针刺手法与穴位效应的量化分析系统技术方案

本发明专利技术提供一种针刺手法与穴位效应的量化分析系统，该系统的专家针刺手法检测单元由针刺手法参数测定仪构成，针刺穴位效应检测单元由温度传感器、血流量传感器、肌电传感器组成，针刺手法量化机器手由嵌入式控制器，伺服驱动器，机械针刺手，反馈检测单元构成闭环控制结构。依据中医针灸专家构建专家针刺手法——穴位效应数据库，以该数据库为依据编写针刺手法量化机器手控制程序，通过对机械针刺手的控制和对针刺穴位效应的检测实现对针刺手法的量化以及针刺穴位效应的量化。有益效果是该系统实现了针刺手法的量化模拟和针刺穴位效应的检测相结合，为中医针灸腧穴配伍、针刺手法特异性及其量化、穴位效应特异性及其量化等方面的研究通了一种新型的实验仪器。

Quantitative analysis system of acupuncture manipulation and acupoint effect

The present invention provides a kind of quantitative acupuncture manipulation and acupoint effect analysis system, the expert system of acupuncture manipulation of acupuncture manipulation parameter detection unit is composed of a measuring instrument, acupuncture effect detection unit comprises a temperature sensor, blood flow sensor, EMG sensors, acupuncture manipulation quantitative machine hand by embedded controller, servo drive, mechanical hand acupuncture. Feedback detection unit to form a closed loop control structure. According to the Chinese Medicine Acupuncture Acupuncture - acupoint expert construction of expert database in the database effect, is prepared on the basis of quantitative acupuncture manipulation robot control program, through the control of the mechanical hand and the Acupuncture Acupuncture Effect on detection of acupuncture needle acupuncture effect of quantization and quantization. The beneficial effect of the system to achieve the detection of quantitative simulation and acupuncture effect of acupuncture combined, through a new experimental instrument for the study of TCM acupoints compatibility, acupuncture manipulation quantification, acupoint effect specificity and specificity and quantitative aspects.

【技术实现步骤摘要】
针刺手法与穴位效应的量化分析系统
本专利技术涉及中医针灸学领域，特别是一种针刺手法与穴位效应的量化分析系统。
技术介绍
中医作为现代世界医疗体系中的重要分支，相对于西医而言，中医更针对“病根”的治疗，治标又治本，毒副作用小，且其在一些疑难杂症方面的疗效是西医无法匹及的。目前，中医针灸治疗已在很多国家被列入医保范围。随着针灸学发展的国际化、标准化不断加强，它已经成为了中国传统医学走向世界的名片。然而，即使我国具有该方面研究的绝对优势，依然没有在中医针灸作用机理的研究方面取得突破性进展。要解决当前针灸医学发展与传承所面临的困境，必须从针灸过程的标准化出发，对传统的针刺手法以及针刺作用所引起的穴位生物物理效应进行量化，分析针刺作用手法与效应之间的量化关系。目前仍未有一种仪器或设备能够从针刺手法量化及针刺穴位效应量化两个角度同时出发对针刺作用进行检测、量化、研究。运动控制技术发展日趋成熟，各种传感技术发展迅猛，将运动控制技术应用于专家针刺手法复现及分析，将多种传感器应用于针刺穴位效应检测，可以为针刺手法以及针刺穴位效应的量化分析提供一种有力工具。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种针刺手法与穴位效应的量化分析系统，利用针刺手法参数测定仪检测专家手法参数，利用温度传感器、血流量传感器、肌电传感器检测针刺穴位效应，利用嵌入式控制器闭环控制伺服电机带动针刺针动作，模拟专家手法或修改过的专家手法进行提插和捻转动作，实现对专家手法的量化、模拟和复现，并能能够通过对专家手法参数的修改研究某单一参数对穴位效应的影响。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是提供一种针刺手法与穴位效应的量化分析系统，其中：该系统包括有相互连通的专家针刺手法检测单元、针刺穴位效应检测单元、PC上位机、针刺手法量化机器手。所述的专家针刺手法检测单元通过USB与所述PC上位机进行通讯，所述PC上位机采用Labview程序开发环境构建上位机界面，对所采集专家针刺手法参数进行记录。所述的针刺穴位效应检测单元通过串口与所述PC上位机进行通讯，所述PC上位机采用Labview程序开发环境构建上位机界面，对针刺穴位效应进行显示、记录。所述PC上位机与所述针刺手法量化机器手中的嵌入式控制器通过串口进行通讯，接受所述PC上位机所发送的控制指令。所述针刺手法量化机器手由嵌入式控制器、伺服驱动器、机械针刺手、反馈检测单元组成，所述嵌入式控制器的4路GPIO端口配置为两两互补的PWM输出接口，6路GPIO端口配置为编码器信号输入接口，所述伺服驱动器具有PWM信号输入接口、编码器信号输入接口，所述嵌入式控制器的PWM信号输出接口与伺服驱动器的PWM信号输入接口通过导线直接连接。所述伺服驱动器包括提插伺服驱动器和捻转伺服驱动器。所述机械针刺手包括提插伺服电机、捻转伺服电机、机械装置、针刺针，所述提插伺服电机安装在所述机械装置上，所述捻转伺服电机安装在所述机械装置上，所述针刺针安装在所述机械装置上。所述反馈检测单元包括提插脉冲编码器、捻转脉冲编码器，所述提插脉冲编码器安装在所述提插伺服电机上，所述捻转脉冲编码器安装在所述捻转伺服电机上。所述提插伺服驱动器通过导线与所述提插伺服电机连接，所述捻转伺服驱动器通过导线与所述捻转伺服电机连接，所述提插脉冲编码器通过导线与所述提插伺服驱动器的编码器输入信号接口连接，所述提插脉冲编码器通过导线与所述嵌入式控制器的编码器输入信号接口连接，所述捻转脉冲编码器通过导线与所述捻转伺服驱动器的编码器输入信号接口连接，所述捻转脉冲编码器通过导线与所述嵌入式控制器的编码器输入信号接口连接。所述机械装置包括针刺手本体、联轴器、滚珠丝杠、滑台、悬臂、夹具，机械臂下端固定在底座上，所述针刺手本体固定在机械臂的上端，所述提插伺服电机固定在针刺手本体上，并通过所述联轴器与滚珠丝杠连接，所述滑台安装在滚珠丝杠上，所述悬臂固定在滑台上，所述捻转伺服电机固定在悬臂上，并通过所述联轴器与夹具连接，所述针刺针固定在夹具上。本专利技术的效果是：第一、本系统集成了针刺手法参数测定仪和穴位效应检测传感器，能够通过对专家针刺手法的检测构建专家手法——穴位效应数据库；第二、本系统采用双闭环控制方式，通过提插伺服电机和捻转伺服电机带动针刺针运动，以专家针刺手法参数为依据对专家针刺手法进行量化与模拟；第三、本系统不仅能够在模拟传统针刺手法的机械运动的基础上实现对针刺刺激的量化，而且能够在针刺刺激的同时实现对针刺穴位效应的量化。第四、本系统的上位机软件具有对比专家针刺手法与机器针刺手法、专家针刺效应与机器针刺效应的功能，并且可以利用修改过的专家针刺手法参数控制机器针刺手。第五、本系统能够实现对针刺手法及其穴位效应的量化分析，通过控制变量法的应用实现对单一针刺参数对于穴位效应影响的研究。附图说明图1为本专利技术的针刺手法与穴位效应的量化分析系统结构示意图；图2为本专利技术的针刺手法量化机器手机构示意图；图3为本专利技术的机械针刺手示意图；图4为本专利技术的上位机软件操作界面示意图。图中：1.针刺手法检测单元2.针刺穴位效应检测单元3.PC上位机4.针刺手法量化机器手5.嵌入式控制器6.伺服驱动器7.机械针刺手8.反馈检测单元9.提插伺服驱动器10.捻转伺服驱动器11.提插伺服电机12.捻转伺服电机13.提插脉冲编码器14.捻转脉冲编码器15.机械装置16.针刺针17.针刺手本体18.联轴器19.滚珠丝杠20.滑台21.悬臂22.夹具23.机械臂24.底座25.操作台26.针刺手法参数显示区27.针刺穴位效应显示区28.专家手法修改区29.开始检测专家手法参数及穴位效应按钮30.导入专家手法参数及穴位效应按钮31.开始按钮32.停止按钮具体实施方式结合附图对本专利技术的针刺手法与穴位效应的量化分析系统结构做进一步说明。本专利技术的针刺手法与穴位效应的量化分析系统包括有相互连通的专家针刺手法检测单元、针刺穴位效应检测单元、PC上位机、针刺手法量化机器手。针刺手法检测单元对专家针刺过程中的手法参数进行检测，针刺穴位效应检测单元检测专家针刺过程中的穴位效应和机器针刺手针刺过程中的穴位效应。PC上位机向嵌入式控制器发送控制参数并实时显示针刺过程中的参数信息及穴位效应信息。如图1所示，本专利技术的针刺手法与穴位效应的量化分析系统结构是，该系统包括有相互连通的专家针刺手法检测单元1、针刺穴位效应检测单元2、PC上位机3、针刺手法量化机器手4。所述的专家针刺手法检测单元1由针刺手法参数测定仪构成，通过USB与PC上位机3进行通讯，用于检测专家针刺过程中的进针速度、进针深度、提插力、捻转力矩和捻转频率，所述PC上位机3采用程序开发环境Labview软件构建上位机界面，对所采集的专家针刺手法参数进行记录。所述的穴位针刺效应检测单元2由温度传感器、血流量传感器和肌电传感器组成，通过串口与PC上位机3进行通讯，用于检测专家针刺过程和机器手针刺过程中的穴位效应信息，所述PC上位机3采用程序开发环境Labview软件构建上位机界面，对所采集的专家针刺手法参数进行显示、记录。所述PC上位机3与所述针刺手法量化机器手4中的嵌入式控制器5通过串口进行通讯，接收所述PC上位机3发送的控制指令，所述针刺手法量化机器手4包括嵌入式控制器5、伺服驱动器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种针刺手法与穴位效应的量化分析系统，其特征是：该系统包括有相互连通的专家针刺手法检测单元(1)、针刺穴位效应检测单元(2)、PC上位机(3)、针刺手法量化机器手(4)；所述的专家针刺手法检测单元(1)通过USB与所述PC上位机(3)进行通讯，所述PC上位机(3)采用Labview程序开发环境构建上位机界面，对所采集的专家针刺手法参数进行记录；所述的针刺穴位效应检测单元(2)通过串口与所述PC上位机(3)进行通讯，所述PC上位机(3)采用程序开发环境Labview软件构建上位机界面，对针刺穴位效应进行显示、记录；所述PC上位机(3)与所述针刺手法量化机器手(4)中的嵌入式控制器(5)通过串口进行通讯，接收所述PC上位机(3)发送的控制指令，所述针刺手法量化机器手(4)包括嵌入式控制器(5)、伺服驱动器(6)、机械针刺手(7)、反馈检测单元(8)，所述嵌入式控制器(5)中的4路GPIO端口配置为两两互补的PWM输出接口、6路GPIO端口配置为编码器信号输入接口，所述伺服驱动器(6)具有PWM信号输入接口、编码器信号输入接口，所述嵌入式控制器(5)的PWM信号输出接口与伺服驱动器(6)的PWM信号输入接口通过导线直接连接；所述伺服驱动器(6)包括提插伺服驱动器(9)和捻转伺服驱动器(10)；所述机械针刺手(7)包括提插伺服电机(11)、捻转伺服电机(12)、机械装置(15)、针刺针(16)，所述提插伺服电机(11)安装在所述机械装置(15)上，所述捻转伺服电机(12)安装在所述机械装置(15)上，所述针刺针(16)安装在所述机械装置(15)上；所述反馈检测单元(8)包括提插脉冲编码器(13)、捻转脉冲编码器(14)，所述提插脉冲编码器(13)安装在所述提插伺服电机(11)上，所述捻转脉冲编码器(14)安装在所述捻转伺服电机(12)上；所述提插伺服驱动器(9)通过导线与所述提插伺服电机(11)连接，所述捻转伺服驱动器(10)通过导线与所述捻转伺服电机(12)连接，所述提插脉冲编码器(13)通过导线与所述提插伺服驱动器(9)的编码器输入信号接口连接，所述提插脉冲编码器(13)通过导线与所述嵌入式控制器(5)的编码器输入信号接口连接，所述捻转脉冲编码器(14)通过导线与所述捻转伺服驱动器(10)的编码器输入信号接口连接，所述捻转脉冲编码器(13)通过导线与所述嵌入式控制器(5)的编码器输入信号接口连接；所述机械装置(15)包括针刺手本体(17)、联轴器(18)、滚珠丝杠(19)、滑台(20)、悬臂(21)、夹具(22)，机械臂(23)下端固定在底座(24)上，所述针刺手本体(17)固定在机械臂(23)的上端，所述提插伺服电机(11)固定在针刺手本体(17)上，并通过所述联轴器(18)与滚珠丝杠(19)连接，所述滑台(20)安装在滚珠丝杠(19)上，所述悬臂(21)固定在滑台(20)上，所述捻转伺服电机(12)固定在悬臂(21)上，并通过联轴器(18)与夹具(22)连接，所述针刺针(16)固定在夹具(22)上。...

【技术特征摘要】
1.一种针刺手法与穴位效应的量化分析系统，其特征是：该系统包括有相互连通的专家针刺手法检测单元(1)、针刺穴位效应检测单元(2)、PC上位机(3)、针刺手法量化机器手(4)；所述的专家针刺手法检测单元(1)通过USB与所述PC上位机(3)进行通讯，所述PC上位机(3)采用Labview程序开发环境构建上位机界面，对所采集的专家针刺手法参数进行记录；所述的针刺穴位效应检测单元(2)通过串口与所述PC上位机(3)进行通讯，所述PC上位机(3)采用程序开发环境Labview软件构建上位机界面，对针刺穴位效应进行显示、记录；所述PC上位机(3)与所述针刺手法量化机器手(4)中的嵌入式控制器(5)通过串口进行通讯，接收所述PC上位机(3)发送的控制指令，所述针刺手法量化机器手(4)包括嵌入式控制器(5)、伺服驱动器(6)、机械针刺手(7)、反馈检测单元(8)，所述嵌入式控制器(5)中的4路GPIO端口配置为两两互补的PWM输出接口、6路GPIO端口配置为编码器信号输入接口，所述伺服驱动器(6)具有PWM信号输入接口、编码器信号输入接口，所述嵌入式控制器(5)的PWM信号输出接口与伺服驱动器(6)的PWM信号输入接口通过导线直接连接；所述伺服驱动器(6)包括提插伺服驱动器(9)和捻转伺服驱动器(10)；所述机械针刺手(7)包括提插伺服电机(11)、捻转伺服电机(12)、机械装置(15)、针刺针(16)，所述提插伺服电机(11)安装在所述机械装置(15)上，所述捻转伺服电机(12)安装在所述机械装置(15)上，所述针刺针(16)安装在所述机械装置(15)上；所述反馈检测单元(8)包括提插脉冲编码器(13)、捻转脉冲编码器(14)，所述提插脉冲编码器(13)安装在所述提插伺服电机(11)上，所述捻转脉冲编码器(14)安装在所述捻转伺服电机(12)上；所述提插伺服驱动器(9)通过导线与所述提插伺服电机(11)连接，所述捻转伺服驱动器(10)通过导线与所述捻转伺服电机(12)连接，所述提插脉冲编码器(13)通过导线与所述提插伺服驱动器(9)的编码器输入信号接口连接，所述提插脉冲编码器(13)通过导线与所述嵌入式控制器(5)的编码器输入信号接口连接，所述捻转脉冲编码器(14)通过导线与所述捻转伺服驱动器(10)的编码器输入信号接口连接，所述捻转脉冲编码器(13)通过导线与所述嵌入式控制器(5)的编码器输入信号接口连接；所述机械装置(15)包括针刺手本体(17)、联轴器(18)、滚珠丝杠(19)、滑台(20)、悬臂(21)、夹具(22)，机械臂(23)下端固定在底座...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓斌，马明宇，王江，杨双鸣，张镇，魏熙乐，于海涛，李会艳，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12