专利名称：中医脉象教学考试仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种中医脉象考试和教学系统，具体而言涉及一种具有无线发射主控台和多台无线接收模拟脉象分机的中医脉象教学考试仪。
背景技术：
目前国内已有中医教学用的脉象模拟装置，例如在专利号为01115054.8的发明专利提供的脉象模拟装置，该专利披露了发明人所研制的装置由人工血泵、仿真手臂、电磁阀控制系统、气体压缩机、人工血管、人工血浆、计算机构成，按照教学的顺序将二十八中脉象分男女老少、体质、以往病史等资料输入计算机，编制程序，用计算机程序控制教学用脉象模拟装置。
另外，发表在《中国中医药科技》2000年第7卷第2期的《中医脉象模拟系统的研制》一文阐述了论文作者所研制的中医脉象模拟系统的原理、硬件和软件实现。其所研制的脉象模拟系统，由电机和油泵组成液压系统、内部有一个容积腔的分配器，调节电机转速和控制电磁阀开关的单片机控制电路、合成各种脉的波形的波形合成器、仿生手构成。该文作者研制的脉象模拟系统，由A、B、C、D四台组成一套，每台产生四种脉象，一共产生16种脉。
以上的两种脉象模拟装置或系统，前者采用计算机模拟28种脉象，造价较高，后者利用4台单片机控制模拟系统，产生了16种脉象，控制复杂，而且模拟脉象种类较少。再者，两种模拟装置都是单机操作，不能实现由教师控制教学测试、以及脉诊学考试等方面的教学需求。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明提供了一种造价低廉、能够实现脉诊学教学和考试功能、具有主控台和多台分机的考试和教学系统，并通过以下技术方案实现本发明的中医脉象教学考试仪由无线发射主控台和数量不限的无线接收脉象模拟分机构成，主控台与分机之间的距离在有效遥控距离内。
主控台包括键盘、显示器和微处理器控制电路，微处理器控制电路根据键盘的输入操作向模拟分机发射无线信号，用以控制脉象模拟分机的工作状态，并控制显示器的输出显示。
脉象模拟分机包括仿真手、与仿真手相连接的脉象模拟装置、显示器、键盘和微处理器控制电路。
模拟分机的脉象模拟装置用以控制脉象输出，包括(1)用以模拟人体心脏的电机和油泵(2)设置在仿真手内，与油泵相连，用以模拟人体血管以及血液循环的管道循环单元，(3)设置在所述油泵与管道循环单元连接部位，用以模拟人体心脏瓣膜的电磁阀。
模拟分机的微处理器控制电路分别与脉象模拟装置、显示器、键盘相连，其功能是(1)接受来自主控台的无线信号和来自键盘的输入信号；(2)根据来自键盘或主控台的信号，调节电机转速、控制电磁阀，从而控制脉象输出；(3)控制显示器的输出，使其能够显示菜单选项或脉图。
模拟分机有联机和单机两种工作模式，当处于联机模式时，接收来自主控台的脉象选择信号；当处于单机模式时，直接接收由分机键盘输入的脉象选择信号，由微处理器控制电路根据所接收的脉象选择信号作出判断，取出相应脉象号的时间参数和电磁阀号，并对特殊脉象设置标志位。
模拟分机的微处理器设置有定时器中断，当触发定时器中断时，根据时间参数和电磁阀号进行初始化，确定电磁阀的开启顺序和开启时间并操作电磁阀，当判断设置了特殊脉象标志位时，根据标志位更新时间参数和电磁阀号，然后中断返回。
脉象模拟分机可以采用单微处理器控制方式，以具有接收无线信号功能的单片机、DSP等作为控制器，还可以采用双微处理器控制方式包括接收无线信号的微处理器和控制模拟脉象输出的微处理器，接收无线信号的微处理器在接收到来自主控台的特定脉象无线信号后，一方面向控制模拟脉象输出的微处理器发出脉象选择命令，另一方面控制显示器显示特定脉象号的脉图；而控制模拟脉象输出的微处理器则根据脉象选择命令操作电磁阀，产生相应的模拟脉象。
此外，主控台通过发送指令还可以使模拟分机处于联机、单机、清屏、显示四种状态中的一种(一)联机状态，模拟分机在接收到来自主控台的联机信号后，键盘被锁定，只能由主控台控制特定脉象的输出；(二)单机状态，受训者通过模拟分机键盘自由选择特定脉象输出，模拟分机直接根据其键盘输入控制模拟脉象的输出以及控制模拟分机显示器显示脉图和脉象说明文字；(三)清屏状态，接收到主控台发出的脉象选择信号后，显示器被清屏，由模拟分机的微处理器控制电路控制脉象输出，考察受训者对脉诊的了解情况，适合于脉诊学测试和考试；(四)显示状态，接收到主控台发出的显示命令后，解除清屏状态，显示脉图。
与现有技术相比，本发明的有益效果是(1)一个主控台可以控制多个脉象模拟分机，在有效遥控范围内的实现无线发射接收功能，方便在大场地下进行测试和考试，集浮取，中取，沉取三种于一身，贴近临床教学，完善了脉诊学教学；(2)集脉象之精华，对人体常见脉象，如平脉、弦脉、滑脉等脉象进行了模拟。
(3)对特殊脉象的模拟，模拟分机对涩脉、微脉、散脉、促脉、结脉、代脉的特征进行详细分析，脉象体现了特殊脉象的特征。如微脉的“似有似无”，结脉的“迟而时一止”，代脉的“迟而中止，止有定数”；(4)液晶显示功能，显示公认的脉图和脉象的特征介绍；(5)数字化操作系统操作简单，模拟分机的扩展空间非常大，可以通过更换模拟脉管材料、硅油粘度等得到更多脉象；(6)主控台和模拟分机均采用微处理器控制，利用在微处理器控制下的液晶显示模块作为显示器，与背景技术中的对比文献1相比，降低了成本。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为无线发射主控台装置的结构示意图。
图2为无线接收脉象模拟分机的结构示意图。
图3为脉象模拟分机的程序框图。
图4为液晶显示屏上所显示的部分脉图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
本发明的中医脉象教学考试仪分为两个部分，无线发射主控台和无线接收脉象模拟分机。无线发射主控台为教师设计，可以向分机发射联机、模拟分机、清屏、显示四种指令和26种脉象(平脉，迟脉，缓脉，数脉，疾脉，促脉，结脉，代脉，紧脉，滑脉，弦脉，虚脉，实脉，动脉，洪脉，涩脉，微脉，散脉，浮脉，濡脉，革脉，沉脉，伏脉，牢脉，弱脉，细脉)的脉象选择信号，分机和主机的距离在200米以内。无线接收脉象模拟分机采用双微处理器控制，可以接收来自主控台的遥控信号，产生模拟的脉象，并能在液晶显示屏上显示相应的脉图和脉象文字说明。仿真手的选材质感柔和，贴近常人皮肤感觉，使脉象训练更贴近于临床。一键开关，全按键选择的设置和友好的操作界面适合教学。分机的工作模式具有在主控台控制下的联机模式和独立工作模式两种模式。图1和图2分别为主控台和脉象模拟分机的结构示意图。以下对本发明的中医脉象教学考试仪的硬件配置和控制方式进行说明。
一、发射主控台装置由键盘、液晶显示模块、单片机及其外围控制电路构成。其中的单片机选用ATMEL公司的avr系列atmega128型号单片机，可以控制主控台上的液晶显示模块和进行200m以内(无强干扰和障碍物)的无线发射。该型号单片机根据键盘输入的控制命令，发射高频信号，控制分机的工作状态。
二、无线接收脉象模拟分机由仿真手、脉象模拟装置、键盘、液晶显示模块、双单片机及其外围控制电路构成。采用ATMEL公司的avr系列atmega128型单片机接收来自主控台的遥控信号，采用MICROCHIP公司的PIC16F73型单片机控制脉象输出，两个单片机之间利用串口进行通信。
其脉象模拟单元的设计原理与背景技术中列出的对比文献2的模拟系统的设计原理相似，由PIC单片机通过调节电机转速，控制输出油泵液体的压力和流量，通过调节位于油泵输出管路与仿真手内的脉管连接部位的16个电磁阀的开启顺序和开启时间模拟人体心脏瓣膜，控制硅油在管道循环单元内的流动产生模拟脉象，其模拟血流系统设计合理，有模拟静脉回流装置。
图4列举了液晶显示屏显示的部分脉图。
三、液晶显示模块主控台和脉象模拟分机分别带有一个液晶显示模块，液晶显示模块采用北京青云创新科技有限公司的LCM320240ZK型显示模块，显示屏尺寸为320×240cm。液晶画面由键盘控制，能够显示标准脉图库中的脉图和各脉象的主要特点介绍。
四、压力传感器反馈单元利用压力传感器感受压力变化，获取浮取、中取和沉取三种号脉状态。传感器反馈单元采用北京正开仪器公司生产的应变片，血管置于簧片上，当压力信号变化时，应变片感受压力信号并引起电路中的电压信号变化，信号经过放大和比较，得到浮取、沉取和中取三种状态。当PIC单片机接收到这三种信号后，会调整电磁阀的开启顺序和开启时间，得到不同状态下的脉象。响应速度非常快，当压力信号消失后，脉象模拟系统又回归到正常状态。图4b为从上到下，依次为浮取、中取、沉取三种状态的中散脉图。
五、仿生手和管道循环单元仿生手的设计和选材基于大量实验，贴近人体皮肤感觉，其在模拟分机上所处的位置适合号脉。内部支撑骨骼仿照人体骨骼设计，能够合理放置脉管。脉管的选材也经过大量实验，弹性和抗老化程度符合脉象系统的模拟条件。管道循环单元，由脉管和在脉管里流动的硅油构成，仿生手内部有模拟的动脉脉管。管道循环单元与油泵相连，用来模拟人体血管以及血液循环。仿生手和脉管都是根据技术参数，在厂家定制。
六、模拟分机控制方式模拟分机的程序控制主要流程参见图3。模拟分机有联机和单机两种工作模式，当处于联机模式时，由atmega128型单片机接收来自主控台的无线信号；当处于单机模式时，直接接收由分机键盘输入的控制信号，当接收到的信号为脉象选择信号时，通过串行通信向PIC单片机发送脉象选择命令，PIC单片机在接收到脉象选择命令后，从其存储区取出相应脉象号的时间参数和电磁阀号，并对特殊脉象(涩脉、微脉、散脉、促脉、结脉、代脉)设置标志位；每种脉象号所对应的时间参数和电磁阀号序列是由标准脉象库(参见费兆馥编著、上海中医学院出版社1991.8出版的《中国脉诊研究》)获取的数据，存储在PIC单片机内，用来确定电磁阀的开启顺序和开启时间。
模拟分机的微处理器设置有定时器中断，当触发定时器中断时，根据所述时间参数和电磁阀号进行初始化，确定电磁阀的开启顺序和开启时间并操作电磁阀，在判断特殊脉象标志位设置为开时，更新时间参数和电磁阀号，然后中断返回。
仿真手腕内的压力传感器，根据号脉的压力轻重，向PIC单片机传送号脉处于浮取、沉取还是中取的三种状态中的哪种状态，PIC单片机在处于上述的定时中断时，根据所获得的此种状态信号调整时间参数和电磁阀号，进而调整电磁阀的开启顺序和开启时间。
七、模拟分机的工作状态主控台可以向模拟分机发出4种指令联机、单机、清屏、显示指令，使其工作于联机、单机、清屏、显示四种状态中的一种联机状态，模拟分机在接收到来自主控台的联机指令后，键盘被锁定，只能由主控台控制特定脉象的输出；单机状态，模拟分机在接收到来自主控台的单机指令后，允许受训者通过模拟分机键盘自由选择特定脉象输出，模拟分机直接根据键盘输入控制模拟脉象的输出以及控制模拟分机显示器显示脉图和脉象说明文字；清屏状态，模拟分机在接收到主控台发出的清屏指令后，显示器被清屏，由模拟分机的微处理器控制电路控制脉象输出，考察受训者对脉诊的了解情况，适合于脉诊学测试和考试；显示状态，模拟分机在接收到主控台发出的显示命令后，解除清屏状态，显示脉图。
权利要求
1.一种中医脉象教学考试仪，其特征在于由无线发射主控台和至少一个无线接收脉象模拟分机构成，主控台与分机之间的距离在有效遥控距离内；主控台包括键盘、显示器和微处理器控制电路，所述的微处理器控制电路根据键盘的输入操作向模拟分机发射无线信号，用以控制脉象模拟分机的工作状态，并控制主控台显示器的输出显示；所述脉象模拟分机包括仿真手、与仿真手相连接的脉象模拟装置、显示器、键盘和微处理器控制电路；上述的模拟分机脉象模拟装置用以控制脉象输出，包括电机和油泵，用以模拟人体心脏；管道循环单元，设置在仿真手内，与油泵相连，用以模拟人体血管以及血液循环；至少十个电磁阀，设置在所述油泵与管道循环单元连接部位，用以模拟人体心脏瓣膜；上诉模拟分机的微处理器控制电路分别与脉象模拟装置、显示器相连、键盘相连，其功能是(1)接受来自主控台的无线信号和来自键盘的输入信号；(2)根据来自键盘或主控台的信号，调节电机转速、控制电磁阀，从而控制脉象输出；(3)控制显示器的输出，使其能够显示菜单选项或脉图。
2.根据权利要求1所述的中医脉象教学考试仪，其特征是，模拟分机输出脉象的控制方式是模拟分机具有联机和单机两种工作模式，当处于联机模式时，接收来自主控台的脉象选择信号；当处于单机模式时，直接接收由分机键盘输入的脉象选择信号，由微处理器控制电路根据所接收的脉象选择信号作出判断，取出相应脉象号的时间参数和电磁阀号，并对特殊脉象设置标志位；模拟分机的微处理器设置有定时器中断，当触发定时器中断时，根据所述时间参数和电磁阀号进行初始化，确定电磁阀的开启顺序和开启时间并操作电磁阀，根据特殊脉象标志位更新所述的时间参数和电磁阀号，然后中断返回。
3.根据权利要求2所述的中医脉象教学考试仪，其特征是，还包括设置在仿真手腕内的压力传感器以及对压力取样电压信号进行放大和比较的电路，模拟分机的微处理器控制电路在触发上述的定时中断时，根据接收的电压比较信号判断号脉处于浮取、沉取和中取中的哪种状态，再根据状态调整所述的时间参数和电磁阀号。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的中医脉象教学考试仪，所述脉象模拟分机的微处理器控制电路采用双微处理器，包括接收无线信号的微处理器和控制模拟脉象输出的微处理器，接收无线信号的微处理器在接收到来自主控台的脉象选择信号后，一方面向控制模拟脉象输出的微处理器发出脉象选择命令，另一方面控制模拟分机的显示器显示所选择脉象的脉图；控制模拟脉象输出的微处理器根据脉象选择命令操作电磁阀。
5.根据权利要求1至3任意一项所述的中医脉象教学考试仪，其特征是，由所述主控台向模拟分机发出指令，使其工作于联机、单机、清屏、显示四种状态中的一种联机状态，键盘被锁定，只能由主控台控制特定脉象的输出；单机状态，允许受训者通过模拟分机键盘自由选择特定脉象输出，模拟分机直接根据键盘输入控制模拟脉象的输出以及控制模拟分机显示器显示脉图和脉象说明文字；清屏状态，显示器被清屏，由模拟分机的微处理器控制电路控制脉象输出，考察受训者对脉诊的了解情况，适合于脉诊学测试和考试；显示状态，解除清屏状态，显示脉图。
6.根据权利要求1至3任意一项所述的中医脉象教学考试仪，其特征是，主控台和模拟分机的显示器均为液晶显示器或液晶显示模块。
全文摘要
中医脉象教学考试仪由无线发射主控台和无线接收脉象模拟分机两部分构成，主控台利用单片机控制无线信号发射，可以使模拟分机工作于联机、模拟分机、清屏、显示四种状态，可以控制分机产生的脉象。无线接收脉象模拟分机采用双单片机工作方式一种单片机接收主控台的遥控信号，另一种单片机控制由电泵驱动下的管道循环单元模模拟人体的26种脉象，可以工作在主控台控制下的联机方式和独立工作两种方式。当分机工作于联机状态时，系统采用无线发射技术实现主机对分机的无线控制，适于脉诊学测试；当分机处于独立工作状态时，适于脉诊学教学；其液晶显示画面可以展示人体标准脉象图和对脉象核心特征的说明，使学生在感受脉动的同时把握脉象的精华。
文档编号G09B23/28GK1687980SQ20051001330
公开日2005年10月26日 申请日期2005年4月11日 优先权日2005年4月11日
发明者王学民, 陆小左, 王槿, 李园 申请人:天津大学