差分闭环采样电路、脉诊仪及中医脉诊系统健康服务平台的制作方法_2

文档序号:9831888阅读:来源:国知局
,微处理控制单元先从ADC获得各通道传感器基础值,计算差异后,校正值通过DAC和加法器通过ADC反馈回微处理控制单元,进而提高传感器阵列米集值的一致性;
[0043](19)差分闭环采样电路采用八路ADC/DAC芯片采集,该ADC/DAC输出支持正负电压输出,提升系统对输出信号幅值响应范围;
[0044](20)差分闭环采样电路用多路ADC替代多路开关,消除了由多路开关频繁切换带来的串扰误差;
[0045](21)整流滤波及稳压电路中的滤波模块将ADC/DAC芯片供电,参考供电,接口电路供电,及其他芯片供电通过滤波模块分离,减少各供电之间干扰;
[0046](22)本发明的系统的8路并行输入16位模数转换模块和8路并行输入16位数模转换电位基准调整电路模块通过并行总线方式连接,方便同类多模块扩展;
[0047](23)ADC几百K的采样率对脉搏波信号实现过采样,有效减少量化噪声功率谱;
[0048](24)外围电路支持设备的机械运动、恒温加热模块、保护电路、稳压滤波、串口通信功能;
[0049](25)中医脉诊系统健康服务平台引入物联网方案,使得中医相关资源得到优化配置。
【附图说明】
[0050]图1为本发明的中医脉诊系统健康服务平台的总体结构框图;
[0051]图2为本发明的中医脉诊系统健康服务平台的诊疗机械结构示意图;
[0052]图3A和图3B分别为本发明的两种阵列传感器的点阵排列示意图;
[0053]图4为本发明的机械结构中的多头转换支架结构的示意图;
[0054]图5为本发明的机械结构中的脉诊阵列传感器结构的示意图;
[0055]图6为本发明的机械结构中的脉诊阵列传感器传动结构的示意图;
[0056]图7为本发明的机械结构中的脉诊阵列传感器探头的示意图;
[0057]图8为本发明的机械结构中的传感器弹簧支撑架的示意图;
[0058]图9为本发明的机械结构中的电路板结构的示意图;
[0059]图10为本发明的中医脉诊系统健康服务平台的差分闭环采样系统的电路框图;
[0060]图11为本发明的中前置电荷放大器、滤波电路、加法器和跟随器的电路框图;
[0061]图12为本发明中8路并行输入16位模数转换电路框图;
[0062]图13为本发明中8路并行输入16位数模转换电位基准调整电路框图;
[0063]图14为本发明的中微处理控制单元电路框图;
[0064]图15为本发明的中整流滤波及稳压电路框图;
[0065]图16为本发明的中医脉诊系统健康服务平台的物联网方案示意图。
【具体实施方式】
[0066]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,并参照附图,对本发明作进一步的详细说明。
[0067]本发明公开了一种差分闭环采样电路、脉诊仪及中医脉诊系统健康服务平台,为了方便对本发明的技术方案有进一步的了解,下面以中医脉诊系统健康服务平台为例,并结合附图来进行阐述说明。其中需要说明的是,该健康服务平台内包含前述的差分闭环采样电路和脉诊仪等部件,在此不再对其进行单独描述。
[0068]如图1所示,本发明的中医脉诊系统诊疗平台包括诊疗机械结构、差分闭环采样系统和物联网解决方案。患者躺在诊疗机械结构上接受脉诊采集,数据传到中医脉诊系统云存储和云处理平台享受相关服务,从而该包含物联网数据分析的中医脉诊系统健康服务平台将现代电子科学、机械制造和物联网服务应用方案与传统中医相结合,将传统中医脉诊理论中的诊断金标准机械化、程序化、数据化、标准化,减少人为诊断误差,有助于各种中医诊疗方法比较和优化,更有效的服务广大患者,造福人类。
[0069]如图2所示,本发明的中医脉诊系统健康服务平台的诊疗机械结构包括诊疗椅、诊疗桌、万向臂、多头转换支架结构、脉诊阵列传感器传动结构(包含电机)、脉诊阵列传感器探头、手腕支架和加热膜,以及计算机。其中诊疗椅与诊疗桌连接构成诊疗系统平台的机械构架。
[0070]该诊疗椅具有调整角度及升降功能,用于承载患者身体,调整患者与诊疗桌之间的角度及高度。患者可平躺于该诊疗椅,调整诊疗椅角度及高度,使患者心脏与手腕调整在同一平面上。诊疗椅可使患者相对稳定持久的保持同一姿势而不使患者疲劳,有助于长时间采集患者脉搏数据。
[0071]计算机与治疗桌相连,用于人机对话。
[0072]诊疗桌与万向臂、手腕支架、计算机相连,用于支撑连接前述各结构。
[0073]万向臂一端与诊疗桌相连,另一端与多头转换支架结构一端相连,多头转换支架结构的另一端与脉诊阵列传感器传动结构相连,用于调整脉诊阵列传感器与患者手腕之间相对位置,为脉搏波采集提供一个外部支点。该万向臂具有多自由度,可自由调整传感器位置,并具有一定阻尼,可在不运动时固定在当前位置。
[0074]如图4所示,多头转换支架结构包括夹持块、旋转电机、多头支架、一字线激光及脉诊阵列传感器探头,该多头转换支架分别支撑25点脉诊阵列传感器或24点+离散I点脉诊阵列传感器,从而可在正面25点结构和正面24点+离散I点结构之间切换,用于满足不同检测需要。
[0075]在多头转换支架结构中,夹持块一端与万向臂相连,另一端与旋转电机相连用于连接万向臂和夹持旋转电机。花键轴一端与旋转电机轴端相连,另一端与多头支架中间的内花键相连。花键轴与多头支架的花键咬合用于使多头支架旋转。花键轴顶端有台阶,末端有螺纹孔,可通过螺丝将多头支架锁死花键轴上。多头支架两侧夹持结构分别连接25点脉诊阵列传感器和24点+离散I点脉诊阵列传感器并用顶丝固定,该结构用于使阵列传感器旋转,进而实现转换不同类型传感器探头的功能。
[0076]如图5所示,以24点+离散I点脉诊阵列传感器为例描述该脉诊阵列传感器。脉诊阵列传感器结构包括脉诊阵列传感器传动结构、微动开关和脉诊阵列传感器探头。脉诊阵列传感器传动结构与脉珍阵列传感器探头相连用于使脉诊阵列传感器探头做垂直移动,微动开关与脉诊阵列传感器传动结构相连用于产生位置复位信号。
[0077]如图7所示,脉诊阵列传感器探头包括传感器触点(图中未显示)、弹簧(图中未显示)、传感器弹簧支撑架、PVDF传感器、电路板、传感器下盖、皮肤触点、皮肤触点帽。其中传感器弹簧支撑架与脉诊阵列传感器传动结构中的丝杠螺母上盖相连。传感器弹簧支撑架与电路板一侧相连,电路板另一侧与传感器下盖一侧相连。PVDF传感器位于传感器弹簧支撑架与电路板之间。传感器触点一侧位于传感器弹簧支撑架的阵列孔内与PVDF传感器一侧相连,传感器触点另一侧与位于传感器弹簧支撑架的阵列孔内的弹簧相连。皮肤触点套接在传感器下盖阵列孔内,皮肤触点上有一台阶,用于阻挡皮肤触点从传感器下盖滑出。皮肤触点一侧与PVDF传感器连接,另一侧与皮肤触点帽连接。皮肤触点帽与皮肤连接。
[0078]传感器弹簧支撑架与脉诊阵列传感器传动结构中的丝杠螺母上盖连接,将脉诊阵列传感器探头结构中的弹簧封在传感器弹簧支撑架里。传感器阵列按一定顺序排列在传感器弹簧支撑架槽内(如图8所示),电路板(如图9所示)将PVDF传感器夹持传感器弹簧支撑架内,电路板上传感器触点正好与传感器弹簧支撑架槽内的PVDF传感器匹配,完成电气连接。该种机械夹持方式,解决PVDF不能焊接的问题,而且传感器引脚与电路板焊盘机械紧密接触优于传感器导电胶布连接方式。
[0079]传感器弹簧支撑架中的弹簧通过传感器触点接触PVDF传感器,为传感器提供缓冲和预压力。皮肤触点帽用于增大皮肤触点接触面积,皮肤触点帽与皮肤触点组合传递脉搏波波动进而挤压PVDF传感器实现脉搏波波动检测。该结构通过弹簧缓冲使每个传感器独立于其他传感器,不会导致脉搏波通过某一点传感器将波动传导给丝杠螺母上盖,进而干扰所有传感器的问题。该结构中阵列传感器可以大范围测量脉搏波波动,为构建大尺度脉搏波提供数据基础,也为自动识别“寸关尺”提供数据依据。
[0080]两个一字线激光光源分别与多头支架两侧连接,该光源发出一字线激光,方便患者将一字线激光与腕横纹匹配,进而辅助脉诊阵列传感器探头放置到指定位置。
[0081]脉诊阵列传感器传动结构一端与万向臂相连,另一端与脉诊阵列传感器相连,该脉诊阵列传感器传动结构为电机丝杠传动机构,用于在测脉搏时提供连续可调的压力,其压力范围为0-300克力范围之间,实现浮、中、沉三种脉诊压力状态。通过脉诊阵列传感器传动结构非阻断加压方式,可以避免阻断式加压给患者带来额外的压力感受,避免由于阻断加压影响体征参数,干扰脉搏波采集准确性。
[0082]如图6所示,脉诊阵列传感器传动结构包括步进电机、法兰、弹簧(图中未标出)、花键、摩擦盘1,摩擦盘2、推力轴承、丝杠、丝杠螺母上盖。法兰与步进电机相连用于结构支撑,电机轴与花键相连,花键与摩擦盘I中的内花键相连。弹簧一端顶在步进电机上,另一端顶在摩擦盘上。摩擦盘2—端与摩擦盘I摩擦连接,摩擦盘2另一端通过顶丝与丝杠一端锁紧连接。推力轴承套接在法兰内侧与摩擦盘2连接。丝杠与丝杠螺母上盖连接。
[0083]其中步进电机旋转通过花键传递给摩擦盘I,摩擦盘I的内花键与花键可产生轴向滑动。弹簧一侧顶在步进电机上,另一侧将摩擦盘I紧贴在摩擦盘2,通过摩擦传动使摩擦盘2旋转从而带动丝杠旋转。推力轴承承受转子在运行中的轴向推力消除摩擦盘2与法兰之间摩擦。丝杠螺母上盖与丝杠连接将丝杠的旋转运动转变为直线运动,另外丝杠螺母上盖与下述的脉诊阵列传感器探头相连。
[0084]该传动结构通过摩擦传动保护人体,当电机失控时,丝杠螺母上盖连接的脉诊阵列传感器探头给予人体一定压力时,摩擦盘I和摩擦盘2相对打滑,阻止丝杠螺母上盖连接的脉诊阵列传感器探头垂直运动,进而防止由于电机失控造成对患者的伤害。
[0085]脉诊阵列传感器传动结构通过电机局部对手腕加压实现“沉取”,摒弃了传统的基于腕带式固定和充气加压的阻断式测量结构,使传感器不依附于手腕表面,避免了传统附着于手腕的固定和加压方法给患者带来额外的压力感受,也避免了由于阻断压力过大带来的体征参数改变,影响脉搏波采集准确性。
[0086]手腕支架与诊疗桌相连用于支撑患者手腕及胳膊,其U型结构用于贴合患者手臂。U型结构下端有一圆柱形凸起,与诊疗桌的圆柱形凹槽相匹配,该结构可使手腕支架进行方向调整。手腕支架结构优于市面上非金属手腕枕,非金属结构材质都具有较大弹性,对手腕和胳膊接触面具有一定压力,长时间使用造成患者手腕关节酸痛,并且不易清洗和消毒。手腕支架结构U型表面贴合有一层加热薄膜,用于给手腕支架提供一定温度,提高患者使用舒适程度。
[0087]如图10所示,中医脉诊系统健康服务平台的电路结构包括差分闭环采样系统电路,该差分闭环采样系统电路包括差分闭环采样电路(虚线框内)和外围电路。外围电路包括电机过流保护电路、电机限位电路、电机驱动电路、手腕支架恒温加热驱动电路、温度传感器电路、串口通信电路、整流滤波及稳压电路。
[0088]差分闭环采样电路包括脉诊阵列传感器和信号处理单元,信号处理单元包括前置差分电荷放大电路、4阶巴特沃斯低通滤波器、闭环反馈系统和支持正负电压输出的ADC/DAC等电路。
[0089]脉诊阵列传感器一端与脉诊阵列传感器传动结构相连,另一端与差分闭环采样系统的信号处理单元相连,用于采集患者脉搏波并通过电缆将传感器转换的电信号传递给差分闭环采样系统。中医脉诊系统健康服务平台的差分闭环采样系统电路(图中未标注)通过脉诊阵列传感器采集信号,另一端与计算机相连
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