CN103300835B - 一种高精度人体脉动测量系统 - Google Patents
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Abstract
一种高精度人体脉动测量系统，由底座、三探头、应变式力传感器，气囊以及数据采集和处理系统组成；三个应变传感器分别位于不同位置的三个探头上，主要测量寸、关、尺三处位置的脉动，探头透过柔性梁和夹具安装底座上，其相对位置可微调；气囊处在探头下方，安装在底座底部，可通过加压模拟最佳取脉压力，将四个应变片按全桥连接，可以测得人体不同部位的脉动信号。人体取脉点在测试时与底座相对固定，各应变传感器通过导线与数据采集和处理系统连接，该测量系统可以精确测量微小振动源的扰动力，测量的精确度高。
Description
技术领域
本发明涉及一种高精度人体脉动测量系统，可用于对人体寸关尺三处的脉搏的振动信号进行动态测量。
背景技术
我国是中医脉诊技术的发源地，在中医理论中大部分的诊断方法都是以脉诊技术为依据的，通过它可以了解患者的病情、掌握病因、确定治疗方案预测等。由此可见，脉诊技术在中医四诊中占有非比寻常的位置。早在公元三世纪，《脉经》著作就在我国问世，这是中医脉学史上的重要标志，同时也是最早的有文字记载的脉学著作。在我国传统的医学治疗中，脉诊是其中尤为重要的一种方法，它经过积累望、闻、问、切四诊所得的临床信息，进行综合整理分析，其记载详细，应用长远，从而可以得到比较准确、全面的诊断。医学上认为的脉诊技术是指医生通过手指接触病人的血管，感觉血管中脉象的搏动情况，掌握病因，诊断病情的方法。
许多研究者可能会认为心电也是研究心血管系统的，对心电信号的处理和分析已经足够了。然而心电信号反映的是人体的生物电信息。通过分析脉搏的压力波动这一物理信号，医生能够发现心电信号所发现不到的信息。脉诊不仅是探知心血管系统的生理病理征象，它还能对人体其它器官生理病理状态进行解读。不仅如此，传统的中医脉诊还能够精确地推断疾病的部位和病变程度，同时它也是联合国卫生组织推崇的不流血、无创、无损伤、无痛苦、无副作用、便利的医疗手段。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种高精度（精度优于10-3N）人体脉动测量系统，该测量系统可以测量人体脉搏跳动过程中，精确测量微小振动源的扰动力，测量的精确度高。
本发明要解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高精度人体微振动测量系统，包括底座、竖直方向安装的、夹具、应变传感器、以及数据采集和处理系统；振动源与探头接触，引起柔性梁发生应变，其中柔性梁通过二个螺栓压紧，夹具通过可调紧螺丝与底座顶部连接，保持竖直方向左右10°的调节范围；柔性梁采用弹性系数适合的某型号弹簧钢，其可多次利用数远超过当前生物薄膜的脉搏测量系统。
本发明与现有技术相比的优点在于：
（1）本发明测量系统在测量人体脉搏跳动过程中，能够精确测量微小振动源的扰动力，测量的精确度高。
（2）现在已经研制出来的并普遍应用的脉诊设备，大多采用PVDF生物薄膜，由于其与皮肤直接接触，易受油脂腐蚀，使其使用寿命太短，低频效果差，本发明产生应变的材料不与皮肤直接接触，并由于悬臂梁材料的弹性特性使用寿命较长，可重复利用次数多，且由于采集设备的高精度性可保持脉图真实清晰；
（3）在脉图清晰的前提下，该机构通过反馈控制气囊达到压力可调，干扰减少，适用于不同人群都在最佳取脉压力下诊脉。
（4）本发明通过三个夹具的可调节性，及气囊的存在，可适用于绝大部分的脉诊者不同部位诊脉的需求。
附图说明
图1为本发明的结构示意图（底座（2）顶部锁死状态）；
图2为本发明的结构示意图（底座（2）顶部打开状态）；
图3为不同人测量得到的脉搏信号；
图4为不同人测量得到的脉搏信号。
具体实施方式
如图1、2所示，本发明的高精度人体脉动测量系统，包括：数据采集和处理系统1、底座2、气囊3、第一夹具4、第二夹具5、第三夹具6、全桥应变片7、柔性梁8和三个探头9；三个沿竖直方向安装的第一夹具4、第二夹具5和第三夹具6通过可调节螺栓安装在底座1上，使数据采集和处理系统1、底座2和气囊3能够通过手动上下移动；三个全桥应变片7、三个柔性梁8和三个探头9组成三个相同的应变传感器，其中柔性梁8为两头宽，中间窄的形状，全桥应变片7贴在柔性梁8窄处上下各两片，通过连线构成全桥回路，三个探头9安置在三个柔性梁8前端，通过第一夹具4、第二夹具5和第三夹具6固定在底座上2，人体寸、关、尺三处与探头接触，引起柔性梁8发生应变，其中柔性梁8通过二个螺栓被第一夹具4、第二夹具5和第三夹具6压紧，第一夹具4、第二夹具5和第三夹具6通过可调紧螺丝与底座2顶部连接。第一夹具4、第二夹具5和第三夹具6按人体寸关尺位置，类似地分布在底座2上；气囊3固定于底座2底部，并受数据采集和处理系统1反馈控制，调节气囊3内部压力，并以全桥应变片7的信号为反馈信号，使压力保持任意恒值；工作过程中，受测人腕部放置于气囊3上，三个探头9通过第一夹具4、第二夹具5和第三夹具6接触人体手臂寸、关、尺三处位置，气囊3覆盖在整个底座2底部起承托手臂的作用，与探头9不接触，并通过全桥应变片7的应变数值反馈调节，对手腕提供适当的压力，使三个探头9压力维持在最佳取脉压力。
如图1所示，本发明底座2的顶端可开合，底部和顶部分通过门页相连接，顶部放下时可保证探头9正好接触人体寸关尺三处，且顶部放下后能保证底座2的底部与顶部保持锁死状态。第一夹具4、第二夹具5和第三夹具6限制在底座2顶端上，会随着顶端的开合而抬起或压住人体受测部位，在垂直的方向上的自由度可随意调节，人体受测部位与探头9接触时，引起柔性梁8发生应变，柔性梁8通过第一夹具4、第二夹具5和第三夹具6压紧，第一夹具4、第二夹具5和第三夹具6通过可调紧螺丝与底座顶部连接，并保持竖直方向左右10°的调节范围，可对受测的具体位置进行微调，柔性梁8采用弹性系数适合的某型号弹簧钢，其可多次利用数远超过当前生物薄膜的脉搏测量系统，使用寿命远远大于生物薄膜。探头9结构为外部硅胶包裹内部为硬木，模拟中医诊脉时的手指指尖，形状为上宽下窄的半椭球体，硅胶弹性模拟人类手指皮肤弹性。
数据采集和处理系统1由数据采集箱和计算机组成，数据采集箱将传感器得到的电压信号转化为数字信号，并通过数据线输入到计算机中，计算机将数字信号进行分析和运算，最终得到微小振动力（精确度可达到10-3N）的信号。
气囊3位于底座2底部，工作时托住受测人腕部，工作时，首先要检查安装的由全桥应变片7、柔性梁8和探头9组成的传感器信号是否正常，制造微小振动，使探头9受到扰动，产生电压信号，该电压信号通过数据采集和处理系统1转化为微小应变信号，以此为基础可以准确分析出微小振动源的振动特性是否正常。然后，对由全桥应变片7、柔性梁8和探头9组成的传感器进行标定，使用力锤对探头9进行敲击，通过力锤的力信号和通过数据采集处理系统1得到的电压信号，得到相应的灵敏度系数k，将其与电压信号相乘后可以得到有效载荷的力信号，用于具体的人体测试。
在运行的状态时，将手腕放在底端的气囊3上，手腕的鱼际线与底部的标记线对齐即可，关闭底座2顶端时，整个底座2也将锁死，三个探头9将分别采集寸关尺三处振动信息，并可通过调节第一夹具4、第二夹具5和第三夹具6对具体受测部位进行微调，此时柔性梁8也将处在受力状态，处于预紧状态，现在打开数据采集和处理系统1，开始采集信号，采集30-60s不等，保证整个结构在测量过程中不受到额外的干扰。采集结束后就可以实时得到如图3、图4的脉搏信号图。
图3、图4分别为不同人在相同的试验条件下的脉搏振动信号。
本发明未详细阐述部分属于本领域公知技术。
以上所述，仅为本发明部分具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种高精度人体脉动测量系统，其特征在于包括：数据采集和处理系统(1)、底座(2)、气囊(3)、第一夹具(4)、第二夹具(5)、第三夹具(6)、全桥应变片(7)、柔性梁(8)和三个探头(9)；沿竖直方向安装的第一夹具(4)、第二夹具(5)和第三夹具(6)通过可调节螺栓安装在底座(2)上，通过手动可调节螺栓使数据采集和处理系统(1)、底座(2)和气囊(3)能够上下移动；三个全桥应变片(7)、三个柔性梁(8)和三个探头(9)组成三个相同的应变传感器，其中柔性梁(8)为两头宽，中间窄的形状，全桥应变片(7)贴在柔性梁(8)窄处上下各两片，通过连线构成全桥回路，三个探头(9)安置在三个柔性梁(8)前端，通过第一夹具(4)、第二夹具(5)和第三夹具(6)固定在底座(2)上，人体寸、关、尺三处与探头接触，引起柔性梁(8)发生应变，其中柔性梁(8)通过二个螺栓被夹具(4)(5)(6)压紧，夹具(4)(5)(6)通过可调紧螺丝与底座(2)顶部连接；所述第一夹具(4)、第二夹具(5)和第三夹具(6)按人体寸关尺位置，类似地分布在底座(2)上；气囊(3)固定于底座(2)底部，并受数据采集和处理系统(1)反馈控制，调节气囊(3)内部压力，并以全桥应变片(7)的信号为反馈信号，使压力保持任意恒值；工作过程中，受测人腕部放置于气囊(3)上，三个探头(9)通过第一夹具(4)、第二夹具(5)和第三夹具(6)接触人体手臂寸、关、尺三处位置，气囊(3)覆盖在整个底座(2)底部起承托手臂的作用，与探头(9)不接触，并通过全桥应变片(7)的应变数值反馈调节，对手腕提供适当的压力，使三个探头(9)压力维持在最佳取脉压力。
2.根据权利要求1所述的一种高精度人体脉动测量系统，其特征在于：所述探头(9)结构为外部硅胶包裹内部为硬木。
3.根据权利要求1所述的一种高精度人体脉动测量系统，其特征在于：所述底座(2)分为底部和顶部两个部分，底部和顶部分通过门页相连接，顶部放下时可保证探头(9)正好接触人体寸关尺三处，且顶部放下后能保证底座(2)的底部与顶部保持锁死状态。
4.根据权利要求1所述的一种高精度人体脉动测量系统，其特征在于：所述柔性梁(8)的材料为弹簧钢。
5.根据权利要求1所述的一种高精度人体脉动测量系统，其特征在于：振动源与探头(9)接触，引起柔性梁(8)发生应变，其中柔性梁(8)通过二个螺栓被夹具(4) (5)(6)压紧，夹具(4)(5)(6)通过可调紧螺丝与底座顶部连接，保持竖直方向左右10°的调节范围。
6.根据权利要求1所述的一种高精度人体脉动测量系统，其特征在于：所述探头(9)需要模拟中医诊脉时的手指指尖，形状为上宽下窄的半椭球体。
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