一种可以输出各种不同脉象的脉搏模拟器的制作方法

1.本发明涉及一种可以输出各种不同脉象的脉搏模拟器，涉及中医诊断领域，特别涉及中医脉诊学习领域。


背景技术：

2.当前在全国的中医复兴任重道远，特别是在中医望闻问切的诊断领域，真正掌握切脉诊断技术的人才越来越少，有志于学习中医诊断知识的人员，苦于脉诊技术的复杂性，脉搏变化的多样性，而且精确脉诊的重要性，多数人只能通过师承身教和大量的实践锻炼来掌握这项传统切脉技术。
3.因此，急需研制一种脉搏模拟器，让学习中医脉诊技术的人员，在有了一定的理论基础知识的基础上，可以通过在模拟器上的反复实践，从而快速掌握中医的脉诊技术，当前一些中医院校使用的模拟器，通常只能模拟一种脉象，无法用一个模拟器发生所有的各种脉象信号。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种输出各种脉象的人体手腕脉搏模拟器，该仪器由三部分组成：驱动控制部分、电机组工作部分和脉搏发生系统。该仪器是两个(左右手)人体仿真的手腕，在腕关节处(寸关尺三点位)学习者“举、按、寻”时会感觉到模仿出的脉搏跳动信号，驱动控制部分可以控制脉搏发生系统输出人体的各种脉象，每只手可产生3
×9×
9＝243种脉象，两只手即有486种变化，基本还原了人体的各种脉象。
5.优选的，驱动控制部分：主要由控制步进电机的驱动芯片(md-2522)系统、控制伺服电机的驱动系统、控制转子电磁部分系统和无线通讯系统等组成。主板固定在仪器上，通过无线通讯技术在电脑上改变参数设置等使用本仪器。
6.优选的，电机组工作部分：每只手腕有三个脉搏发生点，按医学名词为寸关尺，每个发生点由两个电机组成，一个是步进电机控制伺服电机的工作位置，在合适的深度产生模拟脉搏；一个是伺服电机，通过步进电机控制它停留在合适的深度位置后，通过控制改变伺服电机的转数频率和电磁控制偏重质量块内部的三个脉搏发生点的位置形态，以产生脉搏信号，见图1。
7.步进电机我们选用ss1102a10a系列，驱动芯片md-2522，电机参数如下：
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步进电机的设计，主要作用是可以控制伺服电机的升起位置，不同位置可以产生中医脉搏中的“浮中沉”效果，步进电机的输出轴上固定一个主动齿轮，一根和伺服电机固定在一起的齿条。步进电机带动的主动齿轮设计采用，模数： 0.2、齿数：64齿、齿顶圆直径：
13.2毫米，齿条与齿轮相啮合，齿条工作长度：3毫米；这样控制步进电机每次转动一定的角度(步距角1.8
°
)，一个步距角齿条带动伺服电机升降0.33毫米，在设定的高度停留住，就可以在伺服电机转动时，产生不同的脉象，整个行程高度是2.7毫米，可在0-2.7毫米范围之内调整，可产生脉搏的“浮中沉”效果，根据设定脉象的不同，步进电机也可以变化位置，以产生如促、结、代等脉象。另外，随着线性谐振传动器(lra) 的精度提高，也可以采用lra来实现伺服电机位移的控制。
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伺服电机我们选用1620n5m系列，电机及编码器主要参数如下：
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编码器主要参数如下：
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伺服电机自带减速机，输出轴是偏心输出设计，这样在设计时避免了并排电机放置空间不够的问题，伺服电机带动偏心质量块转动，偏心转子可以保证运转时一定的振动，微小的振幅可产生脉搏振动的效果，齿条和电机固定时，电机水平方向固定好，垂直方向有一点空间，这样可以控制偏心质量块垂直上下振动；三个偏心质量块的半径(寸、关、尺)分别是12mm、8mm、15mm，另外通过控制电机的输出转速，达到脉搏上一息几至的效果，转数最低50转/分钟，最高可达200转/分钟以上，见图2。
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优选的，脉搏发生系统，主要是偏心质量块(转子)的组成，偏心质量块圆弧截面有三个凸出的脉搏发生点，起到模拟脉搏主波、潮波、降中波及降中峡的作用，三点都是由电磁线圈的控制，主、潮波有两个高低状态，降中波有两个左右移动状态，顶端截面形状的不同，也可以变化出来如芤脉、涩脉的效果，脉搏发生点的电磁控制及内部结构见图3。
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三个电磁控制发生点，前两个(主波和潮波)是金属圆柱构造，电磁控制伸缩位移最高是2毫米，顶端设计有沟槽，第三个发生点(降中波)有连接柄杆弹性丝，弹性丝嵌入潮波点顶端，穿过主波圆柱内的活动块；第三个发生点是旋转电磁铁控制，可以控制柄杆左右两个位置动作，柄杆上连接弹性丝，弹性丝可以用金属或尼龙材质，压过嵌进潮波和穿过主波发生点顶端，另一端固定在主波发生点旁，连接一个拉紧弹簧固定；这样在第三点(降中波)左移远离时，弹性丝被拉紧，在另外两个发生点端头会凹进去，这时主波和潮波就会产生芤脉效果，第三个发生点右移柄杆，弹性丝弹起，在另外两个发生点高处填平金属柱端面，可产生洪脉滑紧等脉象，如果主波发生点位移缩下来，内部弹性丝就会顶起柱内的活动块(圆弧刮板)，这样会产生涩脉等脉象。
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偏心质量块内部三个电磁线圈控制，采用单片机i/o控制电路，电刷供电只需两条线就都可以控制；三个点都有两种位移，主波点圆柱内有活动块设计，多一种变化，排列组合可以产生2
×2×
3＝12种变化。
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手腕桡关节处为脉搏关部，左右两边往手掌方向设立寸部，向手臂方向设立尺部脉搏切点，寸、关、尺之间的距离是20毫米和25毫米，手腕的仿真皮肤采用热塑性弹性体或硅胶制成，在寸关尺脉搏点周围分别设有环形电容式触觉传感器，传感器工作原理见图4。传感器的作用是产生一种如：“轻寻有、按无有”或的浮脉状态，当手指轻触皮肤脉点的时候，就能感觉到脉象，稍微用力以后，触觉传感器工作，会开启脉搏点电磁线圈，吸下三个发生点，这样就会表现按无有的脉象了，反之控制“轻寻无、按则有”也是相同原理。
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手腕模拟器和电脑的关联，我们采用zigbee通信方式，可以做到距离短和功耗低。
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与现有技术相比，本发明的有益效果是：
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1.首先：本发明采用一只模拟器可以输出多种脉搏信号的设计，与以往一只模拟器只能产生一种信号相比，实用性更强，可以提高学习者的学习效果。
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2.其次：脉搏发生的参数变化多，大大丰富了开发者通过输入不同的参数来改变脉象特征，排列组合基本可以还原人体各种不同的脉象。
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3.再次：模拟器出厂通过软件设置好486种脉象的数据，由于脉搏主观性很强，各人认识不一致，我们采用可编程控制设计，使用者可以自己改变参数设置来匹配脉搏的模拟输出数量和代表的脉象，增加仪器的实用性。
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4.最后：采用zigbee无线通讯技术，使用模拟器的时候非常方便。
附图说明
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图1：一个电机组的装置示意图
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图2：三个电机组的整体安装示意图
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图3：偏心质量块的内部构造示意图
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图4：单电极触摸传感器原理图
具体实施方式
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下面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。
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本发明提供的一种实施例：以设置各种脉搏的参数调整为例。
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该模拟器在出厂之前，需要通过软件设置各种参数来把模拟的3
×9×
9＝486 种脉象设置好并存储在模拟器中，输出脉象时有四处可变参数部分：
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1、步进电机的控制部分；2、伺服电机转数控制部分；3、偏心质量块脉搏发生点的控制部分；4、单电极触摸传感器控制部分。
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我们以设置1个数脉的参数举例：步进电机调整位移理论上有8种变化，每个步进角位移0.33mm，最高位移是2.7mm，浮脉位置是在高处，我们旋转七个步进角，停留在2.31mm处；然后调整伺服电机的转数，可以从50r/m～200r/m 以上，我们设定一息七至(120次/分钟)；再后设置偏心质量块的三个发生点，主波和潮波点都弹出，降中波点柄杆定在右侧，弹性丝弹起，这样就得到了数脉中“疾脉”的脉象，调整位移和转数等就可以发生“洪脉”等浮脉脉象了。
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调整步进电机可以设置不同的转动角度，来确定伺服电机的工作位置，在 0-2.7毫米范围内，可以简化设置0-1.32-2.7等位置，就可以得到脉搏的大类属于“浮中沉”的哪
一类脉象；
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伺服电机的转数设置，最低可以达到50rpm，在此基础上调整转数，就可以发生出脉搏的一息四至到一息九至等的脉象；
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偏心质量块正常工作时会产生一定的振幅，三个发生点变化的排列组合就可以得出不同的脉象。
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通过以上几处变化点参数的排列组合，会产生上千种以上的各种脉象，我们通过精通脉诊专家的确认，将一些变化无明显特征的脉象归类，保留28种脉象输出，通过排列组合存储486种脉象设置，可供使用者在学习切脉技术时结合电脑使用。
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此脉搏模拟仪器，虽然出厂存储了486种脉象，但是由于诊脉技术主观性太强，各人认识有差异，我们在软件设计上，提供使用者可以自己修改方案设置功能，匹配上自己认为的正确脉象进行学习和训练，在实际应用中很少有如此精确的中医存在了，所以使用者在了解了仪器参数设置的原理和数值以后，可以根据自己的需要，在28种大类脉象的基础上删减，以既符合自己的实际需要，又保留了提高空间的原则修正使用，以提高仪器的实用性。