可远程复现的心动脉应脉诊训练装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术为可远程复现的心动脉应脉诊训练方法及装置。装置由信号接收控制系统、隔膜泵及其驱动电路、MEMS脉搏波调控系统、温度控制系统、反馈系统与仿生模拟手模型组成。标准心电信号触发心泵，驱动仿生脉管形成脉搏波，利用辅助的MEMS脉搏波调控系统对脉搏波进行调控，能够实现基于位、数、形、势属性的28脉及其兼脉的脉搏波远端仿真复现。同时配合温度等其他相关信息的仿真，实时对远端获取受试者的脉诊综合信息，并进行全面复现，可用于中医医师远程诊疗。通过可视化并且通过物联网技术等能够进一步实现脉诊等信息的综合复现四诊信息云端综合。

【技术实现步骤摘要】
可远程复现的心动脉应脉诊训练装置及方法
本专利技术涉及中医类医疗器械，脉诊等四诊信息远端复现，医学检测终端及健康物联网的应用，无创体外诊断理论与方法研究，云计算技术与云服务，人体可获取的诊断信息测量与传输等领域。特别是在脉诊教学上实现基于位、数、形、势属性的28脉及其兼脉脉象的诊法训练；视觉、触觉真实体验；心电脉搏联动技术；脉宽精确测量技术；人体脉诊模型典型脉动信息及脉动变化信息，可视化信息兼容集成技术。
技术介绍
中医诊断领域的远程复现是一门新兴技术，通过对这种技术的普及可以为中医的发展与传播提供更广阔的路径。目前的脉诊训练手基本上是模拟固定的脉搏波波动，且不完全能复现中医的28脉，大部分用于教学，帮助学生体会不同脉搏的指下感受。部分脉搏波再现装置将压力波图作为依据，通过电磁阀控制血流的流通来满足脉搏波的波形，通过不同的电磁阀开合时间调节模式模拟不同的脉搏波，控制量不全面，只能从时间与流量上控制脉搏波波动，而无法将脉搏波位、数、形、势属性全面复现。也就无法模拟受试者的真实脉搏波波形，只能作为典型脉的总体压力信息的模拟再现。本专利技术通过将远端传输来的数字化遍诊信息进行还原，将数字化的人体信息还原为原始生理信息。将人体的生理特征进行远程复现，实现中医远程诊疗。人的手指两点触觉分辨最小距离为0.75mm，在诊脉过程中，对脉搏波宽度的感受往往是医生本人也难以精确描述的。通过微集成压力感受器可以得到比人的感受更加精确的脉宽信息。信息的综合反应与单独的信息分别传入再综合是不同的，比如温度信息与压力信息分别感受和将两种信息同时在指下感受，感受器感受到的信息与反映在脑部的神经冲动绝不是两种单独的感受的简单叠加，所以综合所有的脉诊因素并将其融合在指下，才能称其为脉诊信息复现。人在运用触觉学习盲文的过程中，也是需要经过长时间的训练才能够训练处指下触觉辨识形体的能力。医师训练诊脉也是同样的道理，但是如果缺乏有效的训练工具，这一学习的时间就会很长，同时，由于中医医师需要获取动态的脉搏波波动信息，所以才会有脉诊“心中了了，指下难明”的感受。脉诊信息传递到人脑，通过感知并融合头脑中具有的知识，才能得到脉象，由于不同人的经验与知识结构不同，同样的脉搏波信号在不同的人脑中得到的象不同，而仪器本身无法得到脉象，因此脉象仪的说法是错误的。本专利技术中的脉诊训练手目的就在于运用全面的仿生技术，将医生诊脉可获取的所有信息全面还原。可以供中医医师模拟训练诊脉，并且可以使得中医师在远端就能够进行中医诊疗，有如病人就在身边。相关专利技术专利申请：MEMS液压传触的脉诊三部九侯信息自动获取和识别装置和方法。申请号201310126155.5
技术实现思路
本专利技术为心动脉应脉诊训练装置及方法，能够实现远程复现受试者诊断数据，联合心电信号与脉搏波波动信息还原心泵工作状态与脉搏波波动。让中医医师能够远程平脉并感受受试者的局部生理特征。并且通过物联网技术实现云端信息区域化分类与不同结构下的聚类数据分析。一.理论依据影响脉搏波形成的因素主要有心脏搏动力度，血管硬度，血流量，温度等信息。心脏每搏输出量为70ml，但是平均到一只手臂上的血流量就仅有每搏5ml；血管硬度与脉搏波传导速度呈正相关，温度与血流量呈负相关。液压隔膜泵可以调节到与心脏泵血状态相似的工作模式，压缩时间0.3秒，复位时间0.5秒，压缩时间与复位时间在一定频率范围下保持定比例。影响心泵工作参数主要有频率与心输出量，心电信号可以调整心泵工作频率，脉搏波信号提取的位、数、形、势属性反馈信息调整心泵的每搏输出量以及通过MEMS脉搏波调控系统对单独使用心泵调控无法实现的脉搏波波形进行进一步的调整，通过反馈调节系统实现脉搏波的仿真复现。脉诊训练手接收到的信号有脉搏波位、数、形、势属性信息，心电、脉搏波传导速度、光电指容积描记波等。脉形，脉势等与脉搏波传导速度有一定的关联性。在仿真时由于目前还没有完全符合人生理血管特性的仿生材料，在物理特性的测量上会出现一些偏差，导致相同的脉搏波下测量得到的脉搏波传导速度有差异，所以需要通过设计脉搏波部分属性的变化与脉搏波传导速度变化量之间的关系方程，通过换算对脉搏波传导速度进行间接测量。由于中医平脉本身得不出脉搏波传导速度，所以此法即可以保证不影响中医师的在脉诊训练手上得到的脉诊指端感觉，又可以在容许误差范围内获取准确的脉搏波传导速度信息。诊法中讲尺肤温度可以表示体内寒热状况，双加热器充分模拟了随着人体血液循环而布散的热平衡状态，及其局部肌肉做功形成的热量分布方式，将人体不同状态下尺肤寒热情况复现到脉诊训练手上。人体发热时，发热源常常不止一处，运动情况下热源在肌肉，感染发热的热源往往通过体温调定点进行调节，通常血液温度要比尺肤表面测量获取温度高8-10摄氏度。在设计脉诊训练手动脉表面皮肤以及筋膜层的过程中，需要将仿生材料的导热性与人体皮肤及皮下组织的导热性差异进行换算。同时为了保持尺肤温度的均匀，于是在模拟温度时使用两套温控装置，可以使得仿真效果接近与实际情况。二.设计方案本专利技术专利将影响到脉搏波位、数、形、势属性的因素进行仿生设计，通过远程遍诊获取的生理信息传入脉诊训练手控制接收端，实现采集信息的模拟复现。设计思路概括如下：装置分为信号接收控制系统、隔膜泵及其驱动电路、MEMS脉搏波调控系统、温度控制系统、反馈系统与仿生模拟手模型。装置接收远端受试者传来的遍诊信转换控制相应的隔膜泵、MEMS脉搏波调节系统与温度控制电路。信号接收控制系统同时接收脉诊训练手上部息，将对应的信号分别传入信号接收控制系统，传入信号经过放大、分内置感受器反馈信息，持续进行负反馈调节，使得反馈系统采集到的脉诊训练手脉搏波动状态与远端受试者采集得到的数字信息一致。实现物联网层面上的信息远程复现。后期普及之后还会运用云计算建立区域化，条件化群体中医遍诊信息库，用于流行病学分析，针对不同人群做区域性健康指南。隔膜泵驱动电路采用心电发生器触发。控制端传入的标准心电信号脉冲放大后驱动隔膜泵泵出仿血液流体，不同的心电信号产生的心泵工作模式不同，对应相应的脉搏波的搏动特征也有差异。初期调试准确的话，不需要MEMS脉搏波调控系统进一步调控，便可以输出合适的脉搏波。当反馈元件检测到脉诊训练手上产生的脉搏波位、数、形、势属性与控制端远程传入的信号有差异时，便通过MEMS脉搏波调控系统做进一步调控，使脉诊训练手上采集得到的脉搏波位、数、形、势属性与远程信号的一致。在没有控制信号输入的情况下，内置标准心电发生器作为信号源触发驱动电路驱动隔膜泵模拟心脏泵血。信号控制隔膜泵压缩时间0.3秒，复位时间0.5秒，压缩时间与复位时间在一定频率范围下保持定比例。随着频率的加快，压缩时间与复位时间比值会略微增高。隔膜泵出口端安装单向仿生瓣膜，瓣膜具有柔性单向流通自动开合功能，泵出流体时，瓣膜承受正向压力，被液体冲击打开，泵出期末仿生脉管内压力高于隔膜泵，流体回流，仿生瓣膜处于负压状态，锥形口关闭，仿血液流体回流冲击反弹形成重搏波。通过调节瓣膜的静止状态下球面膜的张角，可以调节重搏波的大小，反应在压力脉图上便是重搏波的高度，如图4所示。设计隔膜泵输出液体每搏5ml，当心率在60-90次/分钟内变化时，心率与供血量关系为弱相关，当心率上升至本文档来自技高网...

【技术保护点】
本专利技术专利为心动脉应脉诊训练装置及方法。装置由信号接收控制系统、隔膜泵及其驱动电路、MEMS脉搏波调控系统、温度控制系统、反馈系统与仿生模拟手模型组成。隔膜泵为仿心隔膜泵，内有仿动脉瓣隔膜装置，可模拟重搏波。控制端传入的标准心电信号脉冲放大后驱动隔膜泵泵出仿血液流体，压缩时间0.3秒，复位时间0.5秒，压缩时间与复位时间在一定频率范围下保持定比例。随着心率的加快，压缩时间与复位时间比值会略微增高。通过隔膜泵控制系统对泵的频率，脉冲输出功等参数进行实时调节。实现模拟心脏泵血模式。

【技术特征摘要】
1.一种心动脉应脉诊训练装置，其特征在于，装置由信号接收控制系统、隔膜泵及其驱动电路、MEMS脉搏波调控系统、温度控制系统、反馈系统与仿生模拟手模型组成，隔膜泵为仿心隔膜泵，仿心隔膜泵采用心电触发器触发工作并在仿生动脉脉管处形成脉搏波波形，内有仿动脉瓣隔膜装置，模拟脉搏波波形上的重搏波；控制端传入的标准心电信号脉冲放大后驱动隔膜泵泵出仿血液流体，压缩时间与复位时间在正常人的标准频率范围下保持定比例，设置隔膜泵的标准压缩时间为0.3秒，标准复位时间为0.5秒，而随着心率的加快，压缩时间与复位时间比值会增高；通过隔膜泵控制系统对泵的频率，脉冲输出功进行实时调节，实现模拟心脏泵血模式；所述标准心电触发器信号模型为内部存储的标准心电信号触发，形成标准的具有位、数、形、势四种属性的脉搏波波动；通过这四种属性的参数结构组合，能够模拟28脉及各种相兼脉的脉搏波动；当需要模拟远端受试者信号时，控制端调整优先级接收来自检测端传入的心电信号，通过心电触发驱动电路控制仿心隔膜泵工作频率与脉冲泵血时间分数，通过脉搏波位、数、形、势属性信息调整每搏功以及每搏输出量，并对脉搏波位、数、形、势属性信息的采集与反馈，进一步控制MEMS脉搏波调控系统，实现脉搏波位、数、形、势属性信息的远程仿生复现；其中所述MEMS脉搏波调控系统设置有步进电机控制系统控制仿生硅胶脉管装置，在心泵调节无法满足位、数、形、势信息与输入信号完全匹配的情况下，利用MEMS调控系统进行调控并形成输入信号一致的具有位、数、形、势四种属性的脉搏波波动，其中轴向电机控制仿生血管的轴向张力，调节脉搏波的紧张度；纵向电机控制脉管浮中沉三部位置；动静脉短路支控制系统与仿毛细血管控制系统实现对脉搏波波形以及脉势进行调整，桡动脉取脉处表面装设同步压力传感器对压力进行测量并反馈信号，当脉诊训练手上的传感器压力值与输入信号值不一致的时候，反馈信号驱动电机调整，直到脉诊训练手上的采集压力与输入信号一致。2.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛欣，杨学智，牛婷立，芦煜，
申请(专利权)人：牛欣，杨学智，牛婷立，
类型：发明
国别省市：