专利名称：自动调节切脉压力的中医脉象检测装置的制作方法脉诊是中医四诊之一，在中医诊断中占有非常重要的地位。中医脉诊通常的做法是中医师用手指触压患者寸口桡动脉处寸、关、尺三个部位，通过手指施加浮、中、沉等不同的压力来感受患者脉搏波的变化。对应于浮、中、沉等压力而产生的一系列的包含了脉搏的位置、强弱、趋势、形状、宽度和节律等等信息的脉搏波，我们称之为脉象。从脉象信息中，医生可以知道脉搏是浮还是沉，是实还是虚，是大还是小，是快还是慢。通过这些信息，医生就可以了解病人的生理状态。但是这种传统的中医脉诊有很大的主观性；诊断的过程难以再现，并且很难学，花费几年甚至十几年才能掌握。为了解决传统中医脉诊的缺点，多年以来，许多研究工作者在脉诊的客观化方面做出了不懈的努力。中医脉诊的客观化的关键是高质量脉象信号的获取。随着传感器技术的不断进步，已经设计出了越来越多的脉象传感器。其中典型的有中国专利89107657.3所涉及到的“医用脉诊传感装置”。该装置以感囊作为切脉的媒介，感囊接触人体的脉位，获取的脉象信号经传感体导管传输到压力传感器，然后通过压力传感器转换成电信号。该装置的不足之处在于采用普通压力传感器，所采集的脉形信号仅能为少数简单的脉象诊断提供依据，无法提取足够详尽的脉形信号，从而不能支持比较复杂的脉象诊断。中国发明专利86107766提出了一种“中医脉象检测装置”，该装置的缺点是由于测力敏感元件的刚性表面与柔软的人指表面的差异，该测力式换能器不能兼顾浮脉与中、沉脉的检测和诊断。中国发明专利申请00119603.0对专利86107766的方案进行了一定的改进，利用串联复合式脉象改善浮脉检测能力，但是由于在中、沉脉检测时使用单通道测力敏感元件，该方案无法为复杂脉象提供详细数字描述。中国专利98800694.4公布的“脉搏检测装置、博动检测装置及压力检测装置”，采用压电传感器来测量脉搏波；中国专利2003101005513.0公布的“中医脉诊传感系统”同样是采用压电传感器直接测量脉搏波。目前这些传感器反映的脉象信息都比较单一，而且存在定位不准的缺点，同样也不能实现切脉压力的自动调节。实用新型内容为了解决现有的脉象检测装置无法实现切脉压力的自动调节及同时采集寸、关、尺三处脉管搏动的收缩和舒张位移信息的问题，本实用新型提供了一种自动调节切脉压力的中医脉象检测装置，它主要采用了光电传感器及压力传感器测量了在不同的切脉压力下脉管收缩与舒张的位移信息。本实用新型的中医脉象检测装置由自动加压机械装置、第一光电传感器、第二光电传感器、第三光电传感器、压力传感器、三组调理放大电路、压力放大电路、A/D转换模块、缓存器、锁存器、单片机控制电路、上位机、USB接口模块和步进电机驱动控制器组成；自动加压机械装置主要包括内壳、外壳、三个光电传感器拖动架、压力传动架、步进电机和纵向连接部件，所述压力传感器的非感应端与所述步进电机的力矩输出轴通过所述纵向连接部件相连，所述压力传感器的压力感应端与所述压力传动架的底部中心点接触，并且所述压力传动架的侧壁与所述内壳固定连接，所述内壳的外侧壁与所述外壳的内侧壁纵向滑动连接，所述三个光电传感器拖动架位于所述压力传动架的下方，所述第一光电传感器、第二光电传感器和第三光电传感器分别固定在所述三个光电传感器拖动架的下端，所述三个光电传感器拖动架的底面分别固定连接在所述内壳的内底面上；所述第一光电传感器、第二光电传感器和第三光电传感器的三个数据输出端分别连接三组调理放大电路的三个输入端，所述三组调理放大电路的三个输出端分别连接所述A/D转换模块的三个光电信号输入端，所述压力传感器的数据输出端连接所述压力放大电路的输入端，所述压力放大电路的输出端连接所述A/D转换模块的压力信号输入端，所述A/D转换模块的数据输出端通过所述缓存器分别与USB接口模块、单片机控制电路和锁存器的数据输入端相连，所述锁存器的数据输出端连接所述A/D转换模块的通道选择控制端，所述单片机控制电路的缓存控制信号输出端连接所述缓存器的控制端，所述单片机控制电路的A/D转换控制信号输出端连接所述A/D转换模块的控制端，所述单片机控制电路的锁存信号输出端连接所述锁存器的控制端，所述单片机控制电路的读、写信号输出端分别连接所述USB接口模块的读、写控制端，所述单片机控制电路的电机控制端连接所述步进电机驱动控制器的控制信号输入端，所述步进电机驱动控制器的驱动信号输出端连接所述步进电机的电源输入端，所述USB接口模块的数据端口连接所述上位机的数据端口。工作原理三个光电传感器分别对应着人体腕部的寸、关、尺三个部位，它们内部由发光二极管和光敏三极管组成，在检测脉象时由发光二极管发出的红外光经皮肤反射，会被光敏三极管接收，它们用的是波长为950nm的红外光，对氧合血红蛋白和血红蛋白非常敏感，可以捕捉到动脉血管壁的起伏波动，经过定标后具有非常好的线性特性；压力传感器放置在光电传感器的上方，用于获得切脉压力。单片机控制步进电机转动，步进电机的转动会通过电机轴和纵向连接部件带动压力传动架上下移动，压力传动架的移动会最终带动内壳体相对于患者腕部的上下移动，从而可以提供在检测脉象时所需的浮、中、沉等切脉压力，提供的压力大小通过单片机闭环控制，采用经典的PID控制算法；压力传感器和三个光电传感器所得到的脉象模拟信号经过调理放大电路后送入到模数转换器中；单片机产生读、写、A/D转换开始、读取方式、采集芯片复位、芯片片选、锁存器锁存、缓冲器输出使能等信号，控制着模数转换器对信号进行采样，将模拟信号转换成数字信号，并负责将转换后的结果通过高速USB接口模块实时的传送到上位机中存储起来，通过上位机的融合处理将检测到的脉象信息显示在屏幕上，便于操作者的观察。发明效果本实用新型是一种以无创伤的方式获取脉象数据，并对其进行处理和分析的设备。本实用新型的检测装置采用光电传感器，与同样采用光电传感器的中国专利92113134.8公布的“脉象仪”相比，能够同时采集寸、关、尺三路的脉象，而且增加了自动调节切脉压力的装置，同时本实用新型的检测装置也可以附加超声传感器获取到血流速度的信息；它融合了光电传感器和压力传感器的检测，将人体的脉象信息进行量化，实现了将传统中医脉象检测的主观性转变为客观，并且为后续的利用软件实现脉象特征的提取及分析脉象“位、形、势、数”等方面的信息提供了有利的硬件支持及精确的脉象信息。本实用新型的装置携带方便，即插即用。
图1是本实用新型的结构示意图；图2是本实用新型的自动加压机械装置1的剖面结构示意图；图3是图2的俯视图；图4是本实用新型的调理放大电路7、压力放大电路8的电路图；图5是A/D转换模块9、缓存器10、锁存器11、单片机控制电路16、上位机13、USB接口模块12、步进电机驱动控制器14及步进电机6的连接关系示意图。


一参见图1、图2和图3，本实用新型的脉象检测装置由自动加压机械装置1、第一光电传感器2、第二光电传感器3、第三光电传感器4、压力传感器5、三组调理放大电路7、压力放大电路8、A/D转换模块9、缓存器10、锁存器11、单片机控制电路16、上位机13、USB接口模块12和步进电机驱动控制器14组成；自动加压机械装置1由内壳1-6、外壳1-5、三个光电传感器拖动架1-1、压力传动架1-2、步进电机6和纵向连接部件组成，所述压力传感器5的非感应端与所述步进电机6的力矩输出轴6-1通过所述纵向连接部件相连，所述压力传感器5的压力感应端与所述压力传动架1-2的底部中心点接触，并且所述压力传动架1-2的侧壁与所述内壳1-6固定连接，所述内壳1-6的外侧壁与所述外壳1-5的内侧壁纵向滑动连接，所述三个光电传感器拖动架1-1位于所述压力传动架1-2的下方，所述第一光电传感器2、第二光电传感器3和第三光电传感器4分别固定在所述三个光电传感器拖动架1-1的下端，所述三个光电传感器拖动架1-1的底面分别固定连接在所述内壳1-6的内底面上；所述第一光电传感器2、第二光电传感器3和第三光电传感器4的三个数据输出端分别连接三组调理放大电路7的三个输入端，所述三组调理放大电路7的三个输出端分别连接所述A/D转换模块9的三个光电信号输入端，所述压力传感器5的数据输出端连接所述压力放大电路8的输入端，所述压力放大电路8的输出端连接所述A/D转换模块9的压力信号输入端，所述A/D转换模块9的数据输出端通过所述缓存器10分别与USB接口模块12、单片机控制电路16和锁存器11的数据输入端相连，所述锁存器11的数据输出端连接所述A/D转换模块9的通道选择控制端，所述单片机控制电路16的缓存控制信号输出端连接所述缓存器10的控制端，所述单片机控制电路16的A/D转换控制信号输出端连接所述A/D转换模块9的控制端，所述单片机控制电路16的锁存信号输出端连接所述锁存器11的控制端，所述单片机控制电路16的读、写信号输出端分别连接所述USB接口模块12的读、写控制端，所述单片机控制电路16的电机控制端连接所述步进电机驱动控制器14的控制信号输入端，所述步进电机驱动控制器14的驱动信号输出端连接所述步进电机6的电源输入端，所述USB接口模块12的数据端口连接所述上位机13的数据端口。压力传感器5为点接触式的传感器，能够灵敏的感受压力的变化，并将其转换成电压信号输出，其采用的型号为FSL05N2C；所述第一光电传感器2、第二光电传感器3和第三光电传感器4的内部都由发光二极管和光敏三极管组成，采用的型号为CNY70。

二参见图1，本
与
一的不同点是所述脉象检测装置还包括超声传感器及USB接口模块15，所述超声传感器及USB接口模块15与所述上位机13的血流检测信号输入端相连。其他组成和连接关系与
一相同。超声传感器用于测血流速度，血流速度减慢与血流阻力指数增加有一定的关系；本实用新型采用的超声传感器及USB接口模块15的型号为CBS-900。本实用新型第一次将光电传感器、压力传感器和超声传感器获得到的信息融合起来，从而量化了更多的中医的脉象信息，并且实现脉象检测装置对脉象“流利度”信息的获取。

三参见图2和图3，本
与
一的不同点是所述自动加压机械装置1还包括三个传感器横向拖动螺杆1-10，每个光电传感器拖动架1-1的上端分别固定连接有一个传感器横向拖动螺杆1-10，所述传感器横向拖动螺杆1-10与光电传感器拖动架1-1的上端螺纹连接。其他组成和连接关系与
一相同。每个光电传感器在探头外侧都有一个传感器拖动螺杆1-10，可横向调节传感器的位置，用于精确定位传感器放置在寸、关、尺三部的位置；只有找到了准确的定位位置，才能使传感器对应着脉搏波动最强的位置。

四参见图2和图3，本
与
一的不同点是在自动加压机械装置1中，所述纵向连接部件由传感器纵向拖动螺杆1-3-2、传动滑块1-3-1和第一螺钉1-4组成，所述传感器纵向拖动螺杆1-3-2的中心轴线与所述步进电机6的力矩传输轴6-1的中心轴线相重合，并且所述传感器纵向拖动螺杆1-3-2的上端与所述力矩输出轴6-1通过第一螺钉1-4径向固定连接，所述传动滑块1-3-1设有纵向通孔并且所述通孔的内圆表面设有内螺纹，所述传感器纵向拖动螺杆1-3-2下端的外圆表面与所述传动滑块1-3-1上通孔的上端内圆表面螺纹连接，所述传动滑块1-3-1上通孔的中心线与所述传感器纵向拖动螺杆1-3-2的中心轴线相重合，所述压力传感器5的非感应端粘接在所述传动滑块1-3-1的下端面上。其他组成和连接关系与
一相同。当电机输出轴转动时，传感器纵向拖动螺杆1-3-2也跟着转动，同时推动传动滑块1-3-1纵向运动给光电传感器加压或释放压力。在采用本实用新型的自动加压机械装置1检测脉象前，对它进行了加压的定标工作，使检测装置能够准确的确定对光电传感器施加压力的大小。

五参见图2，本
与
一的不同点是所述自动加压机械装置1还包括托架1-7，所述托架1-7固定在所述外壳1-5的下端。其他组成和连接关系与
一相同。托架1-7侧面呈弧线型，便于人安装携带。托架采用表带式的设计，符合人体工学的设计，表带的使用减少了传感器与手腕的相对位移，使定位更准确。

六参见图2和图3，本
与
一的不同点是所述自动加压机械装置1还包括两个第二螺钉1-9，所述压力传动架1-2的前后两个侧壁与所述内壳1-6的前后两个侧壁分别通过两个第二螺钉1-9固定连接，所述内壳1-6的左外侧壁1-6-2、所述外壳1-5的左内侧壁1-5-2、所述内壳1-6的右外侧壁1-6-1和所述外壳1-5的右内侧壁1-5-1上设有纵向导轨，并且所述内壳1-6的左外侧壁1-6-2与所述外壳1-5的左内侧壁1-5-2纵向滑动连接，所述内壳1-6的右外侧壁1-6-1与所述外壳1-5的右内侧壁1-5-1纵向滑动连接。其他组成和连接关系与
一相同。

七参见图1，本
与
一的不同点是所述每组调理放大电路7都由零点调节电路7-1、第一级放大电路7-2、滤波电路7-3和第二级放大电路7-4组成，每组调理放大电路7的零点调节电路7-1的输入端连接与该组调理放大电路7相连的光电传感器的数据输出端，每组调理放大电路7的零点调节电路7-1的输出端与该组的第一级放大电路7-2的输入端相连，每组调理放大电路7的第一级放大电路7-2的输出端与该组的滤波电路7-3的输入端相连，每组调理放大电路7的滤波电路7-3的输出端与该组的第二级放大电路7-4的输入端相连，每组调理放大电路7的第二级放大电路7-4的输出端连接所述A/D转换模块9的一个光电信号输入端。其他组成和连接关系与
一相同。压力信号经过一级放大送入模数转换器，而光电信号需要进过两级放大才能进入到模数转换器中。本实用新型的调理放大电路7中设有调零功能，以方便校准；它还能去除工频干扰及高频噪声，整个电路能确保脉象信号无失真。

八参见图1和图4，本
与
七的不同点是所述零点调节电路7-1由第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一电容C1、第二电容C2、第一可调电阻W0、第一运算放大器A1、第二直流电源VCC和第三直流电源+VB组成，第一光电传感器2的数据输出端连接第五电阻R5、第二电阻R2、第三电阻R3的一端，第五电阻R5的另一端连接第二直流电源VCC的输出端，第三电阻R3的另一端通过第一电容连接第二电阻R2的另一端和第一运算放大器A1的反相输入端和第六电阻R6的一端，第六电阻R6的另一端连接第一运算放大器A1的输出端，第二电容C2并联在第六电阻R6的两端，第一运算放大器A1的同相输入端连接第四电阻R4和第一可调电阻W0的一端，第一可调电阻W0的滑动触头端连接第三直流电源+VB的输出端，第四电阻R4的另一端接地；所述第一级放大电路7-2由电解电容C3、第七电阻R7、第二运算放大器A2、第四电容C4、第八电阻R8、第九电阻R9、第三运算放大器A3、第十电阻R10、第五电容C5、第二可调电阻W1和第十一电阻R11组成，所述零点调节电路7-1的第一运算放大器A1的输出端连接电解电容C3的正极端，电解电容C3的负极端通过第七电阻R7连接第二运算放大器A2的反相输入端、第四电容C4的一端和第八电阻R8的一端，第四电容C4和第八电阻R8的另一端连接第二运算放大器A2的输出端，第二运算放大器A2的同相输入端接地，第二运算放大器A2的输出端通过第九电阻R9连接第三运算放大器A3的同相输入端，第三运算放大器A3的反相输入端连接第十电阻R10的一端、第五电容C5的一端和第二可调电阻W1的滑动触头端，第二可调电阻W1和第五电阻C5的另一端连接第十一电阻R11的一端和第三运算放大器A3的输出端，第十电阻R10的另一端接地；所述滤波电路7-3由第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第四运算放大器A4、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8和第九电容C9组成，所述第一级放大电路7-2的第十一电阻R11的另一端连接第七电容C7和第十二电阻R12的一端，第十二电阻R12的另一端连接第六电容C6和第十三电阻R13的一端，第六电容C6的另一端和第十四电阻R14的一端接地，第七电容C7的另一端连接第十四电阻R14的另一端和第八电容C8的一端，第八电容C8的另一端连接第十三电阻R13的另一端和第四运算放大器A4的同相输入端，第四运算放大器A4的反相输入端连接第十五电阻R15、第九电容C9、第十六电阻R16的一端，第九电容C9和第十六电阻R16的另一端连接第四运算放大器A4的输出端和第二级放大电路7-4的输入端，第十五电阻R15的另一端接地。其他组成和连接关系与
七相同。根据第一放大电路7-2的设计提示可以导出第二级放大电路7-4和压力放大电路8。调节可调电阻的大小可以改变三组放大电路的放大倍数。

九参见图1和图5，本
与
一的不同点是所述A/D转换模块9采用型号为ADS7864Y的A/D转换芯片IC2，所述缓存器10采用型号为HC244的缓存芯片IC3，所述锁存器11采用型号为SN54HC373的锁存芯片IC4，所述单片机控制电路16包括型号为P89C52的单片机IC1、型号为74HC004的升压芯片IC8和型号LC4064V25T44-51的可编程逻辑器件IC7，所述USB接口模块12采用型号为PDIUSBD12的USB接口芯片IC5，所述步进电机驱动控制器14采用型号为SAA1042V的驱动芯片IC6；所述A/D转换芯片IC2的37脚连接压力放大电路8的输出端，所述A/D转换芯片IC2的39、44、48脚分别连接三组调理放大电路7的输出端，所述A/D转换芯片IC2的38、40、42、43、45、47脚都与第一直流电源+VA的输出端相连，所述A/D转换芯片IC2的11至18脚分别与所述缓存芯片IC3的八位数据输入端相连，所述缓存芯片IC3的八位数据输出端分别与单片机IC1的3、5、7、9、11、13、15、17脚、所述锁存芯片IC4的八位数据输入端、所述USB接口芯片IC5的八位数据输入端相连，所述锁存芯片IC4的2、5、6脚依次连接所述A/D转换芯片IC2的29至31脚，所述锁存芯片IC4的9脚连接所述A/D转换芯片IC2的28脚，所述锁存芯片IC4的12脚连接所述A/D转换芯片IC2的25、26、27脚，单片机IC1的14脚连接所述A/D转换芯片IC2的32脚，所述锁存芯片IC4的11脚连接升压芯片IC8的4脚，所述A/D转换芯片IC2的24脚连接所述可编程逻辑器件IC7的25脚，所述A/D转换芯片IC2的23脚连接所述可编程逻辑器件IC7的21脚，所述A/D转换芯片IC2的22脚连接所述可编程逻辑器件IC7的20脚，所述缓存芯片IC3的1脚连接所述可编程逻辑器件IC7的19脚，所述缓存芯片IC3的19脚连接所述可编程逻辑器件IC7的18脚，单片机IC1的19脚连接所述USB接口芯片IC5的10脚，所述单片机IC1的6脚连接所述升压芯片IC8的13脚，所述升压芯片IC8的12脚连接所述驱动芯片IC6的7脚，所述单片机IC1的8脚连接所述驱动芯片的11脚，所述单片机IC1的12脚连接所述升压芯片IC8的11脚，所述升压芯片IC8的10脚通过第一电阻R1连接驱动芯片IC6的6脚，所述单片机IC1的26脚连接所述USB接口芯片IC5的14脚，所述单片机IC1的32脚连接所述USB接口芯片IC5的16脚和所述可编程逻辑器件IC7的2脚，所述单片机IC1的34脚连接所述USB接口芯片IC5的15脚和所述可编程逻辑器件IC7的4脚，所述可编程逻辑器件IC7的42脚连接所述升压芯片IC8的1脚，所述升压芯片IC8的2和3脚相连，所述USB接口芯片IC5的11和28脚接地。其他组成和连接关系与
一相同。由于本实用新型采用的单片机IC1是八位机，则附加一个可编程逻辑器件IC7来辅助单片机IC1进行控制工作，它的作用是向锁存器IC4输出锁存和输出使能控制信号，向缓冲器IC3输出芯片使能控制信号，以及向A/D变换芯片IC2输出转换控制信号和数据读取信号；由于某些控制信号的电压不够，则还添加了一个升压芯片IC8。