CN112530253B - 一种人体脉象模拟装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种人体脉象模拟装置，包括收缩压产生装置、仿生弹性管、舒张压产生装置、伺服驱动功放与驱动信号发生器；仿生弹性管分别连接收缩压产生装置和舒张压产生装置，收缩压产生装置和舒张压产生装置均与伺服驱动功放信号连接，伺服驱动功放与驱动信号发生器信号连接；本申请所设计的人体脉象模拟装置能够模拟中医中不同特征的脉象，方便中医教学过程中提供不同脉象特征更真切的触觉体验。
Description
技术领域
本发明属于医疗教学仪器，特别涉及一种人体脉象模拟装置，可根据不同需要模拟出不同脉象的弹性变形，实现脉象的触觉再现。
背景技术
心脏的一个跳动周期起源于窦房结，窦房结的激动首先传导到右心房，通过房间束传到左心房，形成心电图上的P波。P波代表了心房的激动，前半部代表右心房激动，后半部代表左心房的激动。激动完成后是心房开始除极至心室开始除极。再然后是左右心室肌除极等。因此人体血管内部的脉搏是由心室加压和心房减压共同形成的压力波动。
西医有各种生物切片，图片，影像资料等提供直观听觉、触觉、视觉感受，有利于学习、交流、诊断。中医诊脉作为重要的手段，如果能够有效的、直观的感受能更好地供学习、交流、诊断。由于无法将医疗书籍中描述的脉象与实际人体脉象映射，难以做到理论与实践结合，现有的脉象模拟装置在模拟方法和实现手段上相对简单，难以准确的实现脉象的再现。如何设计出一款较好的临床脉象触觉仿真则能使学生在无风险的情况下亲身感受特征脉象、学习临床技能尤为重要。
发明内容
为了解决现有技术中存在的不足，本申请提出了一种人体脉象模拟装置，能够模拟中医中不同特征的脉象，方便中医教学过程中提供不同脉象特征更真切的触觉体验。
本发明所采用的技术方案如下：
一种人体脉象模拟装置，包括收缩压产生装置、仿生弹性管、舒张压产生装置、伺服驱动功放与驱动信号发生器；仿生弹性管分别连接收缩压产生装置和舒张压产生装置，收缩压产生装置和舒张压产生装置均与伺服驱动功放信号连接，伺服驱动功放与驱动信号发生器信号连接。
进一步，收缩压产生装置与舒张压产生装置之间的仿生弹性管内装有单向阀，确保内部液体的单向流动性。
进一步，所述收缩压产生装置用于模拟心脏收缩时动脉内部的压力上升过程，舒张压产生装置用于模拟心脏舒张时血液的回流，仿生弹性管模拟动脉血管；通过收缩压产生装置与舒张压产生装置的相互配合，模拟心室与心房对血管内血压的提升和释放作用，从而实现血管内真实压力波的再现。
进一步，所述驱动信号发生器分别为收缩压产生装置和舒张压产生装置提供驱动电压；所述驱动信号发生器发出的驱动电压经过伺服驱动功放进行功率放大后，分别驱动收缩压产生装置和舒张压产生装置。
进一步，所述收缩压产生装置和舒张压产生装置均采用宽频带伺服泵作为动力源。
进一步，在仿生弹性管的外部套装有仿生生物体表皮肉结构，仿生生物体表皮肉结构对仿生弹性管内部压力波起到过滤、修正作用。
进一步，所述仿生生物体表皮肉结构和仿生弹性管均采用高分子有机材料。
进一步，所述仿生生物体表皮肉结构为一种囊状结构，仿生生物体表皮肉结构内填充半流体高分子材料；通过调节仿生生物体表皮肉结构充填厚度与压力的调节，实现对不同人群皮肉软组织的模拟。
本发明的有益效果：
本申请所设计的一种人体脉象模拟装置，通过收缩压产生装置与舒张压产生装置相互配合，在仿生弹性管中产生具有典型特征的压力脉动，该脉动在仿生弹性管和仿生生物体表皮肉结构的过滤、修正作用下，最终产生可被人触觉感知的脉象。通过仿生生物体表皮肉结构厚度和内部应力的调整，可以使滤波、修正作用更加精确。
附图说明
图1是本发明的总体组成图；
图2是本发明控制流程图；
图中，1、收缩压产生装置，2、仿生弹性管，3、仿生生物体表皮肉结构，4、舒张压产生装置，5、伺服驱动功放，6、驱动信号发生器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示的一种人体脉象模拟装置，包括收缩压产生装置1、仿生弹性管2、仿生生物体表皮肉结构3、舒张压产生装置4、伺服驱动功放5与驱动信号发生器6。仿生弹性管2分别连接收缩压产生装置1和舒张压产生装置4，且在收缩压产生装置1与舒张压产生装置4之间的仿生弹性管2内装有单向阀，确保内部液体的单向流动性。在仿生弹性管2的外部套装有仿生生物体表皮肉结构3；收缩压产生装置1和舒张压产生装置4均与伺服驱动功放5信号连接，伺服驱动功放5与驱动信号发生器6信号连接。
收缩压产生装置1和舒张压产生装置4分别用于模拟心脏的心室和心房，仿生弹性管2模拟动脉血管；更具体地，收缩压产生装置1用于模拟心脏收缩时动脉内部的压力上升过程。舒张压产生装置4用于模拟心脏舒张时血液的回流，从而使仿生弹性管2内的压力波动与实际心脏搏动一个周期内在血管内产生的压力变化情况相似；可以调节仿生弹性管2内的液体密度来模拟不同人体的血液情况。
如图2，由于驱动心脏运行的电信号决定了心房和心室的激动与除极，在本实施例中，由驱动信号发生器6为收缩压产生装置1和舒张压产生装置4提供驱动电压，驱动信号发生器6发出的驱动电压经过伺服驱动功放5进行功率放大后，分别驱动收缩压产生装置1和舒张压产生装置4。驱动信号发生器6与伺服驱动功放5能够以任意实际心电图为参照产生相似的驱动电压信号，分别驱动收缩压产生装置1和舒张压产生装置4产生相应的脉动压力波。
在本实施例中，由于驱动电压在短时间内有明显起伏，是一个复杂的高频复合信号，因此收缩压产生装置1和舒张压产生装置4需要在短时间内实现不同形式的加载与卸载，因此本发明中收缩压产生装置1和舒张压产生装置4均采用宽频带伺服泵作为动力源，且宽频带伺服泵均为仿生弹性管2内的液体提供动力。
人实际切脉时所感知的脉象并不是血管本身的压力脉动变形，而是血管脉动变形经过生物体表皮肉结构滤波、修正后的脉动变形。本发明中生物体表皮肉结构滤波结构包括仿生弹性管2和仿生生物体表皮肉结构3。仿生生物体表皮肉结构3和仿生弹性管2均采用高分子有机材料。仿生生物体表皮肉结构3为一种囊状结构，仿生生物体表皮肉结构3内填充有半流体高分子材料。
当本发明用于脉象训练时，只需通过控制收缩压产生装置1与舒张压产生装置4产生与中医二十六脉描述特征相符的脉象压力波动即可。用于实际脉象模拟时，还可以通过调节仿生生物体表皮肉结构3充填厚度与压力的调节，修正软组织过滤效果，实现不同人群皮肉软组织的模拟，达到更好的脉象重现效果。
图2为本发明控制流程图，由驱动信号发生器6产生两路特定的驱动电压信号，两信号经伺服驱动功放5进行放大后，分别用于驱动收缩压产生装置1与舒张压产生装置4，使仿生弹性管内产生特定的压力脉动，该压力脉动通过仿生弹性管2与仿生生物体表皮肉结构3的传递后，最终在装置的仿生生物体表皮肉结构外表面产生触觉可感知的脉象。
以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种人体脉象模拟装置，其特征在于，包括收缩压产生装置（1）、仿生弹性管（2）、舒张压产生装置（4）、伺服驱动功放（5）与驱动信号发生器（6）；仿生弹性管（2）分别连接收缩压产生装置（1）和舒张压产生装置（4），收缩压产生装置1和舒张压产生装置4均与伺服驱动功放（5）信号连接，伺服驱动功放（5）与驱动信号发生器（6）信号连接；
收缩压产生装置（1）与舒张压产生装置（4）之间装有单向阀，确保内部液体的单向流动性；
所述驱动信号发生器（6）分别为收缩压产生装置（1）和舒张压产生装置（4）提供驱动电压；所述驱动信号发生器（6）发出的驱动电压经过伺服驱动功放5进行功率放大后，分别驱动收缩压产生装置（1）和舒张压产生装置（4）；
在仿生弹性管（2）的外部套装有仿生生物体表皮肉结构（3），仿生生物体表皮肉结构（3）对仿生弹性管（2）内部压力波起到过滤、修正作用；
所述仿生生物体表皮肉结构（3）为一种囊状结构，仿生生物体表皮肉结构（3）内填充半流体高分子材料；通过调节仿生生物体表皮肉结构（3）充填厚度与压力的调节，实现对不同人群皮肉软组织的模拟；
所述收缩压产生装置（1）用于模拟心脏收缩时动脉内部的压力上升过程，舒张压产生装置（4）用于模拟心脏舒张时血液的回流，仿生弹性管（2）模拟动脉血管；通过收缩压产生装置（1）与舒张压产生装置（4）的相互配合，模拟心室与心房对血管内血压的提升和释放作用，从而实现血管内真实压力波的再现；
所述收缩压产生装置（1）和舒张压产生装置（4）均采用宽频带伺服泵作为动力源。
2.根据权利要求1所述的一种人体脉象模拟装置，其特征在于，所述仿生生物体表皮肉结构（3）对仿生弹性管（2）均采用高分子有机材料。
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