一種中醫脈診用仿生醫生手指系統及信號采集方法與流程

本發明涉及中醫脈診信息化領域，尤其是一種中醫脈診用仿生醫生手指系統及信號采集方法。

背景技術：

隨著互聯網技術的不斷發展，醫療領域也逐漸走向互聯化和信息化。通過互聯網媒介，醫生與患者之間的距離進一步拉近，患者不必長途跋涉尋醫問藥，即可享受到相當大的優勢醫療資源。在互聯網時代，對于中醫來說，傳統的切脈診斷方法因空間距離的限制而受到很大的制約，影響了中醫的進一步發展。雖然目前針對臨床上患者脈象信息的采集問題和中醫脈診的量化問題已經開展了很多研究和探索，但是依賴簡單信號采集與處理的技術未能真正滿足中醫脈診的信息化需要，其相應的設備大多以圖像的形式呈現脈象，與傳統中醫摸脈習慣大相徑庭，再加上用機器取代中醫的思維方式也讓中醫醫生群體難以接受，現如今，中現代化面臨著既要發展中醫信息化，又要讓中醫參與其中，既要方便患者也要方便和提升醫生興趣和價值這一困擾。因此，發展一種遠程的脈診技術就顯得尤為重要。

技術實現要素：

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種中醫脈診用仿生醫生手指系統及信號采集方法，通過對仿生手指間距的調節，可以方便定位寸、關、尺三個穴位，解決了患者穴位個體差異性問題；通過對仿生手指的運動控制和懸臂梁位移傳感器的定位，能夠實現位移采集與脈象采集的分離，避免它們之間的相互干擾；通過指頭中的彈簧預彈力機構，模擬醫生手指的柔性機構，同時有效克服指頭運動出現虛位現象，從而提升系統響應度；通過專門設計的手腕固定機構將整套系統固定在手腕上，不僅可以實現松緊度可調，有效消除了診脈時手腕抖動對脈搏傳感器采集信號的影響，使采集的脈搏信號更加準確，而且可盡量減少腕帶對脈搏血流的影響。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種中醫脈診用仿生醫生手指系統，它包括：仿生手指、仿生手指定位與驅動機構、手腕固定機構、殼體支撐結構、指法信號輸入端和脈象信號輸出端；仿生手指由仿生食指、仿生中指和仿生無名指組成，仿生手指定位與驅動機構由手指驅動機構和仿生手指定位校正機構組成，手腕固定機構由充氣腕帶機構和腕部貼合板構成，殼體支撐結構由盒蓋、盒底和電機固定板組成；仿生指頭封裝于殼體支撐結構內，并通過置于殼體支撐結構內部的仿生手指定位與驅動機構進行定位固定，殼體支撐結構固定在手腕固定機構的上方。

進一步限定，所述的仿生無名指以無名指指頭套為固定機構，將無名指指頭桿安裝在其內部，從而實現無名指指頭桿能在無名指指頭套內部上下滑動，無名指指頭套頭部上蓋無名指指頭蓋，防止無名指指頭桿移動超出無名指指頭套長度,無名指指頭桿頭部安裝無名指指頭頭，用以采集無名指處穴位的脈搏信號；所述仿生中指、仿生食指與仿無名指結構相同。

進一步限定，所述的無名指指頭頭以無名指指頭頭基座為固定機構，上連無名指指頭桿，以無名指壓電傳感器作為無名指脈搏采集傳感器，粘貼在無名指指頭頭基座的下表面上，并引出兩電極，將無名指指頭頭硅膠套套在無名指指頭頭基座及無名指壓電傳感器上，防止無名指壓電傳感器的磨損，并隔絕人體生物電；所述中指指頭頭、食指指頭頭與無名指指頭頭結構相同。

進一步限定，所述的仿生手指驅動機構是由結構相同的食指驅動機構、中指驅動機構和無名指驅動機構并排安置而成。

進一步限定，所述的無名指驅動機構是以無名指驅動電機作為驅動源，無名指驅動電機軸上固定無名指鋼絲轱轆，并將無名指鋼絲的一端纏繞在無名指鋼絲轱轆上，另一端通過無名指鋼絲引導梁轉方向后接在無名指指頭桿上，無名指彈簧放在無名指指頭套內提供預彈力，由無名指驅動電機帶動無名指彈簧壓縮。

進一步限定，所述的所述仿生手指定位校正機構是由仿生手指縱向定位校正機構和仿生手指橫向定位滑槽兩部分構成，仿生手指縱向定位校正機構用于定位并校正仿生手指所在位置，仿生手指固定在仿生手指橫向定位滑槽上，通過仿生食指、仿生中指和仿生無名指在仿生手指橫向定位滑槽槽孔內滑動，可調節仿生食指和仿生無名指與仿生中指的間距，從而定位于腕部寸、關、尺三個穴位。

進一步限定，所述的仿生手指縱向定位校正機構是由結構相同的食指定位校正機構、中指定位校正機構和無名指定位校正機構組成。

進一步限定，所述的無名指定位校正機構以無名指電阻應變片作為傳感器，粘貼在無名指彈性鋼片梁上，無名指彈性鋼片梁一端固定在腕部貼合板，一端固定在無名指指頭桿上，形成懸臂梁結構，用于采集仿生無名指位置信息。

進一步限定，所述的充氣腕帶結構包括充氣泵、電磁閥、充氣接口、氣管和充氣腕帶；將充氣腕帶的兩端固定在腕部貼合板兩凸起端，充氣泵給腕帶充氣加壓，電磁閥放氣泄壓，通過充放氣調整，可將手腕固定在終端上。

進一步限定，所述的殼體支撐結構由盒蓋、盒底和電機固定板組成。電機固定板通過螺釘固定在盒底，用于固定食指指驅動電機、食指鋼絲引導梁、中指驅動電機、中指鋼絲引導梁、無名指驅動電機和無名指鋼絲引導梁，盒蓋與盒底間通過螺釘固定，將其他結構封裝在盒內。

進一步限定，所述的指法信號輸入端為預留的信號輸入端口，外接相應接線和設備時，可通過此接口向本終端輸入遠程醫生端采集到的中醫醫生的施脈指法信號；

所述的脈象信號輸出端為預留的信號輸出端口，外接相應接線和設備時，可將本終端采集到的寸、關、尺三路脈象信號向外傳送。

一種中醫脈診用仿生醫生手指信號采集方法，具體包括如下步驟：

s001通過手腕固定機構的腕部貼合板和充氣腕帶機構，通過充氣或者放氣實現加壓或者減壓，使系統終端穩定地固定在患者手腕上；

s002通過調節仿生食指、仿生中指和仿生無名指在仿生手指橫向定位滑槽中的位置，實現仿生醫生手指終端定位于患者的寸、關、尺穴位；

s003通過指法信號輸入端將遠程醫生端采集到的醫生食指、中指和無名指的指法信號輸入到本終端并與仿生手指縱向定位校正機構對比校正；

s004控制仿生手指驅動機構分別驅動仿生食指、仿生中指和仿生無名指的動作，精確模擬中醫醫生施脈指法動作；

s005仿生指頭頭部分別覆蓋食指壓電傳感器、中指壓電傳感器和無名指壓電傳感器，分別采集寸、關、尺三個穴位的脈象信息，并通過脈象信號輸出端將采集的脈象信號發送到遠程醫生端。

本發明的有益效果是：本發明通過對仿生手指間距的調節，可以方便定位寸、關、尺三個穴位，解決了患者穴位個體差異性問題；通過對仿生手指的運動控制和懸臂梁位移傳感器的定位，能夠實現位移采集與脈象采集的分離，避免它們之間的相互干擾；通過指頭中的彈簧預彈力機構，模擬醫生手指的柔性機構，同時有效克服指頭運動出現虛位現象，從而提升系統響應度；通過專門設計的手腕固定機構將整套系統固定在手腕上，不僅可以實現松緊度可調，有效消除了診脈時手腕抖動對脈搏傳感器采集信號的影響，使采集的脈搏信號更加準確，而且可盡量減少腕帶對脈搏血流的影響。

附圖說明

圖1為本發明的整體結構示意圖；

圖2為本發明仿生手指結構示意圖；

圖3為本發明仿生手指定位與驅動機構示意圖；

圖4為本發明手腕固定機構示意圖；

圖5為本發明殼體支撐結構示意圖；

圖6為本發明信號輸入輸出端結構示意圖；

圖中，1-仿生指頭，2-仿生手指定位與驅動機構，3-手腕固定機構，4-殼體支撐結構，5-指法信號輸入端，6-脈象信號輸出端，11-仿生食指，12-仿生中指，13-仿生無名指，21-仿生手指驅動機構，22-仿生手指定位校正機構，31-充氣腕帶機構，32-腕部貼合板，41-盒蓋，42-電機固定板，43-盒底，131-無名指指頭蓋，132-無名指彈簧，133-無名指指頭套，134-無名指指頭桿，135-無名指指頭頭，211-食指驅動機構，212-中指驅動機構，213-無名指驅動機構，221-仿生手指縱向定位校正機構，222-仿生手指橫向定位滑槽，311-充氣泵，312-電磁閥，313-充氣接口，314-氣管，315-充氣腕帶，1351-無名指指頭頭基座，1352-無名指壓電傳感器，1353-無名指指頭頭硅膠套，2134-無名指驅動電機，2131-無名指鋼絲引導梁，2132-無名指鋼絲，2133-無名指鋼絲轱轆，2211-食指定位校正機構，2212-中指定位校正機構，2213-無名指定位校正機構，2221-仿生手指橫向定位槽上蓋，2222-仿生手指橫向定位槽下底，22131-無名指電阻應變片，22132-無名指彈性鋼片梁。

具體實施方式

下面結合附圖進一步詳細描述本發明的技術方案，但本發明的保護范圍不局限于以下所述。

如圖1所示，一種中醫脈診用仿生醫生手指終端，它包括仿生手指1、仿生手指定位與驅動機構2、手腕固定機構3、殼體支撐結構4、指法信號輸入端5和脈象信號輸出端6。所述的仿生指頭是由仿生食指11、仿生中指12和仿生無名指13三個獨立結構構成，確保仿生食指11、仿生中指12和仿生無名指13獨立工作；通過指法信號輸入端5將遠程醫生端采集到的醫生食指、中指和無名指的指法信號輸入到本終端并與仿生手指縱向定位校正機構221對比校正，進而控制仿生手指驅動機構21分別驅動仿生食指11、仿生中指12和仿生無名指13的動作，精確模擬中醫醫生施脈指法動作；所述的仿生手指1由仿生食指11、仿生中指12和仿生無名指13組成，仿生指頭頭部分別覆蓋食指壓電傳感器、中指壓電傳感器和無名指壓電傳感器1352，分別采集寸、關、尺三個穴位的脈象信息，并通過脈象信號輸出端6將采集的脈象信號發送到遠程醫生端。所述的手腕固定機構3包括由充氣腕帶機構31和腕部貼合板32組成的松緊可調的固定模塊；所述的殼體支撐結構4包括盒蓋41、盒底42和電機固定板43三個部分。以上仿生手指1、仿生手指定位與驅動機構2、手腕固定機構3、指法信號輸入端5和脈象信號輸出端6均通過一定方式與殼體支撐結構4連接固定，從而形成一個整體的集成化終端。

實施例1：

如圖2所示，仿生手指包括結構相同的仿生食指11、仿生中指12和仿生無名指13組成，以仿生無名指13為例，以無名指指頭套133為固定機構，將無名指指頭桿134穿在其內部，從而實現無名指指頭桿134能在無名指指頭套133內部上下滑動，要求無名指指頭套133內部與無名指指頭桿134貼合緊密，防止無名指指頭桿134在上下移動過程中的晃動。無名指指頭套133頭部上蓋無名指指頭蓋131，起限位作用，防止無名指指頭桿131移動超出無名指指頭套133長度,無名指指頭桿131頭部安裝無名指指頭頭135，用以采集無名指處穴位的脈搏信號，無名指指頭套133、無名指指頭桿134和無名指指頭蓋131均采用聚四氟乙烯材料；所述仿生中指12、仿生無名指13與仿生食指11的結構和材質相同；

無名指指頭頭135以無名指指頭頭基座1351為固定機構，上連無名指指頭桿134，以pvdf壓電薄膜或壓電陶瓷作為無名指壓電傳感器1352，粘貼在無名指指頭頭基座1351的下表面上，并引出兩電極，電極線穿過中空的無名指指頭桿134，然后從無名指指頭蓋131上的兩個圓孔引出，接到脈象信號輸出端6，將無名指指頭頭硅膠套1353套在無名指指頭頭基座1351及無名指壓電傳感器1352上，防止無名指壓電傳感器1352的磨損，并隔絕人體生物電；中指指頭頭125、食指指頭頭115與無名指指頭頭135結構相同；

如圖3所示，仿生手指驅動機構21是由結構相同的食指驅動機構211、中指驅動機構212和無名指驅動機構213并排安置在仿生手指橫向定位槽222上；

無名指驅動機構213是以微型減速電機作為無名指驅動電機2134，無名指驅動電機2134軸上固定無名指鋼絲轱轆2133，并將無名指鋼絲2132的一端通過通孔固定并纏繞在無名指鋼絲轱轆2133上，另一端通過無名指鋼絲引導梁2131上的圓孔轉方向后接在無名指指頭桿134的頂端，無名指彈簧132放在無名指指頭套133內部提供預彈力，由無名指驅動電機2134帶動無名指彈簧132壓縮；

仿生手指定位校正機構22是由仿生手指縱向定位校正機構221和仿生手指橫向定位滑槽222兩部分構成，仿生手指縱向定位校正機構221用于定位并校正仿生指頭1所在位置，仿生指頭1固定在仿生手指橫向定位滑槽222上，仿生手指橫向定位滑槽222由仿生手指橫向定位滑槽上蓋2221和仿生手指橫向定位滑槽下底2222組成，仿生手指橫向定位滑槽上蓋2221上開有3個槽型孔，通過控制仿生食指11和仿生無名指13在仿生指頭1橫向定位滑槽222槽孔內滑動，可調節仿生食指11和仿生無名指13與仿生中指12的間距，從而定位于腕部寸、關、尺三個穴位；

仿生手指縱向定位校正機構221是由結構相同的食指定位校正機構2211、中指定位校正機構2212和無名指定位校正機構2213組成；

無名指定位校正機構2213以無名指電阻應變片22131作為傳感器，粘貼在無名指彈性鋼片梁22132上，并引出四根電極線，無名指彈性鋼片梁22132一端固定在腕部貼合板32上，一端開孔并固定在無名指指頭桿134上，形成懸臂梁結構，從而作為位移傳感器，用于采集仿生無名指13位置信息；

如圖4所示，充氣腕帶機構31包括充氣泵311、電磁閥312、充氣接口313氣管314和充氣腕帶315共計5個部分；將充氣腕帶315的兩端固定在腕部貼合板32兩凸起端，充氣泵311、電磁閥312和充氣腕帶315之間用氣管314連接，充氣泵311給腕帶充氣加壓，電磁閥312放氣泄壓，通過充放氣調整，可將手腕固定在終端上；

如圖5所示，殼體支撐結構4由盒蓋41、盒底43和電機固定板42組成，且均用聚四氟乙烯材料制成，電機固定板42通過6個螺釘固定在盒底43，電機固定板42上開有3個圓孔、3個方孔和6個螺孔，用于固定食指指微型減速電機2114、食指鋼絲引導梁2111、中指微型減速電機2124、中指鋼絲引導梁2121、無名指驅動電機2134和無名指鋼絲引導梁2131等結構，盒蓋41與盒底43間通過8個螺釘固定，將其他結構封裝在盒內。

如圖6所示，指法信號輸入端5采用usb接口，方便外接電腦或手機，可通過此接口向本終端輸入遠程醫生端采集到的中醫醫生的施脈的食指指法信號a1、中指指法信號a2和無名指指法信號a3；

脈象信號輸出端6采用usb接口，外接相應的電腦或手機時，可將本終端采集到的寸脈象信號b1、關脈象信號b2和尺脈象信號b3向外傳送。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當理解本發明并非局限于本文所披露的形式，不應看作是對其他實施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環境，并能夠在本文所述構想范圍內，通過上述教導或相關領域的技術或知識進行改動。而本領域人員所進行的改動和變化不脫離本發明的精神和范圍，則都應在本發明所附權利要求的保護范圍內。