專利名稱：基于柔性陣列傳感器的多路脈象檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，具體講涉及一種基于柔性陣列傳感器的多路脈象檢測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
脈診作為中國傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)的關(guān)鍵診斷手法，有著悠久的歷史和獨(dú)特的創(chuàng)造性。然而數(shù)千年來脈診經(jīng)驗(yàn)的傳承大多都是通過口述的方式，很少有定量的表述或分類。這樣可能導(dǎo)致同一病人的脈象信息不同的醫(yī)生有不同的看法，而且病人脈象信息的傳遞，存儲(chǔ)也有諸多不便。近些年隨著中醫(yī)脈診客觀化研究的不斷深入，涌現(xiàn)出了多種脈象分析設(shè)備?，F(xiàn)有的脈象檢測設(shè)備一般采用壓電傳感器，由于屬于硬質(zhì)探頭，采集過程中容易對人體差生不適感，長時(shí)間使用甚至?xí)ζつw造成一定的損傷。比如上海中醫(yī)藥大學(xué)研制的ZM-III型脈象采集系統(tǒng)，采用了帶浮梁的懸臂梁式結(jié)構(gòu)，可調(diào)節(jié)取脈位置，具有較好的重復(fù)性，但受試者的肢體抖動(dòng)會(huì)對取脈壓力造成較大的影響，從而準(zhǔn)確性會(huì)有所下降，并且無法得到脈道信息以及脈象趨勢圖等三維結(jié)果?，F(xiàn)有技術(shù)中依然是單點(diǎn)脈象檢測居多，只能簡單的描繪出單一的脈象曲線。雖然隨著傳感技術(shù)，信號(hào)檢測技術(shù)的進(jìn)步出現(xiàn)了部分的三點(diǎn)、多點(diǎn)甚至陣列式脈象檢測技術(shù)，然而仍有很多技術(shù)需要改進(jìn)。一般的三探頭脈象檢測系統(tǒng)都采用壓電式傳感器，由于屬于硬質(zhì)結(jié)構(gòu)，很容易對人體差生擠壓等損傷。在采集過程中由于探頭體型較大，很難實(shí)現(xiàn)大范圍的三維移動(dòng)。由于人體腕部結(jié)構(gòu)的特殊性，有可能會(huì)造成某個(gè)探頭與皮膚接觸不實(shí)等。在陣列檢測方面，例如山東海洋學(xué)院設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)多功能脈象儀。它采用薄膜式傳感器，將壓電傳感器置于多層薄膜之中，很好的消除了硬質(zhì)探頭所帶來的不適，但具有五層薄膜結(jié)構(gòu)的傳感器制作比較復(fù)雜，且未能獲得脈道寬度的信息及脈搏波的三維傳導(dǎo)地形圖。此外，由上海醫(yī)療器械研究所設(shè)計(jì)的中醫(yī)脈象檢測裝置采用寸、關(guān)、尺復(fù)合式換能器，其中關(guān)部換能器符合了脈道形態(tài)檢測陣列式輔助換能器。該輔助換能器的敏感元件選用PVDF 壓電薄膜，微型應(yīng)變電阻以及導(dǎo)電橡膠組成。該設(shè)計(jì)可很好的實(shí)現(xiàn)壓力控制，輸出寸、關(guān)、尺三部脈象信號(hào)及脈道形態(tài)信號(hào)，但是該設(shè)所用復(fù)合傳感器的設(shè)計(jì)要求較高，且懸臂梁機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種與軟組織良好接觸，可以描繪出脈寬、 脈搏波三維傳導(dǎo)地形圖的多路脈象檢測系統(tǒng)。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是， 一種基于柔性陣列傳感器的多路脈象檢測裝置，由柔性陣列傳感器、壓力控制裝置、信號(hào)處理模塊、信號(hào)采集模塊、計(jì)算機(jī)組成；柔性陣列傳感器由柔性陣列式脈搏換能器與氣壓傳感器一一對應(yīng)連接組合而成；柔性陣列式脈搏換能器采用硅膠制作，選擇或橫或縱排列若干路，每個(gè)腔體周圍用硅膠隔開，柔性陣列式脈搏換能器的一端封閉，一端與對應(yīng)的氣壓傳感器相接；壓力控制裝置用于監(jiān)測和控制取脈壓力；氣壓傳感器輸出到信號(hào)處理模塊，信號(hào)處理模塊將脈搏靜壓，脈搏動(dòng)壓分離，并將信號(hào)放大到適于構(gòu)成信號(hào)采集模塊的模數(shù)轉(zhuǎn)換器采集的幅值范圍，模數(shù)轉(zhuǎn)換器再將所轉(zhuǎn)換的脈搏數(shù)據(jù)輸出到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)進(jìn)行最后的數(shù)據(jù)處理和顯示脈象數(shù)據(jù)。壓力控制裝置為水銀柱式的壓力監(jiān)測控制系統(tǒng)，通過手握式氣囊球?qū)ν髱нM(jìn)行加減壓操作，控制、壓迫腕帶下面的柔性陣列傳感器使之與軟組織緊密接觸，從而監(jiān)測和控制取脈壓力。柔性陣列式脈搏換能器為縱橫排布形成多個(gè)腔體，每一個(gè)腔體都是半封閉的，開口處與氣壓傳感器通過硬質(zhì)塑膠管進(jìn)行相接，則可在寸、關(guān)、尺處，同時(shí)采集很多路脈象數(shù)據(jù)，從而形成數(shù)據(jù)量更全的三維地形圖并對寸、關(guān)、尺三處脈搏波進(jìn)行有效對比。信號(hào)處理模塊由信號(hào)的放大，濾波，脈搏靜、動(dòng)壓分離電路組成。本發(fā)明具有如下技術(shù)效果本發(fā)明將傳統(tǒng)中醫(yī)的指尖感覺生動(dòng)、形象的以二維，三維的圖像呈現(xiàn)出來，有利于推動(dòng)中醫(yī)脈診客觀化、定量化、可視化的研究。此外，本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)對脈象數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、傳輸，為脈診信息的傳承提供了必要的條件。


圖1、本發(fā)明的方框圖。圖中1、七路傳感器，2、壓力監(jiān)測與控制系統(tǒng)，3、信號(hào)處理系統(tǒng)，4、A/D采集系統(tǒng)， 5、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，6、信號(hào)顯示模塊，7、存儲(chǔ)模塊。其中，七路傳感器1由柔性陣列式脈搏換能器和氣壓傳感器復(fù)合而成，信號(hào)處理系統(tǒng)3由信號(hào)的放大，濾波，脈搏靜、動(dòng)壓分離電路組成。圖2、柔性陣列式脈搏換能器的示意圖。圖中柔性陣列式脈搏換能器長7cm，寬2cm，高2mm，其中每個(gè)通道的橫截面半徑為1mm，且每個(gè)通道之間用Imm的硅膠將其隔開，腔體后端封閉，前端與七路傳感器相連。圖3、柔性陣列式脈搏換能器的擴(kuò)展俯視圖。圖中柔性陣列式脈搏換能器橫向7路，縱向3列，總共形成21路腔體，每一路腔體的大小可根據(jù)不同的需要進(jìn)行調(diào)整，以期滿足各種需求，各個(gè)腔體只在正上方開一個(gè)圓孔，使之與氣壓傳感器相接。圖4、柔性陣列式脈搏換能器與氣壓傳感器的連接示意圖。圖中8、柔性陣列式脈搏換能器，9、七路氣壓傳感器，10、七路硬質(zhì)塑膠管。圖5、本發(fā)明中柔性陣列式脈搏換能器的工作示意圖。圖中8、柔性陣列式脈搏換能器，10、七路硬質(zhì)塑膠管，11、腕帶。 圖6七路脈象采集圖。
圖7七路脈象采集圖。 圖8脈搏波三維傳導(dǎo)圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明所述的基于柔性陣列傳感器的多路脈象檢測系統(tǒng)，包括柔性陣列傳感器裝置、壓力控制檢測裝置、信號(hào)處理和采集系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)處理器及脈圖顯示和處理系統(tǒng)，其特
4征在于依據(jù)仿生學(xué)原理所設(shè)計(jì)的柔性陣列傳感器裝置。該裝置由柔性陣列式脈搏換能器與氣壓傳感器一一對應(yīng)組合而成，其中柔性陣列式脈搏換能器采用硅膠制作，可以選擇橫向排列七路，每路腔體橫截面是圓形，每個(gè)腔體周圍用硅膠將其隔開。柔性陣列式脈搏換能器的后端封閉，前端與七路氣壓傳感器相接。它能有效地減小采集過程中硬質(zhì)探頭對人體所造成的不適感。因?yàn)橥蟛筷P(guān)處沒有骨骼的橫向距離剛好與柔性陣列式脈搏換能器寬度相同，因此能很好的與該處軟組織緊密接觸。柔性陣列式脈搏換能器的制作也可由橫向排列七路擴(kuò)展為縱橫排布形成多個(gè)腔體，每一個(gè)腔體都是半封閉的，開口處與氣壓傳感器通過硬質(zhì)塑膠管進(jìn)行相接，則可在寸、 關(guān)、尺處，同時(shí)采集很多路脈象數(shù)據(jù)，從而形成數(shù)據(jù)量更全的三維地形圖并對寸、關(guān)、尺三處脈搏波進(jìn)行有效對比。本發(fā)明采用氣壓傳導(dǎo)的方式將脈搏信號(hào)轉(zhuǎn)化為柔性陣列式脈搏換能器內(nèi)壓強(qiáng)的變化，再由氣壓傳感器將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。其中，氣壓傳感器具有靈敏度高、線性度小，抗干擾能力強(qiáng)、體積小、重量輕、安全可靠等特點(diǎn)。然后通過處理電路對脈搏信號(hào)進(jìn)行各種處理， 將脈搏靜壓，脈搏動(dòng)壓分離，放大到適合A/D采集和顯示的范圍。此外，本發(fā)明采用水銀柱式的壓力監(jiān)測控制系統(tǒng)，通過手握式氣囊球?qū)ν髱нM(jìn)行加減壓等操作。該裝置可以實(shí)現(xiàn)對換能器的固定，減小采集過程中因?yàn)槿梭w擾動(dòng)等因素對采集過程的影響，并能完成不同壓力下脈象信息的采集。本發(fā)明可以方便，有效地對七路脈象信號(hào)，進(jìn)行采集、顯示、存儲(chǔ)、傳輸，并且不僅可以清楚地觀測到受試者的脈寬信息，還能通過所采集到的數(shù)據(jù)構(gòu)建出脈搏波的三維傳導(dǎo)地形圖。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。使用時(shí)先按照圖4所示，將柔性陣列式脈搏換能器8用七路硬質(zhì)塑膠管10與七路氣壓傳感器9相連，并在接口處用膠水密封。然后按照圖5所示，將柔性陣列式脈搏換能器 8沿著手臂方向放置于腕部，然后用腕帶11將柔性陣列式脈搏換能器8固定，并用手握式氣囊球?qū)ν髱?1進(jìn)行加壓，從而控制取脈壓力。同時(shí)，用水銀柱式壓力計(jì)對腕帶11中的氣壓進(jìn)行檢測。由于脈搏波的搏動(dòng)會(huì)導(dǎo)致柔性陣列式脈搏換能器8內(nèi)壓強(qiáng)的變化，通過七路氣壓傳感器3轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳遞給信號(hào)處理系統(tǒng)4，對脈象信號(hào)進(jìn)行處理，然后再傳遞給A/D 采集系統(tǒng)4通過模數(shù)轉(zhuǎn)化后，把脈搏數(shù)據(jù)發(fā)送給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)5，在信號(hào)顯示模塊6，存儲(chǔ)模塊 7的作用下對脈象數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和存儲(chǔ)。
權(quán)利要求
1.一種基于柔性陣列傳感器的多路脈象檢測裝置，其特征是，由柔性陣列傳感器、壓力控制裝置、信號(hào)處理模塊、信號(hào)采集模塊、計(jì)算機(jī)組成；柔性陣列傳感器由柔性陣列式脈搏換能器與氣壓傳感器一一對應(yīng)連接組合而成；柔性陣列式脈搏換能器采用硅膠制作，選擇或橫或縱排列若干路，每個(gè)腔體周圍用硅膠隔開，柔性陣列式脈搏換能器的一端封閉，一端與對應(yīng)的氣壓傳感器相接；壓力控制裝置用于監(jiān)測和控制取脈壓力；氣壓傳感器輸出到信號(hào)處理模塊，信號(hào)處理模塊將脈搏靜壓，脈搏動(dòng)壓分離，并將信號(hào)放大到適于構(gòu)成信號(hào)采集模塊的模數(shù)轉(zhuǎn)換器采集的幅值范圍，模數(shù)轉(zhuǎn)換器再將所轉(zhuǎn)換的脈搏數(shù)據(jù)輸出到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)進(jìn)行最后的數(shù)據(jù)處理和顯示脈象數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是，壓力控制裝置為水銀柱式的壓力監(jiān)測控制系統(tǒng)，通過手握式氣囊球?qū)ν髱нM(jìn)行加減壓操作，控制、壓迫腕帶下面的柔性陣列傳感器使之與軟組織緊密接觸，從而監(jiān)測和控制取脈壓力。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是，柔性陣列式脈搏換能器為縱橫排布形成多個(gè)腔體，每一個(gè)腔體都是半封閉的，開口處與氣壓傳感器通過硬質(zhì)塑膠管進(jìn)行相接，則可在寸、關(guān)、尺處，同時(shí)采集很多路脈象數(shù)據(jù)，從而形成數(shù)據(jù)量更全的三維地形圖并對寸、關(guān)、尺三處脈搏波進(jìn)行有效對比。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是，信號(hào)處理模塊由信號(hào)的放大，濾波，脈搏靜、動(dòng)壓分離電路組成。
全文摘要
本發(fā)明涉及醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域。為提供一種與軟組織良好接觸，可以描繪出脈寬、脈搏波三維傳導(dǎo)地形圖的多路脈象檢測系統(tǒng)，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是，基于柔性陣列傳感器的多路脈象檢測裝置，由柔性陣列傳感器、壓力控制裝置、信號(hào)處理模塊、信號(hào)采集模塊、計(jì)算機(jī)組成；柔性陣列傳感器由柔性陣列式脈搏換能器與氣壓傳感器一一對應(yīng)連接組合而成；柔性陣列式脈搏換能器采用硅膠制作，選擇橫向排列若干路，每路腔體橫截面是圓形，每個(gè)腔體周圍用硅膠隔開；壓力控制裝置用于通過增大壓力使柔性陣列傳感器與軟組織緊密接觸；氣壓傳感器依次輸出到信號(hào)處理模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、計(jì)算機(jī)。本發(fā)明主要應(yīng)用于脈象檢測。
文檔編號(hào)A61B5/023GK102551696SQ20111043966
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者周鵬, 李想, 楊成, 王學(xué)民, 羅鳴 申請人:天津大學(xué)