专利名称：中医脉诊仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及测试仪器技术领域，是一种以中医四诊(望、闻、问、切)中的切脉原理为基础，利用传感器和计算机技术来实现的一种中医脉诊仪。
背景技术：
“望、闻、问、切”是中医诊断的基本和重要的手段，中医师通过“切”一号脉，在指端施加不同强度的压力来了解桡动脉传递的脉象信息(分为浮、沉、迟、数、滑、涩、虚、实、 长、短、洪、微、紧、缓、IC、弦、革、牢、濡、弱、散、细、伏、动、促、结、代脉)，中医的脉象可视为医生所施与患者的切脉压力与患者自身烧动脉波动信息的综合。任何一台测试仪器/仪表都是在一定背景下去完成测试的，每种(仪器的)测试方法在使用时必须要考虑到背景对欲检测信号的干扰，进行背景的补偿和消除。但是，现有中医脉诊仪研制的相关报道及专利文献均未考虑对脉象测试背景的补偿和消除。传感器是测试仪器的关键部件，也是脉诊仪开发成功与否的关键因素之一。目前， 用于中医脉诊的传感器有两类，一类是声传感器，另一类是力传感器。而力传感器目前常用的又有两种一种是由陶瓷膜材料制作的力传感器，该传感器的最小尺寸通常为Φ18。另一种是高分子材料PVDF制备的(薄膜型)力传感器，该传感器的最小尺寸通常为Φ13。力传感器在受到不同压力时会产生不同的电位，所以也称为压电式传感器。由于中医桡动脉 (寸、关、尺脉口)的整体宽度不大于5_、长度不大于50_，用(薄膜型)力传感器作为中医脉诊仪的信号检测部件时，测得的是脉波与其周边肌肉响应的混合信息，由于薄膜型力传感器的灵敏度与接触(敏感)面积呈正相关关系，如果传感器面积太小，其灵敏度不够；而尺寸大于Φ5_时，测得的又不是纯粹的脉波信息。目前采用力传感器设计的脉诊仪测得的脉波信号只有来疾去徐与来徐去疾两种波形，无法再现中医的27种脉象，这与所采用的传感器的尺寸大于桡动脉横向尺寸是密切相关的。“脉象”是中医学概念上脏腑活动形态的体现，是经过经、络传递到寸、关、尺部位的人体综合信息。任何信息的传递都蕴含着由通路而产生的信号丢失及通路对信号产生的干扰。因此，超声传感器用于中医脉诊时所产生的信号的广泛度、准确度远低于B超直接检测脏腑所提供的信息；此外，超声传感器无法实现中医浮、中、沉取。因而声音传感器用于中医脉诊基本上是不可能在产业上实施的。桡动脉(脉医学上的寸、关、尺脉)在物理学上的尺寸是5mmX50mm。测试学上把该区域定义为测试的目标(体系)，而与之相对应的则称为背景。因此，力传感器敏感部分单元(包括封装、保护)的最大直径应小于5_。现有的传感器尺寸是否能满足该要求是中医脉脉诊仪能否成功应用的关键。目前国内尚无小于Φ5的力传感器。压力传感器在传统上一般用于测试气体和液体，现有的国内外压力传感器在制造工艺流程和结构上尚无法实现对固体体系的压力测试。因此，现有基于压力传感器设计的中医脉诊仪因为测试单元未经证明测定的是脉波波动的力学特征，因此也就无法证实这些特征是否与中医脉象有一一对应的关系。
除传感器以外，测试仪器的关键部件还包括数据采集单元。在中医脉诊仪的构成部件中，数据采集单元是目前是最成熟的技术，不需要重新研究开发，只要给出定位数、通道数或采样频率参数就可以在市场上获得稳定、可靠的数据采集卡。可是近年来大量的中医脉诊仪的研究开发约有65%以上描述的是数据卡的开发。由于它们在传感器选型时没有明确的相关技术参数，所以在整个仪器的集成过程中，有关灵敏性、稳定性、线性度、时间常数等方面没有很好的明确的集成概念，相应的使用效果就会受到影响。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有中医脉诊仪存在的问题，提供一种基于应变片型与改进的压力型传感器的中医脉诊仪。为实现上述目的，本发明采取的技术方案为
一种中医脉诊仪，含有脉枕箱、计算机，所述脉枕箱通过连接线与计算机连接；其特征在于，在所述脉枕箱顶面设有切脉槽，在所述脉枕箱的另一侧设有升降安装架，所述升降安装架为一倒“L”形拐臂结构，其下端插在脉枕箱内，升降安装架的下端连接有步进电机，所述步进电机设置在脉枕箱内的底板上，由设置在脉枕箱一侧的步进电机控制器控制；在升降安装架的水平拐臂上设有呼吸门控测试系统，在升降安装架的水平拐臂内部中间区域安装有第一数据卡、第二数据卡和第三数据卡，在升降安装架的水平拐臂下方设有测试传感器安装架和补偿传感器安装架，所述测试传感器安装架的下端安装有测试传感器阵列，所述补偿传感器安装架的下端安装有补偿传感器阵列；所述测试传感器阵列和所述补偿传感器阵列中的传感器由传感器芯片敏感面、保护屏及封装外壳构成；所述测试传感器阵列和所述补偿传感器阵列悬置在切脉槽的上方，它们通过导线与第一数据卡、第二数据卡和第三数据卡的输入端子连接，第一数据卡、第二数据卡和第三数据卡的输出端通过USB接口或以蓝牙方式与计算机连接。进一步，所述的测试传感器阵列和所述的补偿传感器阵列由各独立封装的传感器单元集成，或者由集成的传感器进行统一的封装。所述的测试传感器阵列和所述的补偿传感器阵列为在5 mmX50 mm长方形内均匀设置的不低于3列、不少于20行的传感器阵列。所述的测试传感器阵列以20、40、60、80、100、120、140、180、200N的力施加在人手
腕的寸、关、尺脉，将脉波信号转变为电信号。所述的补偿传感器阵列用于测定环境对脉波的影响，包括温度、受试者非生理因素运动的影响，对实际脉波信号提供补偿和参比。所述独立封装的传感器单元包括半导体压容型传感器和电阻应变片型传感器。所述独立封装的半导体压容型传感器的封装外壳高出传感器芯片的敏感面 O. 2 7. 0_，封装外壳的材料采用铝合金。所述独立封装的电阻应变片型传感器的封装外壳高出传感器芯片的敏感面 O. 2 7. 0mm，封装外壳的材料采用有机树脂。进一步，所述独立封装传感器单元的各个保护屏在结构上是各自独立的，所述保护屏的顶端面高于封装外壳的顶端面，保护屏的底端面直接粘结在传感器芯片的敏感面上，保护屏的侧面与封装外壳的内壁不接触，以确保各传感器单元信号的独立性与线性度。
所述传感器芯片的保护屏的结构的尺寸由传感器的参数、保护屏材料的弹性模量E与密度P、传感器的固有频率nf^、以及封装外壳与传感器芯片的敏感面间的高度差来确定，该高度差的范围为O. 21 8. 0mm。所述保护屏采用弹性材料制作，所述弹性材料为硅胶或橡胶。本发明中医脉诊仪的积极效果是
考虑到中医的切脉(寸、关、口)是在5mmX50mm的面积内测定脉象的动态周期信息， 在时间维度需要区分脉象的迟、缓、数，在空间维度需要区分脉象的长、短、细，在强度上要区分脉象的虚、微、实、洪，在空间分布上需要区分芤、弦和细等脉象，本发明首先确定传感器的转换原理，规定了传感器的尺寸小于O. 3mmX I. 4_，采用了两种传感器的封装材料、和集成方式；用娃胶或氯丁橡胶作为封装材料制备ImmX 3mm 5mmX20mm的脉诊仪传感器 (压容式与压阻式)阵列，采用呼吸门控系统对脉波信号进行匹配校正，从而能够获得被测者准确脉波信息，为中医脉诊提供了决策依据。
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图I为本发明中医脉诊仪的结构示意2为图I中A-A的剖面3本发明中医脉诊仪的工作原理4传感器阵列示意5与手腕处接触的传感器封装面俯视6与手腕处接触的传感器封装面剖视7传感器阵列与补偿传感器设置位置示意图(5 mmX50 mm)； 8呼吸周期与脉搏周期匹配9本发明中医脉诊仪工作流程示意O
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实施例
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测得的某志愿者的脉波信号；
测得的某志愿者的脉波信号(寸滑关涩);
测得的某志愿者的脉象所用传感器阵列通道对应的脉口；
测得的某志愿者脉波信号；
的某路脉波信号的自相关的某两路脉波信号的互相关寸脉中心点的脉波信号(潘脉)；
寸脉中心点的脉波信号(滑脉)；
测得的脉波信号(芤脉);
寸脉中心点的脉波信号(实脉)；
实施例10寸脉横截面的脉波信号(细脉)；
保护屏的形状示意图。
图中的标号分别为
I、测试传感器阵列；2、测试传感器安装架；3、水平拐臂；311、第一数据卡； 312、第二数据卡；313、第三数据卡；4、呼吸门控测试系统；5、升降安装架；
66、步进电机；61、步进电机控制器；7、计算机；8、补偿传感器阵列；
9、补偿传感器安装架；10、脉枕箱；11、切脉槽；12、保护屏；
13、传感器芯片敏感面；14、封装外壳。
具体实施例方式以下结合附图解释本发明中医脉诊仪的具体实施方式
，需要指出的是，本发明的实施不限于以下的实施方式。参见附图1、2。一种中医脉诊仪，含有脉枕箱10、计算机7。所述脉枕箱10为箱形结构，在所述脉枕箱10顶面上设置一个切脉槽11，切脉槽11的大小应能将被测者的手腕放置在槽内。在脉枕箱10内相对于切脉槽11的另一侧设置升降安装架5。所述升降安装架 5为一倒“L”形拐臂结构，将其下端插在脉枕箱10内，在升降安装架5的底端连接一个步进电机6，所述的步进电机6用螺栓固定在脉枕箱10内的底板上，由设置在脉枕箱10 —侧的步进电机控制器61进行控制。在升降安装架5的水平拐臂3上方用螺丝固定安装呼吸门控测试系统4 ;在所述水平拐臂3的内部中间区域安装第一数据卡311、第二数据卡312和第三数据卡313 ;在所述水平拐臂3的下方以焊接方式安装一个测试传感器安装架2和一个补偿传感器安装架9，在测试传感器安装架2的下端安装测试传感器阵列1，即，所述测试传感器阵列I用螺丝固定在测试传感器安装架2的下端，传感器导线通过测试传感器安装架2的内部与第一数据卡311、第二数据卡312和第三数据卡313的输入端子连接。在补偿传感器安装架9的下端安装补偿传感器阵列8，即，所述补偿传感器阵列8用螺丝固定在补偿传感器安装架9下端，传感器导线通过补偿传感器安装架9的内部与第一数据卡311、 第二数据卡312和第三数据卡313的输入端子连接。所述的测试传感器阵列I和所述的补偿传感器阵列8悬置在切脉槽11的上方，它们通过(安装在安装架内的)导线与第一数据卡 311、第二数据卡312和第三数据卡313的输入端子连接，第一数据卡311、第二数据卡312 和第三数据卡313的输出端通过USB接口或以蓝牙方式与计算机7连接。实施中，采用的测试传感器阵列I和补偿传感器阵列8是由各独立封装的传感器单元集成的，或者是由集成的传感器进行统一封装的(参见图5、图6)。所述的测试传感器阵列I和所述的补偿传感器阵列8应在5_X50_长方形内均匀设置，设置的模式为不低于3列、不少于20行的传感器阵列(参见图4)。测试传感器阵列I中的传感器由传感器芯片13、保护屏12及封装外壳14构成。测试传感器阵列I能以20、40、60、80、100、120、140、 180.200N的力施加在人手腕的寸、关、尺脉，将脉波信号转变为电信号。所述的补偿传感器阵列8能用于测定环境对脉波的影响，包括温度，受试者非生理因素运动的影响，对实际脉波信号提供补偿和参比。上述的“独立封装”是指各传感器单元的保护屏12在结构上各自独立、以确保各传感器单元信号的独立性与线性度。所述独立封装的传感器单元包括半导体压容型传感器和电阻应变片型传感器。采用的半导体压容型压力传感器的技术参数范围见表I :
表I.半导体压容型压力传感器的技术参数范围
权利要求
1.一种中医脉诊仪，含有脉枕箱(10)、计算机(7)，所述脉枕箱(10)通过连接线与计算机(7)连接；其特征在于，在所述脉枕箱(10)的顶面设有切脉槽(11)，在所述脉枕箱(10)的一侧设有升降安装架(5)，所述升降安装架(5)为一倒“L”形拐臂结构，其下端插在脉枕箱 (10 )内，升降安装架(5 )的下端连接有步进电机(6 )，所述步进电机(6 )设置在脉枕箱(10 ) 内的底板上，由设置在脉枕箱(10) —侧的步进电机控制器(61)控制；在升降安装架(5)的水平拐臂(3)上设有呼吸门控测试系统(4)，在升降安装架(5)的水平拐臂(3)内部中间区域安装有第一数据卡(311)、第二数据卡(312)和第三数据卡(313)，在升降安装架(5)的水平拐臂(3 )下方设有测试传感器安装架(2 )和补偿传感器安装架(9 )，所述测试传感器安装架(2)的下端安装有测试传感器阵列(1)，所述补偿传感器安装架(9)的下端安装有补偿传感器阵列(8);所述测试传感器阵列(I)和所述补偿传感器阵列(8)中的传感器由传感器芯片(13)、保护屏(12)及封装外壳(14)构成；所述测试传感器阵列(I)和所述补偿传感器阵列(8)悬置在切脉槽(11)的上方，它们通过导线与第一数据卡(311)、第二数据卡(312) 和第三数据卡(313)的输入端子连接，第一数据卡(311)、第二数据卡(312)和第三数据卡 (313)的输出端通过USB接口或以蓝牙方式与计算机(7)连接。
2.根据权利要求I所述的中医脉诊仪，其特征在于，所述的测试传感器阵列(I)和所述的补偿传感器阵列(8)由各独立封装的传感器单元集成，或者由集成的传感器进行统一的封装。
3.根据权利要求2所述的中医脉诊仪，其特征在于，所述的测试传感器阵列(I)和所述的补偿传感器阵列(8)为在5 mmX50 mm长方形内均匀设置的不低于3列、不少于20行的传感器阵列。
4.根据权利要求3所述的中医脉诊仪，其特征在于，所述的测试传感器阵列(I)以20、 40、60、80、100、120、140、180、200N的力施加在人手腕的寸、关、尺脉，将脉波信号转变为电信号。
5.根据权利要求2所述的中医脉诊仪，其特征在于，所述的补偿传感器阵列(8)用于测定环境对脉波的影响，包括温度、受试者非生理因素运动的影响，对实际脉波信号提供补偿和参比。
6.根据权利要求2所述的中医脉诊仪，其特征在于，所述独立封装的传感器单元包括半导体压容型传感器和电阻应变片型传感器。
7.根据权利要求6所述的中医脉诊仪，其特征在于，所述独立封装的半导体压容型传感器的封装外壳(14)高出传感器芯片(13)的敏感面0. 2 7. 0_，封装外壳(14)的材料采用铝合金。
8.根据权利要求6所述的中医脉诊仪，其特征在于，所述独立封装的电阻应变片型传感器的封装外壳(14)高出传感器芯片(13)的敏感面0. 2 7. 0_，封装外壳(14)的材料采用有机树脂。
9.根据权利要求I所述的中医脉诊仪，其特征在于，独立封装传感器单元的各个保护屏(12)在结构上是各自独立的，所述保护屏(12)的顶端面高于封装外壳(14)的顶端面，保护屏(12)的底端面直接粘结在传感器芯片(13)的敏感面上，保护屏(12)的侧面与封装外壳(14)的内壁不接触，以确保各传感器单元信号的独立性与线性度。
10.根据权利要求9所述的中医脉诊仪，其特征在于，所述传感器芯片的保护屏(12)的结构的尺寸由传感器的参数、保护屏材料的弹性模量E与密度P、传感器的固有频率nf^、 以及封装外壳(14)与传感器芯片(13)的敏感面间的高度差来确定，该高度差的范围为.0.21 8. 0mm。
全文摘要
本发明中医脉诊仪，含有脉枕箱和计算机，在脉枕箱一侧的面上设有切脉槽，在脉枕箱的另一侧设置升降安装架，升降安装架为倒“L”形拐臂结构，其下端插在脉枕箱内，下面连接有步进电机，所述步进电机由步进电机控制器控制；在升降安装架的上方设有呼吸门控测试系统，在升降安装架的中间设置数据卡外壳和数据卡，在升降安装架的下方设置测试传感器及补偿传感器安装架，在所述安装架的下端安装测试传感器阵列和补偿传感器阵列；所述测试传感器阵列和补偿传感器阵列悬置在切脉槽的上方，通过导线与数据卡的输入端子连接，数据卡的输出端通过连接线或以蓝牙方式与计算机连接。本发明能够获得被测者准确的脉波信息，为中医治理提供决策依据。
文档编号A61B5/00GK102579013SQ20121007971
公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月23日 优先权日2012年3月23日
发明者张娉妮, 张立国 申请人:上海赛诚医药科技有限公司