脉象模拟仪的制作方法

本发明设计医疗健康领域，具体涉及到一种脉象模拟仪，是一种中医脉象诊断教学设备，通过机械结构以及电路控制模拟出人体的多种脉象，且脉象准确、手感真实、拥有多种相兼脉象。

背景技术：

望、闻、问、切是我国传统的中医诊断的四种重要手段。其中“切”更是诊断过程中及其重要不可或缺的一部分。通过前辈长年的经验的累积把脉象归结为了许多种类，如浮脉、沉脉、实脉、虚脉等，但是由于中医诊断脉象完全只能依靠中医医师经验来主管分析，就同一种脉象来看不同的医师可能会出现不同的手感。而且在脉象诊断教学的过程中，主要是通过老师的口头形容以及书本的书面描述来表达诊脉的实际手感，这样对学生来说犹如水中花、镜中月致使他们很难完全领悟其中精华。

为了更加直观形象地给学生们教授脉象诊断，有些厂家制造出一种脉象模拟仪，这种脉象模拟仪在软管冲入硅油，并通过一台油泵来驱动软管中的硅油，进而模拟出血液流动，以供行教学及临床研究。但是目前市面使用硅油的脉象模拟仪因为不能保证模拟血管材质，模拟血管材质很容易产生老化问题进而频繁漏油；同时现有技术仅采用单个油泵，并配合电磁阀进行驱动，因此无法模拟出复杂的波形数据，模拟出的脉象波形数据与理想所期望模拟出的数据存在一定差距。

技术实现要素：

本发明提供了一种脉象模拟仪，包括：

底板；

储水罐，固定在所述底板上，所述储水罐内存储有水，且该储水罐具有若干进水口和若干出水口；

若干水泵，成排固定在所述底板上，各所述水泵均设置有一进水口和一出水口，所述储水罐的出水口与各所述水泵的进水口一一相连，各所述水泵的出水口均连接到一脉象合成稳压器，该脉象合成稳压器具有至少一回水口，所述回水口与所述储水罐的进水口相连，且各所述水泵的出水口与所述脉象合成稳压器之间均设置有一电磁阀；

模拟手臂，所述模拟手臂内设置有模拟血管，所述模拟血管的一端连接所述脉象合成稳压器，另一端连接所述储水罐的进水口。

上述的脉象模拟仪，其中，所述底板上还设置有开关电路板，所述开关电路板上具有开关装置和电源转换装置，所述开关装置和所述电源转换装置相连，所述电源转换装置与各所述水泵、各所述电磁阀和所述脉象合成稳压器相连。

上述的脉象模拟仪，其中，所述底板上还设置有电机驱动器和主控电路板，所述电机驱动器和所述主控电路板相连，且所述电机驱动器与各所述水泵相连。

上述的脉象模拟仪，其中，通过一硅胶管将所述储水罐的出水口与各所述水泵的进水口一一相连。

上述的脉象模拟仪，其中，所述脉象合成稳压器具有若干进口端和一出口端；

各所述进口端均通过一硅胶管与各所述水泵的出水口相连，且任意一所述水泵的出水口与所述进口端之间的硅胶管上设置有所述电磁阀；

所述脉象合成稳压器的出口端通过一硅胶管与所述模拟血管的一端相连。

上述的脉象模拟仪，其中，所述底板上设置有3台水泵。

上述的脉象模拟仪，其中，所述底板上还设置有脉位沉浮电机，与主控电路板相连，所述脉位沉浮电机具有一升降装置，所述升降装置的顶端穿过所述模拟手臂以托举所述模拟血管并带动模拟血管进行移动。

同时本发明还提供了一种采用如上述脉象模拟仪的脉象模拟方法，包括如下步骤：

驱动一台或多台水泵将水从储水罐中抽出并通过水泵的出水口进行输送；

经过电磁阀对各水泵出水口输送的水的瞬间压力进行调整以模拟脉象波形幅值和频率，之后输送至脉象合成稳压器的进口端；

通过脉象合成稳压器的出口端将水输送到模拟手臂内的模拟血管内，水从模拟血管的一端流通进入通过另一端流出至储水罐的进水口。

上述的脉象模拟方法，其中，所述方法还包括：

通过所述主控电路板来控制所述电机驱动器，进而调整所述水泵的电机转速。

上述的脉象模拟方法，其中，所述方法还包括：

通过一脉象采集仪器来实时检测模拟手臂的脉象输出波形。

本设备通过使用蒸馏水来模拟人体的血液，克服了目前市面使用硅油的脉象手因为不能保证模拟血管材质的短时间老化问题频繁漏油的问题；使用水配合薄壁硅胶管可以很好的抗老化，水作为传输介质也非常容易得到，添加也非常方便；另外也克服在运输过程中也不存在不好运输的问题；另一方面，由于采用了多台水泵进行驱动，因此能够模拟出的脉象波形数据更加复杂，同时精确度也较高。本发明提供的脉象模拟仪不存在漏油问题，同时能够模拟出复杂脉象，适合在高校及临床教学领域推广应用。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为本发明提供的脉象模拟仪的结构俯视图；

图2为在一种实施例中针对图1进行改装并加装触屏操控装置的示意图；

图3为脉位沉浮电机的示意图；

图4为本发明主要的电路部分连接关系示意图；

图5为主控电路板的电路示意图；

图6为电磁阀的电路示意图；

图7为本发明能够模拟出的一种脉象波形图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

实施例一

本发明提供了一种脉象模拟仪，参照图1所示，包括：

底板424；

储水罐404，固定在底板424上，储水罐404内存储有水，且该储水罐404具有若干进水口和若干出水口；若干水泵，成排固定在底板420上，各水泵均设置有一进水口和一出水口，储水罐的出水口与各水泵的进水口一一相连，各水泵的出水口均连接到一脉象合成稳压器407，该脉象合成稳压器407具有至少一回水口，各回水口均与储水罐404的各个进水口一一相连，且各水泵的出水口与脉象合成稳压器407之间均设置有一电磁阀；

模拟手臂408，模拟手臂408内设置有中空的模拟血管425，模拟血管425的一端连接脉象合成稳压器407，另一端连接储水罐404的一进水口。需要说明的是，模拟血管425一端连接储水罐404的进水口不同于脉象合成稳压器407连接储水罐404的进水口。

本设备通过使用蒸馏水来模拟人体的血液，克服了目前市面使用硅油的脉 象手因为不能保证模拟血管材质的短时间老化问题频繁漏油的问题；使用水配合薄壁硅胶管可以很好的抗老化，水作为传输介质也非常容易得到，添加也非常方便；另外也克服在运输过程中也不存在不好运输的问题；另一方面，由于采用了多台水泵进行驱动，因此能够模拟出的脉象波形数据更加复杂，同时精确度也较高。本发明提供的脉象模拟仪不存在漏油问题，同时能够模拟出复杂脉象，适合在高校及临床教学领域推广应用。

在本发明一可选的实施例中，底板424上设置3台水泵，结合图1和图2所示，在底板424上设置有1号水泵420、2号水泵419和3号水泵418。

在本发明一可选的实施例中，脉象合成稳压器407具有若干进口端和一出口端；各进口端均通过一硅胶管与各水泵的出水口相连，且任意一水泵的出水口与进口端之间的硅胶管上设置有电磁阀；脉象合成稳压器407的出口端通过一硅胶管与模拟血管的一端相连。

在本发明一可选的实施例中，通过一硅胶管将储水罐404的出水口与各水泵的进水口一一相连。参照图1和图2所示，储水罐404与1号水泵420、2号水泵419和3号水泵418之间分别通过硅胶管401、硅胶管402、硅胶管403连接，1号水泵420、2号水泵419和3号水泵418分别通过硅胶管401、硅胶管402、硅胶管403可将储水罐404中的蒸馏水进行抽出。

继续参照图1所示，1号水泵420、2号水泵419和3号水泵418的出水口与1号电磁阀414、2号电磁阀413、3号电磁阀412之间通过分别硅胶管417、硅胶管416、硅胶管415连接；1号电磁阀414、2号电磁阀413、3号电磁阀412与脉象合成稳压器407之间分别通过硅胶管409、硅胶管410、硅胶管411连接，进行将1号水泵420、2号水泵419和3号水泵418从储水罐404抽取的水输送至脉象合成稳压器407。通过1号电磁阀414、2号电磁阀413、3号电磁阀412来对1号水泵420、2号水泵419和3号水泵418与与脉象合成稳压器407之间水的流量分别进行调整，进而可以模拟出不同的脉象波形。相同的，模拟血管425的一端通过硅胶管406连接脉象合成稳压器407的输出端，另一端通过硅胶管405连接储水罐404的进水口。此外，脉象合成稳压 器407还设置有一回水口，该回水口通过硅胶管430连接到储水罐404的进水口。

1号水泵420从储水罐404吸水后，依次经由1号电磁阀414、脉冲合成稳压器407进入模拟手臂408内的模拟血管425中，在模拟血管425形成第一个波形的脉冲；2号水泵419从储水罐404吸水后，依次经由2号电磁阀413、脉冲合成稳压器407进入模拟手臂408内的模拟血管425中，在模拟血管425形成第一个波形的脉冲……通过第三方脉象采集仪器实时检测脉象手的输出波形，间隔时间、电机转速大小由主控电路板423来决定，从而通过主控电路板423来控制各电磁阀产生不同的脉冲信号，进而达到输出不同的脉象波形的目的。

在本发明一可选的实施例中，底板424上还设置有开关电路板，开关电路板上具有开关装置421和电源转换装置(图中未标示)，开关装置和电源转换装置相连，电源转换装置与各水泵、各电磁阀和脉象合成稳压器相连。此外，在底板424上还设置有调试接口面板422，以便与其他电子设备进行连接。

在本发明一可选的实施例中，底板424上还设置有电机驱动器(未标出)和主控电路板423，电机驱动器和主控电路板423相连，且电机驱动器与各水泵相连，用于驱动及控制水泵运作。

在本发明一可选的实施例中，参照图3所示，底板424上还设置有脉位沉浮电机426，与主控电路板423相连；脉位沉浮电机426的顶部具有一升降装置427，升降装置427的顶端穿过模拟手臂408以托举模拟血管425并带动模拟血管425进行移动。需要说明的是，图1由于是俯视的结构图，因此位于模拟手臂408下方的脉位沉浮电机426无法可见。

硬件电路设计的工作原理以及整个设备的工作步骤：

图4示出了本发明硬件电路设计示意图，本电路由外部24V直流供电，通过电源模块11产生24V以及5V直流电源为单片机控制模块12、脉象生成模块13、通讯模块14、通讯模块21、ARM控制模块22、触摸屏模块23进行供电。

脉象模拟电路功能说明：

附图5中U1的电感L1、电感L2、电感L3和电感L4根据模拟脉象产生的需要输出脉冲信号到图6中控制场效应管Q1、Q2、Q3、Q4，然后经过场效应管的不断开关输出到图6的J3连接的电磁阀上，最后在模拟手臂408的模拟血管425中得到模拟脉象。

图5的J1为USB输出接口；图2的J5为1号水泵420、2号水泵419、3号水泵418接口，用于控制步进电机的转速达到控制模拟血液的流速；图5中的J6为脉位沉浮电机426接口，用于控制脉位的沉浮；J7为传感器接口，用于检测脉位的沉浮高度；U1为单片机(可采用ATMEL公司生产的AT90USB1287型号的单片机)，这种单片机带有TCP/IP网络接口，配合J1实现脉象数据的输入以及输出实现远程诊断功能。

图2为在一种实施例中针对图1进行改装并加装触屏操控装置的示意图，通过移除模拟手臂408，并直接用模拟血管425进行检测，同时加装一个触摸屏模块23，用于操作并模拟脉象。本设备通电后会在触摸屏模块23中显示出用户操作界面，使用者可以通过手指触摸的方式在屏幕上选择需要模拟的脉象。当使用者选择需要的脉象后触摸屏模块23立刻发命令给主控电路板423，让其开始模拟脉象。

实施例二

在本实施例中，本发明提供了一种采用上述脉象模拟仪的脉象模拟方法，包括如下步骤：

步骤S1：驱动一台或多台水泵将水从储水罐中抽出并通过水泵的出水口进行输送；

步骤S2：经过电磁阀对各水泵出水口输送的水的瞬间压力进行调整以模拟脉象波形幅值和频率，之后输送至脉象合成稳压器的进口端；

步骤S3：通过脉象合成稳压器的出口端将水输送到模拟手臂内的模拟血管内，水从模拟血管的一端流通进入通过另一端流出至储水罐的进水口。

在上述的步骤中，还包括如下程序：通过主控电路板来控制电机驱动器， 进而调整水泵电机的转速，进而控制水泵抽取/输送水的流速。

在上述的步骤中，还包括如下程序：通过一脉象采集仪器来实时检测模拟手臂的脉象输出波形。

下面就脉象模拟过程进行进一步描述：

1、脉位调整

主控电路板423根据当前脉象的沉浮状态发命令给脉位沉浮电机426，然后脉位沉浮电机426开始升降来调整模拟血管425的沉或者浮的物理状态。脉位沉浮电机426向上转动把模拟血管425托起即为浮脉，向下转动把模拟血管425下降即为沉脉，沉、浮的中间位置即为中取脉象。

2、模拟人体血液循环

电机驱动器及主控电路板423发命令给电机驱动器，通过电机驱动器驱动1号水泵420、2号水泵419、3号水泵418，然后让其开始转动，转动的速度根据不同的脉象可以进行调整。这时候水泵通过模拟血管425从储水罐404中抽出模拟血液(即蒸馏水)，流入1号电磁阀414、2号电磁阀413、3号电磁阀412。

3、模拟人体脉象

主控电路板423通过控制1号电磁阀414、2号电磁阀413、3号电磁阀412的开闭产生脉冲来模拟脉象的波峰，模拟血液带着这3个电磁阀产生的脉冲经过脉象合成器稳压器407后最后进入模拟手臂408中的模拟血管425中。每个电磁阀和每个波形的波峰形成是密切相关的。实际上是关断电磁阀时，这一路水的压力会上升，当电磁阀打开时，一个高压力的脉冲产生了，这样第一个波峰就出现了，可参照图7所示，形成了图7中任意一箭头所示的波峰，而传统的模拟仪并不能实现这种精确的脉象波形。在本发明中，水泵就相当于心脏，电磁阀相当于心室心房的室间瓣膜，通过水泵和电磁阀配合，进而生成复杂的脉象波形。

4、脉象输出

此时模拟手臂408中的模拟血管425处就得到了需要模拟的脉象。最后模 拟血液(即模拟血管425内流通的蒸馏水)又再次回流到储水罐404内，整个模拟流程结束并不断的重复产生不断的脉象。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。