一种仿生脉诊仪及仿生脉诊系统的制作方法

本发明涉及医疗诊断技术领域，具体而言，涉及一种仿生脉诊仪及仿生脉诊系统。

背景技术：

脉诊是通过按触人体不同部位的脉搏，以体察脉象变化的切诊方法。在整个中医发展史上占有举足轻重的地位，它是我国古代医学家长期医疗实践的经验总结。脉诊起源于春秋战国时期名医扁鹊。

由于脉诊存在较强的主观性，不同中医师对同一脉象结论可能存在差异性解读。随着中医学的不断发展，国家中医药局印发《中医药标准化中长期发展规划纲要(2011-2022)》，在标准化的进程中，国家进行了标准化脉象图制定，是中医院校脉诊标准性教学提供重要参考。

目前，全国各大中医大学，西医学院研究院均有对于教学方向的脉型仪研究，但其主观性太强且各脉型差异性较低，辨识度较差，无法考察教学效果，难以在教学中实际性使用；同时现有的脉型仪大多采用液压泵和电磁阀进行液路控制来实现不同脉象，无法定制和存储授课教师个性化的脉象波形，且运转过程中振动和噪音较大。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种仿生脉诊仪，以模拟各种波形不同的脉象、任意地改变脉象，使中医脉诊教学更加贴近实际临床需要。

本发明的另一目的在于提供一种仿生脉诊系统，以实现对脉象的调整、管理、存储以及显示。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种仿生脉诊仪，所述仿生脉诊仪包括：处理器、集液缸、阀门、第一驱动电机、仿生血管以及仿生骨架，所述集液缸与所述阀门的一侧贯通，所述阀门的一端套设于所述第一驱动电机外，所述阀门的另一端与所述仿生血管的一端贯通，所述仿生血管的另一端经过所述仿生骨架并与所述集液缸贯通，所述处理器与所述第一驱动电机电连接，所述处理器用于控制所述第一驱动电机运行以推送所述阀门内的液体至所述仿生血管。

进一步地，所述仿生脉诊仪还包括第二驱动电机，所述阀门的一端包括第一导液管及第二导液管，所述第一导液管的一端套设于所述第一驱动电机外，所述第一导液管的另一端与所述集液缸贯通，所述第二导液管的一端套设于所述第二驱动电机，所述第二导液管的另一端与所述集液缸贯通，所述第一驱动电机、第二驱动电机均分别与所述处理器电连接，所述处理器用于控制所述第一驱动电机及所述第二驱动电机分别运行以推送位于第一导液管、第二导液管内的液体至所述仿生血管。

进一步地，所述仿生脉诊仪还包括脉位形成模块，所述脉位形成模块设置于所述仿生骨架，所述仿生血管设置于所述脉位形成模块，所述脉位形成模块与所述处理器电连接，所述处理器用于控制所述脉位形成模块运行以带动所述仿生血管上、下移动。

进一步地，所述脉位形成模块包括三个伺服电机，三个所述伺服电机并排设置于所述仿生骨架，三个所述伺服电机均与所述处理器电连接，所述处理器用于分别控制每个所述伺服电机运行以带动所述仿生血管上、下移动。

进一步地，所述仿生脉诊仪还包括三个固定件，每个所述固定件设置于一个所述伺服电机，所述仿生血管嵌设于三个所述固定件内。

进一步地，所述仿生脉诊仪还包括流量控制电机，所述流量控制电机设置于所述仿生骨架，所述仿生血管设置于所述流量控制电机及所述仿生骨架之间，所述流量控制电机与所述处理器电连接，所述处理器用于控制所述流量控制电机运行以改变所述流量控制电机对所述仿生血管的压缩程度。

进一步地，所述阀门为单向阀。

进一步地，所述仿生脉诊仪还包括支架，所述支架的一端与所述仿生骨架连接。

进一步地，所述仿生脉诊仪还包括无线通信模块，所述仿生脉诊仪还包括无线通信模块，所述无线通信模块与所述处理器电连接，用于与一智能终端的进行数据交换。

第二方面，本发明实施例还提供了一种仿生脉诊系统，所述仿生脉诊系统包括控制单元、信号输入单元、存储单元、显示单元及仿生脉诊仪，所述仿生脉诊仪包括：处理器、集液缸、阀门、第一驱动电机、仿生血管以及仿生骨架，所述集液缸与所述阀门的一侧贯通，所述阀门的一端与所述第一驱动电机贯通，所述阀门的另一端与所述仿生血管的一端贯通，所述仿生血管的另一端经过所述仿生骨架并与所述集液缸贯通，所述处理器与所述驱动电机电连接，所述处理器用于控制所述驱动电机运行以推送所述阀门内的液体至所述仿生血管，所述控制单元分别与所述信号输入单元、所述存储单元、所述显示单元及所述仿生脉诊仪电连接；

所述信号输入单元用于将获得的用户输入的脉象调整信息传输至所述控制单元；

所述控制单元用于依据所述脉象调整信息控制所述仿生脉诊仪调整输出的脉象；

所述存储单元用于存储所述脉象；

所述显示单元用于显示所述脉象。

本发明提供的一种仿生脉诊仪，通过处理器控制第一驱动电机运行以推送位于阀门内的液体至仿生血管，并通过调节第一驱动电机的的冲程调节每次脉搏的输出量，调节第一驱动电机的运行速度以调节心率，从而使得仿生脉诊仪可以快速、精确地模拟各种波形不同的脉象、任意地改变脉象，使中医脉诊教学更加贴近实际临床需要；同时由于采用第一驱动电机进行液路控制来实现不同的脉象，能够大大降低仿生脉诊仪在运行过程中的振动以及噪音，以使得仿生脉诊仪输出的脉象更加准确，也能给用户带来更好的体验感。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例提供的仿生脉诊仪的结构示意图。

图2示出了本发明实施例提供的仿生脉诊仪的电路结构框图。

图3示出了图1中ⅰ处的局部放大示意图。

图4示出了本发明实施例提供的仿生脉诊系统的电路结构框图。

图标：100-仿生脉诊仪；110-集液缸；122-第一驱动电机；124-第二驱动电机；132-第一导液管；134-第二导液管；140-仿生血管；150-脉位形成模块；160-流量控制电机；170-仿生骨架；180-支架；190-工作台；191-处理器；192-无线通信模块；200-仿生脉诊系统；210-控制单元；220-信号输入单元；230-存储单元；240-显示单元。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

第一实施例

请参阅图1及图2，本发明实施例提供了一种仿生脉诊仪100，该仿生脉诊仪100包括处理器191、集液缸110、阀门、第一驱动电机122、第二驱动电机124、仿生血管140、脉位形成模块150、流量控制电机160、工作台190、支架180、无线通信模块192以及仿生骨架170。其中，处理器191分别与第一驱动电机122、第二驱动电机124、脉位形成模块150、流量控制电机160以及无线通信模块192电连接。

集液缸110用于储存液体，该液体用于模拟人类的血液，充当传递脉象的介质。

阀门的一端包括第一导液管132及第二导液管134，第一导液管132的一端套设于所述第一驱动电机122外，所述第一导液管132的另一端与所述集液缸110贯通，所述第二导液管134的一端套设于所述第二驱动电机124，所述第二导液管134的另一端与所述集液缸110贯通第一导液管132的一端套设于第一驱动电机122外，第一导液管132的另一端与集液缸110贯通，第二导液管134的一端套设于第二驱动电机124外，第二导液管134的另一端与集液缸110贯通；第一导液管132及第二导液管134还分别与集液缸110贯通，用于容纳集液缸110流出的液体；阀门的另一端与仿生血管140贯通，用于将液体传输至仿生血管140。

在一种优选的实施例中，该阀门为单向阀。单向阀的特性为：流体只能沿进水口流动，同时出水口截止无法回流，因而可以模拟心脏瓣膜止血回流功能；同时由于单向阀是通过受到的压力大小决定其自身打开与否，因而响应速度较快，开闭噪音较小。

第一驱动电机122及第二驱动电机124分别与第一导液管132及第二导液管134贯通，用于驱动液体流动。具体地，第一驱动电机122向阀门方向移动时，会压缩第一导液管132内的液体，从而使得该液体进入仿生血管140；第二驱动电机124向阀门方向移动时，会压缩第二导液管134内的液体，同样使得液体进入仿生血管140。

此外，第一驱动电机122及第二驱动电机124具有启动时间差，从而当分别位于第一导液管132、第二导液管134内的液体在阀门的另一端汇聚时，可以形成脉动脉冲输出，该脉动脉冲输出与人体的心率搏动类似。

需要说明的是，通过改变第一驱动电机122以及第二驱动电机124的输入电压，可以控制第一驱动电机122以及第二驱动电机124的冲程，即前后运行位移，设该冲程为l，输入电压为x，则l＝f(x)，且0≤x≤36、0≤l≤20；从而第一驱动电机122以及第二驱动电机124的运行速度满足：v＝f’(x)。综上可知，改变第一驱动电机122以及第二驱动电机124的输入电压，可以改变第一驱动电机122及第二驱动电机124的冲程l以及运行速度v，从而改变液体的输出量，即每次脉搏的输出量以及心率，从而可以输出任意波形的脉动脉冲以模拟包括至少24种标准化脉象图的脉象。

在一种优选的实施例中，第一驱动电机122及第二驱动电机124均为音圈直线电机。音圈直线电机具有高频响、高精度以及适合用于短行程的闭环伺服控制系统特点。通过使用音圈直线电机可以快速、精确、任意地改变脉型。

仿生血管140用于模拟人体的血管，用于容纳将集液缸110内的液体流动而形成脉搏。仿生血管140的一端与阀门的另一端贯通，仿生血管140的另一端与集液缸110贯通，用于将液体回收至集液缸110内。

该仿生血管140包括但不仅限于空心钢管以及橡胶软管。

仿生骨架170用于模拟人体尺骨和挠骨，同时脉位形成模块150、流量控制电机160均设置于该仿生骨架170上，且仿生血管140经过仿生骨架170。此外，仿生骨架170上还包绕有泡沫、海绵等物体，用于模拟人体的软组件；该泡沫、海绵等物体外包裹有仿真硅胶皮，用于模拟人体的手臂。

因而，该仿生骨架170、仿生血管140、泡沫、海绵以及仿真硅胶皮共同形成了仿生手假体，该仿生手假体按照人类的手制作，便于用户使用时可以将仿生脉诊仪100与人体的手臂更好地联系起来，起到更良好的练习效果。

请参阅图3，脉位形成模块150设置于仿生骨架170，同时仿生血管140位于脉位形成模块150上，脉位形成模块150与处理器191电连接，脉位形成模块150用于在自身运行时带动仿生血管140上、下移动。

在一种优选的实施例中，脉位形成模块150包括三个伺服电机，三个伺服电机并排设置于仿生骨架170，三个伺服电机均与处理器191电连接，三个伺服电机均用于在自身运行时带动仿生血管140上、下移动以形成寸、关、尺三个脉位，同时由于三个伺服电机能改变仿生血管140的高度，因而可以形成不同深浅沉浮的脉象。

在一种优选的实施例中，仿生脉诊仪100还包括三个固定件，每个固定件设置于一个伺服电机，仿生血管140嵌设于三个固定件内，通过三个固定件可以将仿生血管140分别固定于三个伺服电机上，从而使得仿生血管140可以随三个伺服电机的运行而上、下移动。

流量控制电机160设置于仿生骨架170，仿生血管140设置于流量控制电机160及仿生骨架170之间，流量控制电机160与处理器191电连接，用于在其自身运行时改变对仿生血管140的压缩程度。

通过流量控制电机160运行改变其对仿生血管140的压缩程度，可以改变流经设置于仿生血管140的末端处的输出阀的液体流量大小，当流量控制电机160对仿生血管140的压缩程度增大时，在该输出阀会产生液体回流现象，由此可以辅助形成脉象的力度和沉浮。

工作台190用于放置集液缸110、第一驱动电机122、第二驱动电机124以及仿生骨架170，以便于搬动仿生脉诊仪100。

支架180的一端与仿生骨架170连接，用于支撑仿生骨架170以及仿生血管140；支架180的另一端与工作台190连接。

处理器191用于运行软件程序，从而执行各种功能应用以及数据处理。具体地，处理器191用于控制流量控制电机160运行以改变流量控制电机160对仿生血管140的压缩程度；处理器191还用于分别控制每个伺服电机运行以带动仿生血管140上、下移动。

处理器191可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在一种优选的实施例中，处理器191采用atmel公司avr系列单片机328p型号的8位工业级单片机。

无线通信模块192与处理器191电连接，用于与一智能终端进行数据交换。

第二实施例

请参阅图4，本发明实施例还提供了一种仿生脉诊系统200，仿生脉诊系统200包括控制单元210、信号输入单元220、存储单元230、显示单元240及仿生脉诊仪100，控制单元210分别与信号输入单元220、存储单元230、显示单元240及仿生脉诊仪100电连接。

信号输入单元220与控制单元210电连接，用于将获得的用户输入的脉象调整信息传输至所述控制单元210。该信号输入单元220可以是但不仅限于按键、触摸屏等能使得仿生脉诊系统200与用户提供进行交互的装置。

控制单元210用于依据脉象调整信息控制仿生脉诊仪100调整输出的脉象。本实施例中，控制单元210可以是中央处理器(centralprocessingunit，cpu)、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现场可编程门阵列(fieldprogrammablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

存储单元230与控制单元210电连接，用于存储脉象。通过将脉象存储于存储单元230，便于用户之后再查看、调用在先观察、使用过的脉象，节约了用户再次使用相同脉象时的调整时间。

显示单元240与控制单元210电连接，用于显示脉象。通过显示单元240显示脉象，便于用户观看，同时可以将用户自己诊断的情况与仿生脉诊仪100实际输出的脉象比对。

综上所述，本发明提供的一种仿生脉诊仪，通过处理器控制第一驱动电机运行以推送位于阀门内的液体至仿生血管，并通过调节第一驱动电机的的冲程调节每次脉搏的输出量，调节第一驱动电机的运行速度以调节心率，从而使得仿生脉诊仪可以快速、精确地模拟各种波形不同的脉象、任意地改变脉象，使中医脉诊教学更加贴近实际临床需要；同时由于采用第一驱动电机进行液路控制来实现不同的脉象，能够大大降低仿生脉诊仪在运行过程中的振动以及噪音，以使得仿生脉诊仪输出的脉象更加准确，也能给用户带来更好的体验感。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。