本发明专利技术属于生物医学检测仪器领域，主要涉及一种脉搏精准检测系统。它包含一个前臂定位装置、三路信号采集装置、电源供给模块、压力监测控制模块、信号采集转换模块、信号处理与显示等模块，依据仿生学原理用机械手来精准模拟中医师三部九候切脉过程。其所用传感器为石墨烯电容微阵列柔性薄膜传感器，能较好地适应个体组织结构差异而与腕部皮肤组织良好接触，每个传感器可实时采集400路微阵列信号，极大地提高了信号横向与纵向的空间分辨率(0.4毫米)；它可将前臂肘、腕、掌的姿势调整并保持在最佳采集状态，三部同时采集，并能重复精准定位；它既能对28脉精准判读，又能进行微观脉象分析，并输出脉搏波的四维影像图、时域伪彩色地形图等。
【技术实现步骤摘要】
一种柔性、微阵列、三部位脉搏精准检测系统
本专利技术属于生物医学检测仪器领域，主要涉及一种柔性、微阵列、三部位脉搏精准检测系统。技术背景脉诊是我国传统医学中重要而最具特色的诊断方法之一，千百年来，为历代医家所推崇。但在西学东渐以来，由于其独特的理论表述及相对落后的传承方式，导致现在掌握诊脉技术并在临床上熟练应用的中医师越来越少。为了继承并发展 这一技术，使它在预防及临床医学中发挥应有的作用，从20世纪50年代起，我国的科技工作者就致力于脉诊客观化的研究，探究脉象的本质特征，通过建立特征模型、构造血流动力学方程、绘制脉象图等多种方式进行分析研究，按照循证医学思想在脉象的形成机制及其生理病理意义等方面取得了一些有益的成果。中医切脉是依靠医生指端的触觉、压觉、震动觉感受器来探测脉象局部及整体信息的，现代脉学理论通常用脉位、脉力、脉率、脉律、脉宽、脉长、流利度、紧张度等八维指标来描述刻画脉象特征，通过这八维指标来识别中医常见的28脉。二十多年来，脉象检测设备的发展取得了多方面的技术进步，但在核心技术层面并未获得实现实质性的突破，总体上依然存在一些较为严重的不足和缺憾，致使各类脉象检测设备在临床上难以获得医生的普遍认同，制约着脉象检测设备的推广应用，具体表现在如下八个方面:一是采集脉象信息的空间分辨率太低，信息数量严重不足，对脉长、脉宽、流利度、紧张度等指标的检测精度不够。目前大多数脉象仪为单触点式，在寸、关、尺的某一部位上只能采集一路信号，信息的空间分辨率大于4_，该类设备无法检测脉宽及脉长等信息；虽然也有部分阵列式脉象检测探头可以同时采集多路信号，但或者由于其集成度不高， 或者由于其核心材料固有的机械或电磁特性制约，而使单部探头在横向与纵向上分布的压力敏感单元数量依然有限，其脉象信息的空间分辨率大于等于1.5_(如专利申请号为 201010508173.6,200610119382.5,200820075107.2 的脉象检测设备)而临床实验表明，如果脉象检测探头的空间分辨率大于0.8mm，则系统对脉长、脉宽的检测精度过低而使它对部分有着重要诊断价值的脉型(如细脉、儒脉、微脉、弱脉、革脉、芤脉、紧脉等)进行识别判读时，则往往准确率太低而极易引发误诊。二是可重复性较差，对同一病人相隔一段时间(两小时内)进行多次检测，测量结果偏差较大，一致性不高。主要原因是检测设备缺乏精准定位装置，重复测量时，传感器在桡骨皮肤的几何位置出现一定的偏移，即使在同次测量时，由于手腕的轻微活动也会导致传感器相对位置发生偏离，使数据出现失真波动。三是稳定性、耐用性较低，不能较好地适用真实的临床环境。现有的阵列式脉象检测探头大部分由结构独立的分离式压力敏感单元通过机械连接组合而成，因其结构过于复杂精细而致连接脆弱，使其稳定性、抗冲击性、耐用性偏低；单触点式探头主要采用硅悬梁结构，其机械性能也较差，有些探头从桌面掉到地板上，就会出现内部结构损坏而不能正常工作。四是脉象检测探头的压力量程范围不足(通常在0~0.8千克力之间)，有时难以满足实际需求。五是脉象检测设备在测量时因个体局部组织差异而使传感器检测头不能与检测部位的表皮组织良好接触，采集信号严重失真。六是不能实现自动无级加压。七是多数脉象检测设备为单探头设计，不能同时独立控制采集寸、关、尺三部信号。八是大多数脉象检测设备不能对左右手同时测量，检测时间较长，效率不高。在本专利技术之前，查到的160多项同类专利及6种已商业化的脉象检测产品，技术上都存在上述的某些问题或不足。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的上述不足，提供一种可精准定位，传感器与皮肤软组织良好接触，可实时采集多路高分辨率阵列信号，三部独立操控的脉搏精准检测系统。为此，采用如下技术方案:一种柔性、微阵列、三部位脉搏精准检测系统(如图1所示)，由底座(1)、三个结构相同的传感器组件(5)、一个传感器组件支架(6)、一个前臂定位装置(2)、滑轨(3)、齿形卡带(4)、信号处理模块、信号采集转换模块与计算机组成；传感器组件与传感器组件支架紧固连接，传感器组件支架由螺钉固定在底座上；底座上的滑轨将前臂定位装置与底座相连，前臂定位装置可沿着滑轨左右移动；齿形卡带用螺钉固定在底座上，与其相配的卡销与前臂定位装置相连，当卡销下推时，卡销与齿形卡带咬合，将前臂定位装置锁定。传感器组件(如图3所示)由一个传感器(20)、自动加压装置与刚性弯臂梁(35) 相互连接而成，其特征是:传感器为石墨烯电容微阵列柔性传感器(如图8所示)，其感应端由石墨烯电容微阵列柔性薄膜(55)制作而成，紧贴在特柔性硅胶弧型衬垫(56)上，从而可使传感器与腕部表皮的软组织良好接触，感应端上排布MxN个压力敏感单元(57)，其中M 与N可取5~30之间的任意数值，通常取20，该传感器可采集高空间分辨率(<0.5mm)的阵列信号，石墨烯电容式压力传感器不仅灵敏度高且测量范围宽，其压力量程的最大值可达2.5千克力；由于石墨烯具有优异的力学、热学及电学性能，它不仅是已知材料中最薄的一种，还非常牢固坚硬，所以该传感器的稳定性、耐用性很高；三个结构相同的传感器组件并行工作，操作独立，可对寸、关、尺三个部位同时检测。自动加压装置(如图3所示)包含一端有圆帽(24)的刚性滑杆(21)，滑杆上套有弹簧(23)，弹簧靠近滑杆圆帽，将弹簧与滑杆的圆帽端插入一刚性直角导向管(25)的下端，然后用带有螺纹的管盖(22)将弹簧与滑杆圆帽固定在导向管的下端，滑杆的另一端与传感器(20)相连；从刚性直角导向管(25)的右端加入适量的刚性小球(26)，将带有螺纹的管盖(28)套在旋杆(29)上，再将圆形螺帽(27)固定在旋杆(29)左端，然后将圆形螺帽(27)与旋杆(29) —起从右端插入刚性直角导向管内，并用管盖(28)将螺帽与旋杆固定在导向管内；旋杆的另一端带有齿轮(30)，旋杆的齿轮与步进电机的齿轮咬合连接，最后将直角导向圆管、旋杆与步进电机固定在刚性弯臂梁(35)上，刚性弯臂梁可沿传感器组件支架的横梁(51)前后滑动，并用螺钉旋钮(33)来固定；当步进电机的齿轮顺时针旋转时，旋杆随其反向转动，旋杆推动圆形螺帽向内运动，螺帽向内运动时挤压直角导向圆管内的刚性小球，小球挤压直角导向圆管底端的刚性滑杆圆帽使刚性滑杆下移，带动传感器向下运动；步进电机的齿轮反转时，力学传导过程正好相反，传感器在弹簧的回复力作用下向上移动。前臂定位装置(如图2所示)由其刚性主体(10)、柔性肘垫(17)、柔性腕托(16)、 腕托升降控制单元(15)、两块掌托板(12)、转轴(11)、掌托板定位排杆(13)及排杆开关(14)组成，其刚性主体内部为空腔结构，柔性肘垫固定在刚性主体空腔后部，柔性肘垫由硅橡胶做成，刚性主体的前端上部通过转轴将两块掌托板固定在其上面，掌托板定位排杆一端以栓插结构与掌托板相连，将掌托板固定于预设的倾角上，另一端与排杆开关相连，排杆开关与刚性主体相连；柔性腕托与腕托升降控制单元相连，二者嵌入在刚性主体中部空腔内。腕托升降控制单元(如图5所示)包含一个电动马达(45)、一根中部带有齿轮的传导转轴(46)、一对相匹配工作的齿轮(47)和一个三态控制开关，电动马达与传导转轴通过齿本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种柔性、微阵列、三部位脉搏精准检测系统，包括信号采集模块、信号处理模块、计算机、刚性底座(1)，其特征在于：刚性底座(1)上至少有一套脉搏检测组件集，每套脉搏检测组件集包含一个前臂定位装置(2)、两条滑轨(3)、一条齿形卡带(4)、三个结构相同的传感器组件(5)及一个传感器组件支架(6)，其连接关系为：前臂定位装置(2)通过滑轨(3)与底座(1)相连；齿形卡带(4)的带条用螺钉固定在底座(1)上，与其匹配的卡销固定在前臂定位装置(2)的侧面上；传感器组件(5)与传感器组件支架(6)相连；传感器组件支架(6)与底座(1)相连。
【技术特征摘要】
1.一种柔性、微阵列、三部位脉搏精准检测系统，包括信号采集模块、信号处理模块、计算机、刚性底座(1)，其特征在于:刚性底座(1)上至少有一套脉搏检测组件集，每套脉搏检测组件集包含一个前臂定位装置(2)、两条滑轨(3)、一条齿形卡带(4)、三个结构相同的传感器组件(5)及一个传感器组件支架(6)，其连接关系为:前臂定位装置(2)通过滑轨(3) 与底座(1)相连；齿形卡带(4)的带条用螺钉固定在底座(1)上，与其匹配的卡销固定在前臂定位装置(2)的侧面上；传感器组件(5)与传感器组件支架(6)相连；传感器组件支架(6)与底座⑴相连。2.如权利要求1所述的脉搏检测装置，其特征在于，前臂定位装置由其刚性主体(10)、 柔性肘垫(17)、柔性腕托(16)、腕托升降控制单元(15)、两块掌托板(12)、转轴(11)、掌托板定位排杆(13)及排杆开关(14)组成，其连接关系为:刚性主体(10)的前端上部通过转轴(11)将两块掌托板(12)固定在其上面，掌托板定位排杆(13) —端以栓插结构与掌托板(12)相连，将掌托板固定于预设的倾角上，另一端与排杆开关(14)相连，排杆开关(14)与刚性主体(10)相连；柔性肘垫(17)用螺钉固定在刚性主体(10)上；柔性腕托(16)与腕托升降控制单元(15)相连，二者嵌入在刚性主体(10)的中部空腔内。3.如权利要求2所述的脉搏检测装置，其特征在于，腕托升降控制单元(15)包含一个电动马达(45)、一根传动转轴(46)、一对传动齿轮(47)和一个三态控制开关，电动马达(45)与传动转轴(46)通过传动齿轮(47)咬合相连，传动转轴上端用螺纹结构与腕托主体底部的传动螺帽(48)套接，传动螺帽(48)紧固在腕托主体底部，传动转轴下端用轴承结构固定在刚性主体(10)的内腔底面上，三态控制开关用螺钉固定在刚性主体(10)的侧面。4.如权利要求1所述的脉搏检测装置，其特征在于，传感器组件支架由两根带底座的刚性立柱(50)、两条刚性横梁(51)及紧固螺钉组成，刚性立柱(50)用螺钉固定在底座(1) 上，两条刚性横梁(51)横穿在刚性立柱(50)的上下凹槽(52)内，并用螺钉与刚性立柱(50)紧固。5.如权利要求1所述的脉搏检测装置，其特征在于，传感器组件由压力传感器(20)、自动加压装置、刚性弯臂梁(35)、四个紧固件(32)...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭福生，孙志敏，
申请(专利权)人：郭福生，
类型：发明
国别省市：
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