CN102106725A - 光电与压力融合的中医脉象传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可以从桡动脉处获取脉象的强度、趋势、形状、宽度、血流变化和脉搏波参数的光电与压力融合的中医脉象传感器。它是由封装光电器件的屏蔽壳、弹性梁、压力应变片和传感器外壳组成的，封装光电器件的屏蔽壳连接弹性梁，弹性梁分别连接压力应变片和传感器外壳，在屏蔽壳内设置包括红外发射管阵列和红外接收管阵列的光电传感阵列，红外发射管阵列和红外接收管阵列的中间设置隔板。本发明以无创伤的方式获取脉象数据，反映了血流变化，方便定位、提高传感器描述能力、提高传感器检测效率、体积小、集成度高。

Description

光电与压力融合的中医脉象传感器

(一)技术领域

本发明涉及光电技术，具体说就是一种光电与压力融合的中医脉象传感器。

(二)背景技术

脉诊是中医四诊之一，在中医四诊中占有非常重要的地位。中医脉诊通常的做法是中医师用手指触压患者寸口桡动脉处，通过手指施加浮、中、沉等不同的压力来感受患者脉搏波的变化。对应于浮、中、沉等压力而产生的一系列的包含了脉搏的位置、强弱、趋势、形状、宽度和节律等信息的脉搏波，我们称之为脉象。通过脉象信息，中医就可以了解病人的生理状态。但是长期以来，中医理论对于这些脉象的描述都是采用自然现象比喻的方法，然而这种描述方法存在很大的主观性，造成了脉象的概念非常笼统、模糊，使诊断的过程难以再现，并且很难学习和掌握。为了解决传统中医脉诊的缺点，多年以来，许多研究工作者在脉诊的客观化方面做出了不懈的努力。中医脉诊的客观化的关键是高质量脉象信号的获取。随着传感器技术的不断进步，已经设计出了越来越多的脉象传感器，现有的中医脉象仪或脉象采集传感器主要采用压力传感器。通过对已有的脉象传感器的对比研究发现了一些十分关键亟需解决的问题：第一、用脉象传感器检测桡动脉的脉象时，单点式传感器很难确定桡动脉的中心位置，导致每次采集到的脉象信号不一定是最强点，脉象数据缺乏稳定性和可比性。第二、压力传感器虽然能模拟中医师手指把脉的触觉，但只能获取到皮肤表面震动的信息，导致获取的信息不够全面。第三、现在也有很多采用光电传感器来获取脉象，光电传感器具有较高的分辨率，灵敏度高，但是由于光电传感器不能获取脉象的“浮中沉”和“虚实”等信息，也存在很大的局限性。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种可以从桡动脉处获取脉象的强度、趋势、形状、宽度、血流变化和脉搏波参数的光电与压力融合的中医脉象传感器。

本发明的目的是这样实现的：它是由封装光电器件的屏蔽壳、弹性梁、压力应变片和传感器外壳组成的，封装光电器件的屏蔽壳连接弹性梁，弹性梁分别连接压力应变片和传感器外壳，在屏蔽壳内设置包括红外发射管阵列和红外接收管阵列的光电传感阵列，红外发射管阵列和红外接收管阵列的中间设置隔板(7)。所述的红外接收管阵列(6)，用于定位脉搏的中心和检测中医理论中的脉宽。所述的压力应变片(3)，可一次性获取压力脉象信号及传感器与桡动脉的接触压力值，能够获取比单一光电传感器更丰富的脉象数据。

本发明一种光电与压力融合的中医脉象传感器，以无创伤的方式获取脉象数据，它具有以下特点：1.反映了血流变化。本发明利用反射式红外光电传感元件来获取脉象信息，由于红外发射管发出的红外光可以穿透皮肤到达血管，通过红外光穿透皮肤的能力感测血管中血流量的变化，从而获取更加丰富的脉象信息。2.方便定位。本发明采用红外传感阵列的方式来获取脉象，增加了传感面积，可以获取脉宽信息，并可通过阵列中各单元的信号强弱来判断传感器是否位于桡动脉的中心位置。3.提高了传感器的描述能力。利用来自光电和压力传感单元的信息进行互补，可以更全面、准确地描述脉象，减少识别时的不确定性，提高描述的正确性和全面性，避免了单一传感器的局限性。4.提高了传感器的检测效率。由于光电传感单元与压力传感单元的结构分布和信息采集是并行的，这与应用各单独传感器的串行结构相比，显著地提高了检测速度。5.体积小，集成度高。传感器接触桡动脉部分只有光电传感阵列的屏蔽壳，大小与人的手指尖相仿，便于把多个本传感器组合起来应用。

(四)附图说明

图1为本发明的总体结构图；

图2为本发明的光电传感阵列的平面结构示意图；

图3为本发明的光电传感阵列的横截面结构示意图；

图4为本发明的光电传感阵列检测脉象的原理示意图；

图5为本发明的压力应变片的电路图。

(五)具体实施方式

下面结合附图举例对本发明作进一步说明。

实施例1：结合图1、图2，本发明一种光电与压力融合的中医脉象传感器，它是由封装光电器件的屏蔽壳(1)、弹性梁(2)、压力应变片(3)和传感器外壳(4)组成的，封装光电器件的屏蔽壳(1)连接弹性梁(2)，弹性梁(2)分别连接压力应变片(3)和传感器外壳(4)，在屏蔽壳(1)内设置包括红外发射管阵列(5)和红外接收管阵列(6)的光电传感阵列，红外发射管阵列(5)和红外接收管阵列(6)的中间设置隔板(7)。所述的红外接收管阵列(6)，用于定位脉搏的中心和检测中医理论中的脉宽。所述的压力应变片(3)，可一次性获取压力脉象信号及传感器与桡动脉的接触压力值，能够获取比单一光电传感器更丰富的脉象数据。

实施例2：结合图1-图5，本发明一种光电与压力融合的中医脉象传感器，是一个融合光电与压力的复合型中医脉象传感器，分为两大部分：光电传感单元和压力传感单元。如图1所示，本发明由屏蔽壳(1)、弹性梁(2)、压力应变片(3)、传感器外壳(4)、红外发射管阵列(5)和红外接收管阵列(6)组成。光电传感器单元是由一列红外发射管，一列红外接收管和一个屏蔽壳组成，如图2所示，左边是9个红外发射管排成一列(5)，右边是9个红外接收管排成一列(6)，红外发射管和接收管被固定在三面密封的屏蔽壳(1)的顶部，屏蔽壳可以把红外发射管和接收管分开，防止红外发射管发出的光直接照到红外接收管上，而是要通过反射才能被红外接收管接收到。屏蔽壳的内部表面不光滑，并涂成黑色，减少红外光在壳体上的反射干扰。光电传感单元检测脉象的原理如图4所示，本发明采用特定波段的红外发射管和接收管，红外发射管发出的红外光照射到桡动脉处的皮肤上，一部分红外光被皮肤反射到红外接收管上，可以反映出桡动脉的震动信号，一部分红外光则穿透皮肤到达血管，可以反映血流变化情况。由于血液可以很好地吸收红外线，当流经桡动脉的血流量发生变化时，反射到红外接收管上的红外光也会随之发生变化，红外接收管会把这种变化转换成电流的变化，最终把脉象信号转换成了电信号。

本发明的压力传感单元由一个弹性梁(2)和四个压力应变片(3)组成。如图5所示，四个压力应变片组成Wheatstone桥路，Wheatestone桥是压力传感器中常用的电路，可以提高检测压力信号的灵敏度。当本中医脉象传感器放在桡动脉处，桡动脉的震动由光电传感器的外壳传导至弹性梁，导致弹性梁发生形变，并带动弹性梁上的压力应变片发生形变。压力应变片是一种敏感器件，发生微小的形变都会导致电阻的变化，且电阻的变化量与应变片的形变量是成正比的，于是在a、b端加上电压，当应变片发生形变时，c、d端的电压就会发生变化，最终把脉象信号转换成了电信号。

本发明一种光电与压力融合的中医脉象传感器，可以一次性获取两种不同的脉象信号，通过光电传感阵列可以更容易定位桡动脉的中心位置，同时还可以检测到指尖脉搏信号。由于光电与压力融合的中医脉象传感器体积小——大小和人的手指尖相仿，可以用三个独立的光电与压力融合的中医脉象传感器组合起来，实现同时检测寸、关、尺三路脉象信号。

Claims (1)

1.一种光电与压力融合的中医脉象传感器，它是由封装光电器件的屏蔽壳(1)、弹性梁(2)、压力应变片(3)和传感器外壳(4)组成的，其特征在于：封装光电器件的屏蔽壳(1)连接弹性梁(2)，弹性梁(2)分别连接压力应变片(3)和传感器外壳(4)，在封装光电器件的屏蔽壳(1)内设置包括红外发射管阵列(5)和红外接收管阵列(6)的光电传感阵列，红外发射管阵列(5)和红外接收管阵列(6)的中间设置隔板(7)。

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