觸力傳感器檢測裝置及檢測電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種觸力傳感器檢測裝置，在固定支架兩端設置的靜態(tài)壓發(fā)生裝置和動態(tài)壓發(fā)生裝置，靜態(tài)壓發(fā)生裝置由直線型步進電機和直線型步進電機絲桿組成，動態(tài)壓發(fā)生裝置由電磁推桿、凹形推桿、彈簧和T形連桿組成，電磁推桿與凹形推桿固定連接，T形連桿一端嵌設在凹形推桿內(nèi)，彈簧套設在T形連桿上且設置于凹形推桿和T形連桿之間，靜態(tài)發(fā)生裝置和動態(tài)發(fā)生裝置之間夾設被測觸力傳感器和觸力反饋傳感器。本實用新型既能產(chǎn)生高精度的動態(tài)標準信號的機械力，又能模擬中醫(yī)15種脈圖波形輸出的可用于橈動脈觸力傳感器和脈象儀動態(tài)性能檢測的試驗裝置，從而填補了脈象儀和脈搏傳感器無動態(tài)性能檢測手段的缺失。
【專利說明】觸力傳感器檢測裝置及檢測電路

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種傳感器檢測裝置，具體涉及一種橈動脈觸力傳感器檢測裝置，本實用新型還涉及一種橈動脈觸力傳感器檢測電路。

【背景技術】
[0002]橈動脈脈搏波觸力傳感器起步于20世紀50年代，最早用于橈動脈采集的傳感器是英國人Marey制作的杠桿式傳感器。1979年上海市醫(yī)療器械檢測所的學者研制出了——單懸臂梁的橈動脈觸力傳感器，之后得到了廣泛應用。隨著科技的不斷進步和中醫(yī)現(xiàn)代化研究的快速發(fā)展，帶有橈動脈觸力傳感器的診斷儀器已經(jīng)從科研走向了臨床，由實驗室手工制作走向了自動化生產(chǎn)。除脈象儀之外的其它不是以中醫(yī)傳統(tǒng)醫(yī)理為基礎的橈動脈采集設備如:中心動脈壓檢測儀、無創(chuàng)血壓監(jiān)測儀、脈搏波傳導時間檢測儀等等也發(fā)展迅速，據(jù)初步統(tǒng)計這類以橈動脈脈搏波觸力傳感器為核心的采集設備，年球銷售近百萬臺。
[0003]在基于傳統(tǒng)中醫(yī)理論的橈動脈脈搏采集，所用的橈動脈信號采集傳感器種類繁多，性能各異，根據(jù)其工作原理可分為四種:一種是通過感受脈動處力的變化而進行數(shù)據(jù)采集的觸力傳感器；另一種則是通過感受脈管容積的變化來描述脈象的光電傳感器；第三種即傳聲器，是利用聲學原理，拾取由脈搏引起的振動，即所謂聽信號；第四種是超聲多普勒檢測技術。其中觸力式傳感器使用最為廣泛基礎最好，在已取得醫(yī)療器械注冊許可的脈象儀中，使用的均為觸力傳感器?；诜侵嗅t(yī)傳統(tǒng)醫(yī)學發(fā)展起來的血管內(nèi)壓力和波形測量，這類傳感器共有三種:有創(chuàng)血管內(nèi)留置的有創(chuàng)傳感器、無創(chuàng)壓力傳感器和光電類傳感器。在橈動脈處進行的無創(chuàng)體表血壓傳感技術所用的傳感器，與脈象儀橈動脈脈搏波采集所用的傳感器是實質性等同的，也是觸力傳感器。然而，針對脈搏波觸力傳感器的檢測方法國內(nèi)外制造商各不相同，檢測的科學性和可重復性不強，專業(yè)的、精準的、可動態(tài)模擬的、可直接檢測脈搏波觸力傳感器頻響的檢測設備，檢測設備依然缺失。一方面，當脈象儀缺失了動態(tài)性能的考核時，在產(chǎn)品注冊檢驗中只能考核其靜態(tài)性能指標，造成了脈象儀實際性能與臨床客觀的需求之間可能存有較大差異，診斷儀的有效性受到了挑戰(zhàn)。另一方面，隨著脈搏波采樣診斷儀器產(chǎn)業(yè)化的不斷擴大，作為關鍵部件橈動脈脈搏波觸力傳感器的疲勞性能也越來越收到臨床關注，所用的脈象儀等診斷設備在使用了若干年后其診斷精度還能保持嗎？若需要調(diào)換脈搏波觸力傳感器，產(chǎn)品整機還得重新校準。如果有了橈動脈脈搏波傳感器的動態(tài)性能檢測設備，同時又能建立一個脈搏波傳感器的標準，這樣就能對傳感器統(tǒng)一質量，可在不重新調(diào)整整機的情況直接完成傳感器的更換。同類產(chǎn)品中有創(chuàng)血管內(nèi)血壓傳感器，就有美國標準ANSI/AAMI BP22《血壓傳感器Blood pressure transducers》，中國也制定了該傳感器的行業(yè)標準YY0781。
[0004]綜上所述，我們向國際標準化組織IS0/TC249提出了脈搏波觸力傳感器國際標準提案，該提案包括主要技術在性能要求和試驗方法，并成功獲得國際標準的立項(IS019614)。同時我們也為此研發(fā)了一種既能檢測橈動脈脈搏波觸力傳感器的靜態(tài)、動態(tài)性能，又能檢測橈動脈脈搏波觸力傳感器疲勞性和重復性的檢測裝置，該裝置可用于脈搏傳感器(或含有脈搏傳感器的脈象儀等輔助診斷儀器)的檢測。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種觸力傳感器檢測裝置，它可以可用于脈搏傳感器(或含有脈搏傳感器的脈象儀等輔助診斷儀器)的檢測。
[0006]為了解決以上技術問題，本實用新型提供了一種觸力傳感器檢測裝置，在固定支架兩端設置的靜態(tài)壓發(fā)生裝置和動態(tài)壓發(fā)生裝置，所述靜態(tài)壓發(fā)生裝置由直線型步進電機和直線型步進電機絲桿組成，所述動態(tài)壓發(fā)生裝置由電磁推桿、凹形推桿、彈簧和T形連桿組成，所述電磁推桿與所述凹形推桿固定連接，所述T形連桿一端嵌設在所述凹形推桿內(nèi)，所述彈簧套設在所述T形連桿上且設置于所述凹形推桿和所述T形連桿之間，所述靜態(tài)發(fā)生裝置和所述動態(tài)發(fā)生裝置之間夾設被測觸力傳感器和觸力反饋傳感器。
[0007]優(yōu)選地，本實用新型的觸力傳感器檢測裝置，所述觸力反饋傳感器和所述被測觸力傳感器之間具有軟墊。
[0008]優(yōu)選地，本實用新型的觸力傳感器檢測裝置，所述直線型步進電機絲桿的端部具有靜壓推片。
[0009]優(yōu)選地，本實用新型的觸力傳感器檢測裝置，所述凹形推桿側壁具有多個空氣通道。
[0010]本實用新型還公開了一種基于權利要求1所述裝置的觸力傳感器檢測電路，包括主控制器，及分別與所述主控制器連接的磁控制驅動電路和靜態(tài)壓步進電機控制驅動電路，所述磁控制驅動電路與電磁推桿連接，所述磁控制驅動電路和所述靜態(tài)壓步進電機控制驅動電路分別與觸力反饋放大器連接，所述觸力反饋放大器與所述觸力反饋傳感器連接。
[0011]優(yōu)選地，本實用新型的觸力傳感器檢測電路，所述控制器通過USB通訊模塊與PC主機連接。
[0012]優(yōu)選地，本實用新型的觸力傳感器檢測電路，所述控制器與一個多波形存儲器連接。
[0013]本實用新型的觸力傳感器檢測裝置和檢測電路既能產(chǎn)生高精度的動態(tài)標準信號的機械力，又能模擬中醫(yī)15種脈圖波形輸出的可用于橈動脈觸力傳感器和脈象儀動態(tài)性能檢測的試驗裝置，從而填補了脈象儀和橈動脈傳感器無動態(tài)性能檢測手段的缺失。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細說明。
[0015]圖1是檢測設備輸出不同的靜態(tài)機械力，同時在不同的靜態(tài)機械力上疊加動態(tài)機械力，輸出的機械觸力信號的示意圖；
[0016]圖2是脈圖的基本形態(tài)示意圖；
[0017]圖3是兩個不同時間常數(shù)下采集的同一橈動脈脈象信號對照示意圖；
[0018]圖4是本實用新型觸力傳感器檢測裝置的結構組成示意圖；
[0019]圖5是本實用新型的控制電路工作原理示意圖。

【具體實施方式】
[0020]1.臨床要求
[0021]1.1靜態(tài)壓和動態(tài)壓的范圍
[0022]我們將脈象儀采集人體脈搏信號時施加于被采集者的的外部壓力稱為靜態(tài)壓，將采集到的被采集者的脈搏跳動信號稱為動態(tài)壓。
[0023]檢測設備需輸出不同的靜態(tài)機械力，同時在不同的靜態(tài)機械力上疊加動態(tài)機械力，輸出的機械觸力信號如圖1所示。為了符合臨床中醫(yī)的習慣，本裝置中力的單位采用牛頓(N)的同時也用了克(g)。脈象傳感器在采集橈動脈的脈搏信號時，必須遵循中醫(yī)切脈時的舉、按、尋手法。中醫(yī)把脈是需要向下按壓的，既在不同的“按壓力”下感知出不同的橈動脈(寸口脈)的跳動幅度。用工程技術的語言來描述即為，在外部分別施加不同的靜壓力條件下，采集橈動脈的動態(tài)波形。
[0024]若觸力傳感器有效觸力面能覆蓋單部橈動脈跳動，那么動態(tài)觸力與靜態(tài)觸力的范圍如下表一:
[0025]表一
[0026]
^5設備力的輸出范圍參數(shù)設定的依據(jù)

統(tǒng)計了國內(nèi)注冊脈象儀企業(yè)的最大靜態(tài)加壓值為500g，正在靜態(tài)起草的脈象儀國際標準

(IS0/WD/18615)中暫定的最大加壓值換算成力是400g。

統(tǒng)計了國內(nèi)注冊的脈象儀企業(yè)的脈搏動態(tài)值的企標規(guī)定最大
0-120g值為80g，正在起草的脈象儀
2心連續(xù)可調(diào)國際標準(IS0/WD/18615)中

暫定的最大脈搏動態(tài)值換算成力是60g。
[0027]1.2橈動脈的脈象波(脈圖或稱為脈搏波)
[0028]在長期的脈象客觀化研究中，已積累了大量的有共性的脈搏數(shù)據(jù)樣本數(shù)據(jù)，其中具有初步共性的代表典型性的脈圖波形共15種，作為中醫(yī)診斷脈象的基本依據(jù)。帶輔助診斷功能的脈象儀，其可輔助分析診斷的橈動脈脈象信號也都包含這15種:浮脈、沉脈、遲脈、數(shù)脈、緩脈、疾脈、結脈、代脈、促脈、虛脈、弦脈、緊脈、滑脈、澀脈、平脈。脈圖的基本形態(tài)如圖2所示。將這些在中醫(yī)臨床上已基本達成共識的橈動脈脈搏波，制作成一個臨床脈象模擬信號機械力發(fā)生裝置，這個裝置就能對脈象儀輔助分析軟件脈名判斷的準確性作出一個客觀的評價。這個模擬脈象信號發(fā)生裝置，就猶如模擬病癥心電的發(fā)生裝置。
[0029]如圖2所示，其中，各附圖標記的含義為:hl主波幅度，h2主波峽幅度，h3重波前波幅度，h4降中峽幅度，h5重搏波幅度，tl對應于左心室的快速射血期，t4對應于左心室的收縮期，t5對應于左心室的舒張期，t為一個完整的脈動周期。
[0030]2系統(tǒng)設計
[0031]該檢測系統(tǒng)是由可控的機械觸力源、反饋用觸力傳感器、控制電路、幅度調(diào)節(jié)器和軟件控制等組成了一個閉環(huán)實時動態(tài)調(diào)整系統(tǒng)。其輸入的是由標準信號發(fā)生器輸入鋸齒波信號、正弦波信號、方波，以及與PC接口通訊的模擬人體脈搏跳動的模擬脈搏波電信號，輸出的是觸力信號。
[0032]檢測系統(tǒng)產(chǎn)生的各種觸力信號如下表二所示:
[0033]表二
[0034]
名稱頻率的輸出范圍參數(shù)設定的依據(jù)檢測項目鋸齒0.5-5Hz0.5Hz相當?shù)男穆蕿?0次/分鐘波連續(xù)可調(diào)5Hz相當?shù)男穆蕿?00次/分鐘〉'

選用IHz,相當于60次/分鐘的心

率，此頻率下的動態(tài)靈敏度檢測鋸齒具有一定的代表意義。且當脈象麻
I Hz動態(tài)靈敏度波儀或傳感器的頻響符合要求時，％

頻率變化是不會影響靈敏度變

化的，所以頻率可用定值。
正弦0.02-80Hz有研究表明，脈搏波的頻響范圍


頻響波連續(xù)可調(diào)在0.05-40Hz之間

有研宄表明脈象儀的時間常數(shù)方波0.05 Hz應大于2秒，0.05 Hz的方波半個時間常數(shù)

周期的時間是10秒。
模擬不同的脈象有各自的頻率如:將有共識的脈圖參數(shù)作為模擬脈象儀輔助人體結脈:脈搏慢且有不規(guī)則的間脈象產(chǎn)生的依據(jù)。 診斷功能一脈搏歇。~~ 致性與否的波代脈:心率失常，二聯(lián)律或三客觀檢測手聯(lián)律等。__ 段。
[0036]鋸齒波觸力信號，用于檢測脈率的準確性，以及傳感器或者脈象儀的動態(tài)靈敏度的準確性。這是最近召開的脈象儀國際標準討論的初步?jīng)Q定，采用上升時間和下降時間比為1: 5的鋸齒波，能較好的近似脈象信號，同時也是標準信號發(fā)生器能產(chǎn)生的常用信號。
[0037]正弦波觸力信號，用于檢測觸力傳感器和脈象儀的頻響特性，之所以選擇正弦波測試傳感器的頻響是依據(jù)了 ANSI/AAMI BP22《血壓傳感器Blood pressure transducers)),該標準中的傳感器頻響規(guī)定為:正弦變化的壓力輸入時，輸出幅度比值的變化。但該標準沒有給出直接檢測頻響的方法，而是采用了近似諧振計算法，對于諧振計算法本文之后章節(jié)將詳細討論。
[0038]方波觸力信號:方波用于檢測傳感器的時間常數(shù)，時間常數(shù)值是脈象阻容耦合放大器中的一個關鍵指標，時間常數(shù)將會影響脈象信號中低頻分量的衰減程度和相移，圖3是兩個不同時間常數(shù)下采集的同一橈動脈脈象信號的對照。
[0039]2.1硬件結構部分
[0040]鑒于以上分析，本實用新型提供了一種觸力傳感器檢測裝置，如圖4所示，是本實用新型橈動脈觸力傳感器檢測裝置的結構組成示意圖，在固定支架7兩端設置的靜態(tài)壓發(fā)生裝置和動態(tài)壓發(fā)生裝置，所述靜態(tài)壓發(fā)生裝置由直線型步進電機13和直線型步進電機絲桿12組成，所述動態(tài)壓發(fā)生裝置由電磁推桿1、凹形推桿3、彈簧6和T形連桿5組成，所述電磁推桿I與所述凹形推桿3固定連接(圖中固定裝置2采用螺釘固定)，所述T形連桿5 —端嵌設在所述凹形推桿3內(nèi)，所述彈簧6套設在所述T形連桿5上且設置于所述凹形推桿3和所述T形連桿5之間，所述靜態(tài)發(fā)生裝置和所述動態(tài)發(fā)生裝置之間夾設被測觸力傳感器10和觸力反饋傳感器8。優(yōu)選地，本實用新型的觸力傳感器檢測裝置，所述觸力反饋傳感器8和所述被測觸力傳感器10之間具有軟墊9，所述直線型步進電機絲桿12的端部具有靜壓推片11，所述凹形推桿3側壁具有多個空氣通道4。
[0041]本實用新型還公開了一種觸力傳感器檢測電路，如圖5所示，是本實用新型的控制電路工作原理示意圖，包括主控制器，及分別與所述主控制器連接的磁控制驅動電路和靜態(tài)壓步進電機控制驅動電路，所述磁控制驅動電路與電磁推桿連接，所述磁控制驅動電路和所述靜態(tài)壓步進電機控制驅動電路分別與觸力反饋放大器連接，所述觸力反饋放大器與所述觸力反饋傳感器連接。優(yōu)選地，本實用新型的觸力傳感器檢測電路，所述控制器通過USB通訊模塊與PC主機連接，所述控制器與一個多波形存儲器連接，可以將常見的15種中醫(yī)脈形波形預設在存儲器中。
[0042]本裝置是一個用于脈象觸力傳感器的試驗裝置，此裝置彌補了該領域動態(tài)檢測手段欠缺的空白，尤其是脈象觸力傳感器和脈象儀頻響檢測的空白，為各生產(chǎn)廠商和檢測單位，提供了一種可行的檢測手段。
【權利要求】
1.一種觸力傳感器檢測裝置，其特征在于，在固定支架兩端設置的靜態(tài)壓發(fā)生裝置和動態(tài)壓發(fā)生裝置，所述靜態(tài)壓發(fā)生裝置由直線型步進電機和直線型步進電機絲桿組成，所述動態(tài)壓發(fā)生裝置由電磁推桿、凹形推桿、彈簧和T形連桿組成，所述電磁推桿與所述凹形推桿固定連接，所述T形連桿一端嵌設在所述凹形推桿內(nèi)，所述彈簧套設在所述T形連桿上且設置于所述凹形推桿和所述T形連桿之間，所述靜態(tài)發(fā)生裝置和所述動態(tài)發(fā)生裝置之間夾設被測觸力傳感器和觸力反饋傳感器。
2.如權利要求1所述的觸力傳感器檢測裝置，其特征在于，所述觸力反饋傳感器和所述被測觸力傳感器之間具有軟墊。
3.如權利要求1所述的觸力傳感器檢測裝置，其特征在于，所述直線型步進電機絲桿的端部具有靜壓推片。
4.如權利要求1所述的觸力傳感器檢測裝置，其特征在于，所述凹形推桿側壁具有多個空氣通道。
5.一種基于權利要求1所述裝置的觸力傳感器檢測電路，其特征在于，包括主控制器，及分別與所述主控制器連接的磁控制驅動電路和靜態(tài)壓步進電機控制驅動電路，所述磁控制驅動電路與電磁推桿連接，所述磁控制驅動電路和所述靜態(tài)壓步進電機控制驅動電路分別與觸力反饋放大器連接，所述觸力反饋放大器與所述觸力反饋傳感器連接。
6.如權利要求5所述的觸力傳感器檢測電路，其特征在于，所述控制器通過USB通訊模塊與PC主機連接。
7.如權利要求5所述的觸力傳感器檢測電路，其特征在于，所述控制器與一個多波形存儲器連接。
【文檔編號】A61B5/02GK203914887SQ201420271833
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年5月16日 優(yōu)先權日:2014年5月16日
【發(fā)明者】黃嘉華, 周會林 申請人:上海道生醫(yī)療科技有限公司