求为准。作为本实用新型实施例的一种优选方式，压阻式传感器阵列1中的，压阻式传感器可以采用压阻式柔性薄膜传感器，而压电式传感器阵列3中的压电式传感器可以采用PVDF压电式传感器。

另外，柔性电路板2中需要内置有用于信号处理电路，信号处理电路分别与压阻式传感器阵列1和压电式传感器阵列3连接，压阻式传感器阵列1和压电式传感器阵列3各自的信号处理电路需要根据实际选用的传感器元器件来进行设计，具体亦可参见相应的元器件厂家提供的外围电路图。

作为本实用新型实施例的一种优选方式，提供了一种如图2和图3所示的信号处理电路，该信号处理电路包括供电电路201、第一信号预处理电路202、第一模数转换器203、第二信号预处理电路204、第二模数转换器205和微处理器206。

供电电路201连接压阻式传感器阵列1、第一信号预处理电路202、第一模数转换器203、第二信号预处理电路204、第二模数转换器205和微处理器206，用于为各器件供电。压电式传感器阵列3无需供电。

如图2所示，压阻式传感器阵列1中的每个压阻式传感器均连接到第一信号预处理电路202的输入端，第一信号预处理电路202的输出端通过第一模数转换器203连接微处理器206。如图3所示，压电式传感器阵列3中的每个压电式传感器均连接到第二信号预处理电路204的输入端，第二信号预处理电路204的输出端通过第二模数转换器205连接微处理器206。微处理器206读取两个模数转换器的输出结果，用于计算压力分布信号和脉搏波分布信号。

其中供电电路201、第一信号预处理电路202、第一模数转换器203、第二信号预处理电路204、第二模数转换器205和微处理器206在柔性电路板2中的具体空间位置可以根据实际进行优化。该实施例中设置两个传感器阵列所在侧各自布置所需的电路，其中供电电路201、第一信号预处理电路202、第一模数转换器203和微处理器206布置于压阻式传感器阵列1所在侧的柔性电路板2上，而第二信号预处理电路204、第二模数转换器205布置于压电式传感器阵列3所在侧的柔性电路板2上，同时供电电路201和微处理器206亦分别通过穿过柔性电路板2的连接线连接另一侧的相应器件。最终，柔性电路板2中所有器件的整体电路连接形式如图4所示。

另外，本实用新型中两个信号预处理电路的作用主要是将传感器信号去噪声、放大，其具体的电路形式可根据实际的传感器进行调整优化。

作为本实用新型实施例的一种优选方式，第一信号预处理电路202采用电压跟随器，每个压阻式传感器一端连接供电电路201，另一端通过电压跟随器连接第一模数转换器203。如图5所示，展示了电压跟随器电路的具体形式，压阻式传感器Rs一端与电源Vcc相连，另一端接一个分压电阻R1到地线，压阻式传感器Rs与分压电阻R1的连接端引出接入放大器IC1的同相输入端，放大器IC1的输出端与反相输入端相连构成电压跟随器，放大器IC1的输出端与第一模数转换器203相连，进行信号Vo1的采样。

作为本实用新型实施例的一种优选方式，第二信号预处理电路204采用仪表放大器，每个压电式传感器的上表面、下表面分别通过导线接入仪表放大器的同相输入端、反相输入端，仪表放大器的输出端与第二模数转换器205连接。如图6所示，展示了仪表放大器电路的具体形式，压电式传感器R的信号为差分信号Vi+和Vi-，分别通过电阻R2和电阻R3输入放大器IC2的同相输入端和反相输入端，R4作为增益电阻连接放大器IC2用于控制仪表放大器放大的倍数，再由放大器IC2的输出端连接第二模数转换器205，进行信号Vo2的采样。

第一模数转换器203和第二模数转换器205对输入的信号进行模数转换，其转换结果可由微处理器206读取。上述脉诊压力双重检测装置可作为计算机脉诊设备的感应元件，使用时可用手指或者其他设备将其压在手腕上，其中压电式传感器阵列3被贴合在手腕指定位置的皮肤上，以感应脉搏跳动，而压阻式传感器阵列1则朝向按压一侧。微处理器206中对于信号的换算属于现有技术，其中第二模数转换器输出的数字信号，在数据质量良好的情况下包含脉搏信号、工频信号以及基线漂移，通过微处理器或者上位机在软件上使用数字滤波滤除工频信号与基线漂移后可作为脉搏波信号使用，第一模数转换器采样得到的数据需要根据使用的压阻材料进行一定数学换算，即根据压阻材料形变程度与其阻值之间存在的数学关系，根据阻值的变化算出施力大小。

微处理器206中得到的压力和脉搏数据，可发送至上位机4中进行后续处理或显示。为了实现向上位机4传输数据，信号处理电路中还包括通信模块207，用于将微处理器206中得到的压力分布信号和脉搏波分布信号发送至外部的上位机4。该通信模块207可以是有线通信模块或无线通信模块。且通信模块207可以集成于微处理器206中，当然也可以采用分体的器件。

以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，然其并非用以限制本实用新型。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种脉诊压力双重检测装置，其特征在于，包括压阻式传感器阵列（1）、柔性电路板（2）和压电式传感器阵列（3）；

所述柔性电路板（2）的正面和反面分别均匀分布有位置对应的凸起延伸结构阵列；所述压阻式传感器阵列（1）布置于柔性电路板（2）正面的凸起延伸结构阵列中，用于感应外部施加的压力分布信号；所述压电式传感器阵列（3）布置于柔性电路板（2）反面的凸起延伸结构阵列中，用于感应脉搏波分布信号；所述柔性电路板（2）中内置有用于信号处理电路，信号处理电路分别与压阻式传感器阵列（1）和压电式传感器阵列（3）连接。

2.如权利要求1所述的脉诊压力双重检测装置，其特征在于，所述压阻式传感器阵列（1）中采用压阻式柔性薄膜传感器。

3.如权利要求1所述的脉诊压力双重检测装置，其特征在于，所述压电式传感器阵列（3）中采用PVDF压电式传感器。

4.如权利要求1所述的脉诊压力双重检测装置，其特征在于，所述信号处理电路包括供电电路（201）、第一信号预处理电路（202）、第一模数转换器（203）、第二信号预处理电路（204）、第二模数转换器（205）和微处理器（206）；

所述供电电路（201）连接所述压阻式传感器阵列（1）、第一信号预处理电路（202）、第一模数转换器（203）、第二信号预处理电路（204）、第二模数转换器（205）和微处理器（206），用于为连接的电路供电；

所述压阻式传感器阵列（1）中的每个压阻式传感器均连接到第一信号预处理电路（202）的输入端，第一信号预处理电路（202）的输出端通过第一模数转换器（203）连接微处理器（206）；

所述压电式传感器阵列（3）中的每个压电式传感器均连接到第二信号预处理电路（204）的输入端，第二信号预处理电路（204）的输出端通过第二模数转换器（205）连接微处理器（206）。

5.如权利要求4所述的脉诊压力双重检测装置，其特征在于，所述第一信号预处理电路（202）采用电压跟随器，每个压阻式传感器一端连接供电电路（201），另一端通过电压跟随器连接第一模数转换器（203）。

6.如权利要求4所述的脉诊压力双重检测装置，其特征在于，所述第二信号预处理电路（204）采用仪表放大器，每个压电式传感器的上表面、下表面分别通过导线接入仪表放大器的同相输入端、反相输入端，仪表放大器的输出端与第二模数转换器（205）连接。

7.如权利要求4所述的脉诊压力双重检测装置，其特征在于，所述信号处理电路中还包括通信模块（207），用于将所述微处理器（206）中得到的压力分布信号和脉搏波分布信号发送至外部的上位机（4）。

8.如权利要求7所述的脉诊压力双重检测装置，其特征在于，所述通信模块（207）为有线通信模块或无线通信模块。

9.如权利要求7所述的脉诊压力双重检测装置，其特征在于，所述通信模块（207）集成于所述微处理器（206）中。

10.如权利要求1所述的脉诊压力双重检测装置，其特征在于，所述压阻式传感器阵列（1）和压电式传感器阵列（3）均包裹于柔性电路板（2）的基材中。