一种集成式指尖脉诊仪和系统

摘要

本发明涉及医疗诊断器械领域，特别涉及一种集成式指尖脉诊仪和系统。所述一种集成式指尖脉诊仪，包括：数据采集模块、控制器和压力控制模块，所述数据采集模块包括：光电传感模块和压力传感模块；所述控制器分别连接数据采集模块和所述压力控制模块；所述光电传感模块设置于所述压力传感模块上方；所述压力控制模块用于控制所述数据采集模块使用不同压力采集数据。本设备同时集成了光电传感模块和压力传感模块，可同时采集压力脉搏波与容积脉搏波，提供了高精度的压力脉搏波与容积脉搏波的研究数据，且在指尖进行采集，与腕部区域采集对比简化了结构设计，提高了操作便利性。

说明书

技术领域

本发明涉及医疗诊断器械领域，特别涉及一种集成式指尖脉诊仪和系统。

背景技术

随着生活水平提高以及心血管疾病的普遍性，家用医疗仪器也越来越普及，特别是电子血压计、血氧仪、脉诊仪已被广大家庭所接纳。

现有的电子血压计主要是袖带气囊电子血压计和腕带气囊电子血压计。它们是利用气泵对袖带气囊或腕带气囊进行加压，然后通过压力传感器或波动传感器识别压力和搏动信号，最后通过计算获取收缩压、舒张压和脉搏数。其优点是操作简便，读数直观，只需按一下按钮就会自动进行测量。

现有的血氧仪主要是指夹式结构，测量时指夹夹住手指指尖部位，利用双发光二极管(660nm、910nm)对含氧和不含氧血红蛋白的光吸收率进行采集，然后分析出两种血红蛋白的比例，进而得出血氧饱和度。

脉诊仪主要依据中医脉诊原理，采用腕带或特殊机械结构，利用压力传感器采集桡动脉寸关尺三部的压力脉搏波数据，进而分析中医脉象。

以上仪器存在以下缺点：

血压计：只能计算血压值和心率，结构和体积都较大，大部分在手臂或手腕处采集，操作不便，使用气囊，在气囊加压时收缩时对使用者产生心理压力，影响结果。

血氧仪：只能计算血氧和心率，优化后也只能采集容积脉搏波。

脉诊仪：只能采集压力脉搏波，结构设计复杂，寸关尺三脉对位困难，无法精确定量测量。

专利CN107802248A提出了一种基于压阻式传感器阵列的脉诊仪，采用单片机作为主控芯片，控制一个贴在腕带上的8X16阵列的变阻式压力传感器进行脉搏压力采集，再通过显示屏显示脉搏数据。其具有以下缺点1：硬件上采用阵列传感器，便于采集到脉搏信息而不用手动定位，但是采用这种方式导致后端需要模拟开关进行切换，增加了电路复杂性、也会增加结构大小，且容易引入噪声；缺点2：整个设备集成到一个结构内，通过腕带固定到手腕上，在采集脉搏信号的时候直接压在脉搏信号上，这样寸关尺的压力相同，无法实现脉象的总按、单按；缺点3：整个设备无法实现脉象浮中沉三取信息的采集。

专利CN109805897A提出了一种手动寻找脉位并采集脉搏信号的脉诊笔，其采用单片机作为主控芯片，采集笔端的压力采集模块数据，经信号处理IC转换处理并分析处理后在LED上提示浮中沉三取得压力信息。其具有以下缺点：缺点1：硬件上采集模块前端采用分压电阻加100nf电容接地得方式，有利于脉搏传感器直流信号的采集，但不利于交流信号的采集；缺点2：信息提示上主要提示的是浮中沉三取的信息，并无其他脉象信息，此专利充其量只能算脉搏压力采集模块；缺点2：脉诊笔在采集信号时，是手动按压到桡动脉上，因为操作人员无法保证手腕的完全静止，再叠加上被采集人员的手部微动作，最后会干扰脉搏的交流信号，导致数据有偏差。

CN108577819A利用不同强度的压力实现对指端血管不同程度的压迫，微处理器基于不同压力强度下的光电脉搏波信号，利用特征提取和机器学习方法计算得到血压值，并通过显示器实时显示血压值。但此方式使用手指控制按压力度，无法精确采集脉搏波信号。

发明内容

为此，需要提供一种集成式指尖脉诊仪，用以解决现有血压计、血氧仪等采集数据单一，脉诊仪结构设计复杂等技术问题。具体技术方案如下：

一种集成式指尖脉诊仪，包括：数据采集模块、控制器和压力控制模块，所述数据采集模块包括：光电传感模块和压力传感模块；

所述控制器分别连接数据采集模块和所述压力控制模块；

所述光电传感模块设置于所述压力传感模块上方；

所述压力控制模块用于控制所述数据采集模块使用不同压力采集数据。

进一步的，还包括：机身和传感器支撑体；

所述压力控制模块包括：气泵和环形气囊；

所述气泵固定设置于所述机身内部，所述环形气囊部分设置于所述机身外，所述环形气囊其余部分设置于所述机身内，所述气泵直接连接位于所述机身内部的环形气囊或所述气泵通过气管连接位于所述机身内部的环形气囊，所述环形气囊内设置有四个以上的可滚动的圆柱；

所述光电传感模块和所述压力传感模块分别固定设置于所述传感器支撑体上，所述传感器支撑体嵌入设置于机身内部。

进一步的，所述压力传感模块为压力传感器；

所述压力传感器通过交直流分离电路对所述压力传感器采集的原始信号进行交直流分离。

进一步的，所述压力传感器为FSG005WNPB的传感器；

所述光电传感器为MAX30102集成芯片。

为解决上述技术问题，还提供一种集成式指尖脉诊系统，具体技术方案如下：

一种集成式指尖脉诊系统，包括：数据采集模块、控制器、压力控制模块、数据通信模块和上位机，所述数据采集模块包括：光电传感模块和压力传感模块；

所述控制器分别连接数据采集模块、所述压力控制模块和所述数据通信模块，所述控制器通过所述数据通信模块连接所述上位机；

所述光电传感模块设置于所述压力传感模块上方；

所述压力控制模块用于控制所述数据采集模块使用不同压力采集数据。

进一步的，还包括：机身和传感器支撑体；

所述压力控制模块包括：气泵和环形气囊；

所述气泵固定设置于所述机身内部，所述环形气囊部分设置于所述机身外，所述环形气囊其余部分设置于所述机身内，所述气泵直接连接位于所述机身内部的环形气囊或所述气泵通过气管连接位于所述机身内部的环形气囊，所述环形气囊内设置有四个以上的可滚动的圆柱；

所述光电传感模块和所述压力传感模块分别固定设置于所述传感器支撑体上，所述传感器支撑体嵌入设置于机身内部。

进一步的，所述压力传感模块为压力传感器；

所述压力传感器通过交直流分离电路对所述压力传感器采集的原始信号进行交直流分离。

进一步的，所述压力传感器为FSG005WNPB的传感器；

所述光电传感器为MAX30102集成芯片。

本发明的有益效果是：在一种集成式指尖脉诊仪中同时集成了光电传感模块和压力传感模块，可同时采集压力脉搏波与容积脉搏波，提供了高精度的压力脉搏波与容积脉搏波的研究数据，且在指尖进行采集，与腕部区域采集对比简化了结构设计，提高了操作便利性，避免了腕部区域压力传感器无法对准的问题。在本设备中虽集成了压力和光电传感器，但在成本上却并未增加太多。

附图说明

图1为具体实施方式所述一种集成式指尖脉诊仪的模块连接图；

图2为具体实施方式所述交直流分离电路图；

图3为具体实施方式所述一种集成式指尖脉诊仪的使用示意图；

图4为具体实施方式所述一种集成式指尖脉诊仪的示意图；

图5为具体实施方式所述一种集成式指尖脉诊系统的模块连接图。

附图标记说明：

10、一种集成式指尖脉诊仪，

11、数据采集模块，

12、控制器，

13、压力控制模块，

111、光电传感模块，

112、压力传感模块，

50、一种集成式指尖脉诊系统，

51、数据采集模块，

511、光电传感模块，

512、压力传感模块，

52、控制器，

53、数据通信模块，

54、上位机，

55、压力控制模块。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

请参阅图1至图4，本申请的核心技术思想在于：将压力传感模块112与光电传感模块111进行集成，可通过压力传感器采集按压的压力与压力脉搏波，通过光电传感器采集容积脉搏波，进而通过算法分析出心率、血压、血氧等心血管参数，同时根据中医理论分析脉象，也根据心率变异性理论计算自主神经的各个参数。

具体可如下：

一种集成式指尖脉诊仪10，包括：数据采集模块11、控制器12和压力控制模块13，所述数据采集模块11包括：光电传感模块111和压力传感模块112；

所述控制器12分别连接数据采集模块11和所述压力控制模块13；

所述光电传感模块111设置于所述压力传感模块112上方；

所述压力控制模块13用于控制所述数据采集模块11使用不同压力采集数据。

其中所述光电传感模块111为光电传感器，所述压力传感模块112为压力传感器。

压力传感器采集传感器模块与手指指尖的压力信号，具体的可分离为按压压力与压力脉搏波信号；

由于需要采集按压压力与压力脉搏波信号，在本申请中采用如图2所示的交直流分离电路，对压力传感器的原始信号进行交直流分离，则直流信号可基本等同于压力信号，交流信号为压力脉搏波信号。

如图4所示，在本实施方式中，还包括：机身和传感器支撑体；

所述压力控制模块13包括：气泵和环形气囊；

所述气泵固定设置于所述机身内部，所述环形气囊部分设置于所述机身外，所述环形气囊其余部分设置于所述机身内，所述气泵直接连接位于所述机身内部的环形气囊或所述气泵通过气管连接位于所述机身内部的环形气囊，所述环形气囊内设置有四个以上的可滚动的圆柱；

所述光电传感模块111和所述压力传感模块112分别固定设置于所述传感器支撑体上，所述传感器支撑体嵌入设置于机身内部。

具体可如下：使用气泵控制环形气囊内的气体容量，改变其体积，带动手指压向传感器支撑体，实现压力的增加或减少，控制过程中使用压力传感器获取手指的压力值进而反馈控制压力。

机身为壳体结构，内部包含电子元器件(传感器、电路板等)、电机，弹性气囊，机身表面使用柔性胶体进行附着，提高手指舒适性。

弹性气囊宽度约2-3cm，起到两个作用，一个是固定手指位置，一个是实现不同压力的调整。

传感器支撑体(光电传感器与压力传感器承载在其上)嵌入到整个机身内部，不可移动。

气泵使用微型气泵，固定到机身内部，使用气管与气囊连接或直接连接气囊。电机的控制需要压力传感器实时采集压力值，根据压力值来设置充气或放气。

环形气囊部分露出机身套住手指，其余部分位于机身内部。压力带环内至少用4个可滚动的圆柱支撑其形态，底部使用气管与气泵连接(或直连)。通过气泵的充气与放气来控制气囊内部的气体，改变其体积。当气泵开始充气时，环形气囊体积变大，压迫手指到传感器上，手指压力增加；当气泵放气时，环形气囊体积变小，手指压力降低。通过上述结构，可实现指尖脉诊时的压力可控，且结构相对简单易于设计、安装、拆卸；使用环形气囊包住整个手指，便于手指固定；测试时无心理压力。

在本实施方式中，结构上压力传感器与光电传感器刚性重叠，光电传感器在上，压力传感器在下；压力传感器可选用Honeywell生产的型号为FSG005WNPB的传感器；光电传感器可选用MAX30102集成芯片或选用660nm-910nm波段的红外收发对管进行电路设计。

在一种集成式指尖脉诊仪10中同时集成了光电传感模块111和压力传感模块112，可同时采集压力脉搏波与容积脉搏波，提供了高精度的压力脉搏波与容积脉搏波的研究数据，且在指尖进行采集，与腕部区域采集对比简化了结构设计，提高了操作便利性，避免了腕部区域压力传感器无法对准的问题。在本设备中虽集成了压力和光电传感器，但在成本上却并未增加太多。

此外在其它实施方式中，亦可用于其它疾病的测量，如帕金森疾病导致的肢体控制不稳等。具体可如下：通过用户界面主动提示用户手指按压传感器，并保持不同的力度，通过压力传感器反馈回的数据，计算波形抖动性与变化率。

请参阅图2至图5，在本实施方式中，一种集成式指尖脉诊系统50的具体实施方式如下：

一种集成式指尖脉诊系统50，包括：数据采集模块51、控制器52、压力控制模块55、数据通信模块53和上位机54，所述数据采集模块51包括：光电传感模块511和压力传感模块512；

所述控制器52分别连接数据采集模块51、所述压力控制模块55和所述数据通信模块53，所述控制器52通过所述数据通信模块53连接所述上位机54；

所述光电传感模块511设置于所述压力传感模块512上方；

所述压力控制模块55用于控制所述数据采集模块51使用不同压力采集数据。

其中所述光电传感模块511为光电传感器，所述压力传感模块512为压力传感器。

压力传感器采集传感器模块与手指指尖的压力信号，具体的可分离为按压压力与压力脉搏波信号；

由于需要采集按压压力与压力脉搏波信号，在本申请中采用如图2所示的交直流分离电路，对压力传感器的原始信号进行交直流分离，则直流信号可基本等同于压力信号，交流信号为压力脉搏波信号。

如图4所示，在本实施方式中，还包括：机身和传感器支撑体；

所述压力控制模块55包括：气泵和环形气囊；

所述气泵固定设置于所述机身内部，所述环形气囊部分设置于所述机身外，所述环形气囊其余部分设置于所述机身内，所述气泵直接连接位于所述机身内部的环形气囊或所述气泵通过气管连接位于所述机身内部的环形气囊，所述环形气囊内设置有四个以上的可滚动的圆柱；

所述光电传感模块511和所述压力传感模块512分别固定设置于所述传感器支撑体上，所述传感器支撑体嵌入设置于机身内部。

具体可如下：使用气泵控制环形气囊内的气体容量，改变其体积，带动手指压向传感器支撑体，实现压力的增加或减少，控制过程中使用压力传感器获取手指的压力值进而反馈控制压力。

机身为壳体结构，内部包含电子元器件(传感器、电路板等)、电机，弹性气囊，机身表面使用柔性胶体进行附着，提高手指舒适性。

弹性气囊宽度约2-3cm，起到两个作用，一个是固定手指位置，一个是实现不同压力的调整。

传感器支撑体(光电传感器与压力传感器承载在其上)嵌入到整个机身内部，不可移动。

气泵使用微型气泵，固定到机身内部，使用气管与气囊连接或直接连接气囊。电机的控制需要压力传感器实时采集压力值，根据压力值来设置充气或放气。

环形气囊部分露出机身套住手指，其余部分位于机身内部。压力带环内至少用4个可滚动的圆柱支撑其形态，底部使用气管与气泵连接(或直连)。通过气泵的充气与放气来控制气囊内部的气体，改变其体积。当气泵开始充气时，环形气囊体积变大，压迫手指到传感器上，手指压力增加；当气泵放气时，环形气囊体积变小，手指压力降低。通过上述结构，可实现指尖脉诊时的压力可控，且结构相对简单易于设计、安装、拆卸；使用环形气囊包住整个手指，便于手指固定；测试时无心理压力。

在本实施方式中，结构上压力传感器与光电传感器刚性重叠，光电传感器在上，压力传感器在下；压力传感器可选用Honeywell生产的型号为FSG005WNPB的传感器；光电传感器可选用MAX30102集成芯片或选用660nm-910nm波段的红外收发对管进行电路设计。

在一种集成式指尖脉诊系统中同时集成了光电传感模块511和压力传感模块512，可同时采集压力脉搏波与容积脉搏波，提供了高精度的压力脉搏波与容积脉搏波的研究数据，且在指尖进行采集，与腕部区域采集对比简化了结构设计，提高了操作便利性，避免了腕部区域压力传感器无法对准的问题。在本设备中虽集成了压力和光电传感器，但在成本上却并未增加太多。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。