一种用于模拟神经反射系统的传感器装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及医疗卫生教学设备【技术领域】，具体地说是一种用于模拟神经反射系统的传感器装置及方法，包括上电极层2、隔离层3、电极窗口4、下电极层5、胶膜层7，所述的上电极层2和下电极层5之间设有隔离层3，隔离层3上设有电极窗口4，下电极层5底部设有胶膜层7。本实用新型同现有技术相比，其优点在于：通过采集检查者在模拟人体位上的触摸或按压信息，观察手指、足趾活动从而判别出人体的神经病理征状；结构简单，体积薄轻，可制成任意的平面几何形状，自带不干胶贴便于安装，具有可弯折、变形的特性，真实的模拟人体神经病理反射检查部位，且成本低廉，便于大批量生产。
【专利说明】一种用于模拟神经反射系统的传感器装置
[【技术领域】]
[0001]本实用新型涉及医疗卫生教学设备【技术领域】，具体地说是一种用于人体神经反射模拟系统的触压觉传感装置。
[【背景技术】]
[0002]触觉是指分布于全身皮肤上的神经细胞接受来自外界的温度、湿度、疼痛、压力、振动等方面的感觉，多数动物的触觉器是遍布全身的，像人的皮肤位于人的体表，依靠表皮的游离神经末梢能感受温度、痛觉、触觉等多种感觉。狭义的触觉，指刺激轻轻接触皮肤触觉感受器所引起的肤觉；广义的触觉，还包括增加压力使皮肤部分变形所引起的肤觉，即压觉，一般统称为“触压觉”。
[0003]人体神经反射可分为神经正常反射及神经病理反射，神经正常反射又称作生理反射，神经病理反射是生理性浅、深反射的反常形式，其中多数属于原始的脑干和脊髓反射，主要是锥体束受损时的表现，故称病理反射，出现病理反射肯定为中枢神经系统受损，临床上主要的病理反射有以下几种:巴彬斯基征(Babinski’ s sign)、戈登征(Gordon’s sign)、查多克征(Chaddock，s sign)、奥本海姆征(Oppenheim，s sign)、霍夫曼征(Hoffmann，ssign)、夏菲征(SchafTer，s sign)、网达征(Gonda，s sign)。
[0004]人体神经反射模拟系统，是指利用现代科技的电子、机械、计算机等手段，模拟实现具有人体神经系统所具有的触觉、视觉、味觉、温觉、湿度觉、疼痛觉、压力觉、振动觉以及刺激感受，刺激反射等功能的仿真模拟系统，人体神经反射模拟系统在现代化医学教育方面，具有极其重要的意义，目前国内外研究机构，在这个领域依然处于探索阶段。国内已有模拟人体神经正常反射表现之一的演示装置如“膝跳反射演示器”，但其作为一种独立的示教装置，尚未与医学模拟人整合成一体，“触压觉传感装置”是实现人体神经反射模拟系统的重要器件之一，国内外已经实用化的产品目前很难见到。
[0005]关于上述病症，简单的说，就是用人的手指或专用检查器具，按照一定的手法按压或滑过人体特定的部位，得到人体对应的反射状态，医生依据反映状态，确定人体的的这些神经系统疾病。按照传统的设计思路，实现模拟人体触压觉的传感，通常会采用PCB电路板安装多组触键开关的方式，或者模型上直接植入普通触键开关和连线的形式，这样的设计具有体积笨重、安装不方便、可靠性差，与模型体表曲线贴合度低、与临床的手感差距大、难以实现复杂体位的人体表触压觉模拟仿真、成本大、故障率高等缺点。
[0006]中国专利申请号为201120054545.2的专利文件公开了一种膝跳反射演示器，包括壳体，壳体的表面设有演示锤、演示腿和演示灯，壳体内设有动力传动装置，演示锤和演示腿与动力传动装置传动连接，演示灯连接有演示灯控制装置，进行跳反射的演示，但该专利由于是机械结构，只能通过动力传动装置控制演示锤、演示灯、演示腿来进行神经反射的演示，一方面该装置体积大、安装麻烦、难以实现复杂体位的人体表触压觉模拟仿真，另一方面，该专利也不能生动、直观的展示神经反射的过程。[实用新型内容]
[0007]本实用新型的目的在于解决医学仿真模拟人神经病理反射教具中模拟神经反射不能生动、形象的表现神经反射的具体过程及采用PCB电路板安装多组触键开关的方式模拟神经反射比较复杂的技术问题，提供一种结构简单，仿真度高，可制成任意的平面几何形状，便于紧密贴合于凸凹不平的模拟人体上，真实的模拟人体神经病理反射检查部位的模拟神经反射系统的传感器装置及方法。
[0008]为了实现上述目的，提供一种用于人体神经反射模拟系统的触压觉传感装置，包括上电极层2、隔离层3、电极窗口 4、下电极层5、胶膜层7，所述的上电极层2和下电极层5之间设有隔离层3，隔离层3上设有电极窗口 4，下电极层5底部设有胶膜层7。
[0009]所述的上电极层2顶部设有上薄膜层1，上薄膜层I由厚度0.001 - 5mm厚的弹性绝缘材料制成，所述的下电极层5底部设有下薄膜层6，下薄膜层6底部设有胶膜层7，下薄膜层6由厚度0.001 — 5mm厚的弹性绝缘材料制成。
[0010]所述的上电极层2是一块独立的大电极或由很多独立的小电极组成，电极上连接有上电极引线8，上电极层2采用导电油墨直接印刷到上薄膜层I上制成或者采用弹性的导电材料单独制成，所述的下电极层5是一块独立的大电极或由很多独立的小电极组成，电极上连接有下电极引线9，下电极层5采用导电油墨直接印刷到下薄膜层6上制成，或者采用弹性的导电材料单独制成。
[0011]所述的隔离层3位于上电极层2和下电极层5之间，保证上电极层2和下电极层5保持电气上的绝缘和相对距离，隔离层3是由厚度0.001 - 5mm厚的弹性绝缘材料制成。
[0012]所述的电极窗口 4为开在隔离层3上的镂空结构，为压力检测点，给上电极层2和下电极层5提供物理接触的空间通路。
[0013]所述的上电极层2上设有上电极引线8，下电极层5上设有下电极引线9，上电极引线8用来输出本实用新型的传感电信号，连接外部处理设备，下电极引线9输出电信号，上电极引线8和下电极引线9分别是一根或多根，上电极引线8和下电极引线9用导电油墨直接印刷成形工艺制成，或者可以采用普通金属导线。
[0014]本实用新型同现有技术相比，其优点在于:通过采集检查者在模拟人体位上的触摸或按压信息，并将此信息上传送给多媒体计算机，通过观察手指、足趾活动从而判别出人体的神经病理征状；结构简单，仿真度高，性能可靠，体积薄轻，可制成任意的平面几何形状，自带不干胶贴便于安装，具有可弯折、变形的特性，便于紧密贴合于凸凹不平的模拟人体上，真实的模拟人体神经病理反射检查部位，接近临床手感，可广泛的应用于现代化的医学教学产品或仪器上，且成本低廉，便于大批量生产。
[【专利附图】
【附图说明】]
[0015]图1为单点触压觉传感的侧面剖视结构图；
[0016]图2为单点触压觉传感的按层依次展开平面示意图；
[0017]图3为多点触压觉传感电阻变化输出模式的按层依次展开平面示意图；
[0018]图4为多点触压觉传感矩阵输出模式的按层依次展开平面示意图；
[0019]图5为本装置应用于模拟脚部Babinski (巴宾斯基征)的实施例图；
[0020]图6为本装置应用于模拟腿部Oppenheim (奥本海姆征)实施例图；[0021]如图所示，图中:1.上薄膜层2.上电极层3.上隔离层4.电极窗口 5.下电极层6.下薄膜层7.胶膜层8.上电极引线9.下电极引线；
[0022]指定图1作为本实用新型的摘要附图。
[【具体实施方式】]
[0023]下面结合附图对本实用新型作进一步说明，这种装置的结构和原理对本专业的人来说是非常清楚的。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0024]实施例1
[0025]参见附图1、附图2，一种用于人体神经反射模拟系统的触压觉传感装置，该装置可粘贴到医学教育模型上，用于模拟Babinsk1、Oppenheim征、Gordon征、Chaddock征、Gonda征、Hoffmann征、Schaffer征。该装置包括上电极层2、隔离层3、电极窗口 4、下电极层5、胶膜层7，上电极层2和下电极层5之间设有隔离层3，隔离层3上设有电极窗口 4，下电极层5底部设有胶膜层7。
[0026]上电极层2顶部设有上薄膜层1，上薄膜层I由厚度0.001 一 5mm厚的弹性绝缘材料制成，下电极层5底部设有下薄膜层6，下薄膜层6底部设有胶膜层7，下薄膜层6由厚度0.001 - 5mm厚的弹性绝缘材料制成。上电极层2是一块独立的大电极或由很多独立的小电极组成，电极上连接有上电极引线8，上电极层2采用导电油墨直接印刷到上薄膜层I上制成或者采用弹性的导电材料单独制成，下电极层5是一块独立的大电极或由很多独立的小电极组成，电极上连接有下电极引线9，下电极层5采用导电油墨直接印刷到下薄膜层6上制成，或者采用弹性的导电材料单独制成。上电极层2上设有上电极引线8，下电极层5上设有下电极引线9，上电极引线8用来输出本实用新型的传感电信号，连接外部处理设备，下电极引线9输出电信号，上电极引线8和下电极引线9分别是一根或多根，上电极引线8和下电极引线9用导电油墨直接印刷成形工艺制成，或者可以采用普通金属导线。
[0027]隔离层3位于上电极层2和下电极层5之间，保证上电极层2和下电极层5保持电气上的绝缘和相对距离，隔离层3是由厚度0.001 - 5mm厚的弹性绝缘材料制成。
[0028]电极窗口 4为开在隔离层3上的镂空结构，为压力检测点，给上电极层2和下电极层5提供物理接触的空间通路。
[0029]实施例2
[0030]单点压力检测的电路工作原理是:当外来压力N，作用于本实用新型的上薄膜层I的A点时，A点的上薄膜层I和上电极层2将同时向下发生物理上的弹性形变，上电极层2的A点，由于向下的形变通过电极窗口 4与下电极层5发生物理接触，形成电流导通点a，这样，电流可以经上电极引线8 —上电极层2 — a点一下电极层5 —下电极引线9形成电流通路，完成本实用新型对压力的检测功能。
[0031]实施例3
[0032]除了单点式压力检测，本装置还有多点触压觉传感电阻变化输出模式，参见图3，上电极层2和下电极层5均米用导电材料制成,其中上电极层2上的第一按压点A与第二按压点B点间的等效电阻是R1，第二按压点BI与第三按压点Cl点间的等效电阻是R2，对应位置的下电极层5上的第一按压点A与第二按压点B点间的等效电阻是R11，第二按压点B与第三按压点C点间的等效电阻是R22 ；
[0033]当外来压力NI按压在上薄膜层I的第一按压点A点时:上电极层2的相应的第一按压点A点同时发生物理弹性形变，通过电极窗口 4的第一电极A窗口与下电极层5的第一按压点A点接触，形成电流导通点a，这样，电流可以经上电极引线8 —上电极层2 — a点—下电极层5 —下电极引线9形成电流通路，完成对压力的检测，此时上电极引线8与下电极引线9之间的电阻是R2+R1+R11+R22 ；
[0034]当外来压力N2按压在上薄膜层I的第二按压点B点时，上电极引线8与下电极引线9之间的电阻是R2+R22 ；
[0035]当外来压力N3按压在上薄膜层I的第三按压点C点时:上电极引线8与下电极引线9之间的电阻是O;
[0036]如果N1，N2，N3是根据时间依次动作的三个压力，可认为是一个在薄膜层I上滑动的压力，当上电极引线8与下电极引线9连接了一个“外部通用的电子分析电路”，根据变化的电阻可转变出变化的压力轨迹信息，外部通用的电子分析电路，一般可用一片目前非常流行的具有A/D转换功能的单片机将模拟量转变为对应数值来实现。
[0037]实施例4
[0038]多点触压觉传感电阻变化输出模式还可替换为多点触压觉传感矩阵输出模式，参见图4，其中上电极层2采用单独一片导电性能良好的银薄片制成，直接高温高压粘结到上薄膜层I的下面，下电极层5 (虚线方框内)采用多片单独的小电极片组成，其中小电极片al，bl，Cl连接为一组连接引线VCC，接电源+5V，小电极片a2，b2，c2分别接引线av，bv,
CVo
[0039]多点触压觉传感电阻变化输出模式还可替代为多点触压觉传感矩阵输出模式，上电极层2采用单独一片导电性能良好的银薄片制成，直接高温高压粘结到上薄膜层I的下面，下电极层5采用多片单独的小电极片组成，其中小电极片al，bl, Cl连接为一组连接引线VCC,接电源+5V,小电极片a2, b2, c2分别接引线av, bv, cv ；
[0040]当外来压力NI按压在上薄膜层I的第一按压点A点时:上电极层2的相应第一按压点A点同时发生物理弹性形变，通过电极窗口 4的第一电极窗口 A窗口与下电极层5的第一按压点A点接触，因为上电极层2的第一按压点A点是优良的导电体银，所以将直接将al与a2连通，电流经引脚VCC —小电极al —小电极a2 —引线av形成电流通路,完成对压力的检测，此时av引脚上输出+5V，即逻辑电平1，把av，bv，cv作为并行数据总线，对应av, bv, cv输出采集的压力数据逻辑值是1，0，0 ;
[0041]当外来压力N2按压在上薄膜层I的第二按压点B点时:对应av，bv, cv输出采集的压力数据逻辑值是0，1，0;
[0042]当外来压力N3按压在上薄膜层I的第三按压点C点时对应av，bv，cv输出采集的压力数据逻辑值是0，0，1 ;
[0043]如果NI，N2, N3是根据时间依次动作的三个压力，可认为是一个在薄膜层I上滑动的压力，下电极引线9的av，bv，cv三条引线，作为压力信号采集结果的数据输出总线，连接了“外部通用的电子逻辑分析电路”，根据变化的逻辑数据，可以转变出变化的压力轨迹信息，外部通用的电子分析电路，一般可以用一片目前非常流行的单片机利用简单的数值运算与转化来实现。[0044]实施例5
[0045]本实用新型用于医学教育模型足底模拟Babinski (巴宾斯基征)，参见图5，为Babinski征模拟实施示意图，图中:A为本装置(粘贴于足底)，B为信号传输线，C为微控器电路板(含无线通讯模块)，最终本实用新型采集到的压力数据将由C无线传递给计算机，完成整个病症的模拟过程。
[0046]Babinski征模拟人的模拟方法:检查者用拇指沿模拟人足底外侧缘，由后向前至小趾跟部并转向内侧按压，本装置位于模拟人足底部位，沿检查动作轨迹设置有4个按压检测点，检测点的位置编号分别为八1、81、(:1、01，其中41、81、(:1位于足底外侧缘，41位于正确检查动作轨迹的起始位置即足底后部，Cl位于足底前部小趾跟部即检查动作轨迹转向内侧位置，BI位于Al、Cl之间，Dl位于足底内侧正确检查动作轨迹的末端，当微控器检测到起始位置Al有按压动作时即启动Babinski征检查动作记录过程，微控器根据本装置输出的电信号变化，结合微控器内部的定时器，最终数据无线传给计算机，由计算机分析完成整个Babinski征模模拟显示和记录过程。
[0047]实施例6
[0048]本实用新型用于医学教育模型腿部模拟Oppenheim (奥本海姆征)，参见图6，为Oppenheim征模拟实施示意图，图中A为本装置(贴于胫骨上方)，B为信号传输线，C为微控器电路板(含无线通讯模块)，最终本实用新型采集到的压力数据将由C无线传递给计算机，完成整个病症的模拟过程。
[0049]Oppenheim征模拟人的模拟方法:检查者用拇指及食指沿模拟人胫骨前缘用力由上向下滑压，本装置位于模拟人胫骨部位，在胫骨左右两侧各有一列压力检测点，两列检测点数量相同，左右对称分布，左列检测点由上至下位置编码分别为按A5、B5、C5，右列检测点由上至下位置编码分别为D5、E5、F5，其中(A5，D5 ) (B5，E5 ) (C5，F5 )为对称检测点，当微控器检测到起始位置检测点A5或者D5有按压动作时即启动Oppenheim征检查动作记录过程，微控器根据本装置输出的电信号变化，结合微控器内部的定时器，最终数据无线传给计算机，由计算机分析完成正个Oppenheim征模拟显示和记录过程。
【权利要求】
1.一种用于模拟神经反射系统的传感器装置，包括上电极层(2)、隔离层(3)、电极窗口(4)、下电极层(5)、胶膜层(7)，其特征在于所述的上电极层(2)和下电极层(5)之间设有隔离层(3)，隔离层(3)上设有电极窗口(4)，下电极层(5)底部设有胶膜层(7)。
2.如权利要求1所述的一种用于模拟神经反射系统的传感器装置，其特征在于所述的上电极层(2)顶部设有上薄膜层(1)，上薄膜层(I)由厚度0.0Ol — 5mm厚的弹性绝缘材料制成，所述的下电极层(5)底部设有下薄膜层(6)，下薄膜层(6)底部设有胶膜层(7)，下薄膜层(6)由厚度0.001 - 5mm厚的弹性绝缘材料制成。
3.如权利要求1所述的一种用于模拟神经反射系统的传感器装置，其特征在于所述的上电极层(2)是一块独立的大电极或由很多独立的小电极组成，电极上连接有上电极引线(8)，上电极层(2)采用导电油墨直接印刷到上薄膜层(I)上制成或者采用弹性的导电材料单独制成，所述的下电极层(5)是一块独立的大电极或由很多独立的小电极组成，电极上连接有下电极引线(9)，下电极层(5)采用导电油墨直接印刷到下薄膜层(6)上制成，或者采用弹性的导电材料单独制成。
4.如权利要求1所述的一种用于模拟神经反射系统的传感器装置，其特征在于所述的隔离层⑶位于上电极层(2)和下电极层(5)之间，保证上电极层(2)和下电极层(5)保持电气上的绝缘和相对距离，隔离层(3)是由厚度0.001 — 5mm厚的弹性绝缘材料制成。
5.如权利要求1所述的一种用于模拟神经反射系统的传感器装置，其特征在于所述的电极窗口(4)为开在隔离层(3)上的镂空结构，为压力检测点，给上电极层(2)和下电极层(5)提供物理接触的空间通路。
6.如权利要求1所述的一种用于模拟神经反射系统的传感器装置，其特征在于所述的上电极层⑵上设有上电极引线(8)，下电极层(5)上设有下电极引线(9)，上电极引线(8)用来输出传感电信号，连接外部处理设备，下电极引线(9)输出电信号，上电极引线⑶和下电极引线(9)分别是一根或多根，上`电极引线⑶和下电极引线(9)用导电油墨直接印刷成形工艺制成，或者采用普通金属导线。
【文档编号】G01L1/18GK203673719SQ201320838128
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2013年12月18日 优先权日:2013年12月18日
【发明者】陈先军, 贺灿, 刘旭涛 申请人:上海弘联医学科技集团有限公司