[发明专利]脉搏波阵列式传感器采集系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，更具体地涉及一种脉搏波阵列式传感器 采集系统及方法。

背景技术

中医脉诊具有两千多年临床实践，这是我国传统中医四诊中的精髓之 一。脉搏信息在中医临床方面有着十分重要的意义。在传统中医脉诊中， 切脉技巧复杂，难以掌握和运用，医生主观因素影响也较大，诊断标准不 一。由于中医缺少设备上面的辅助，缺少客观化、定量化的标准，使得中 医传承愈加困难。几十年来，国内外研制出了不同的脉象仪，用于脉诊的 客观化研究，但从目前研制情况看，大部分传感器不能很好的定位中医切 脉时所取寸、关、尺三部，按三部九候诊法检测脉搏信号。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一方便使用的便携式中医脉诊诊疗 辅助设备，以便能够快速简便的检测分析脉搏波信息，为医生、患者提供 有效的诊断依据。

为实现上述目的，作为本发明的一个方面，本发明提供了一种脉搏波 阵列式传感器采集系统，包括：

若干压电薄膜传感器，所述若干压电薄膜传感器为以阵列式排列的 PVDF膜传感器，用于将脉搏的压力信号转换为电压信号。

其中，所述若干压电薄膜传感器包括若干组PVDF膜阵列，每一组 PVDF膜阵列包括横向3个×纵向3个共九个PVDF膜传感器。

其中，所述PVDF膜传感器为3mm×3mm单点PVDF压电薄膜传感 器，每个单点PVDF压电薄膜传感器之间距离低于1mm。

作为本发明的另一个方面，本发明还提供了一种脉搏波的采集方法， 包括以下步骤：

采用如上所述的脉搏波阵列式传感器采集系统，将所述阵列式排列的 PVDF膜传感器压在手腕处脉管上方；袖带加压后控制加压力度的大小来 调整浮、中、沉三种深度；所述PVDF膜传感器捕捉到由于动脉管的跳动 而产生的动态压力值后将脉搏的压力信号转换为电压信号。

基于上述技术方案可知，本发明的脉搏波阵列式传感器采集系统具有 以下优点：

(1)本发明的压力传感器部分是阵列式的PVDF(聚偏二氟乙烯)压 电薄膜，之所以选择PVDF压电薄膜，因为它有如下几个优点：①压电常 数大(d33＝20pC/N)，变力响应灵敏度高，比石英晶体高10倍，压电电 压输出常数g＝174是所有压电体中最高的；在非常高的交变电场中不至 于去极化，单位体积能获得大的输出功率，因为换能器单位体积最大输出 功率正比于机电耦合系数和能承受的最大电场强度的平方；②膜轻且柔韧， 易于制备，与人体组织的阻抗耦合性好，能紧贴皮肤，使得脉搏信号通过 薄膜而不失真；另外由于薄膜类似于人类皮肤，可以制作仿生触觉传感器； ③机械品质因素低，阻尼小，密度低，具有宽带特性，能满足脉搏信号的 频率特性；人体的脉搏频率非常低，约为0.5～4Hz，一般情况下为1Hz 左右；由于PVDF膜的柔性及其厚度方向伸缩振动的谐振频率很高，使得 在很宽范围内有平坦的频率响应(响应范围是0.1-100MHz)。因此，从 理论上讲，PVDF换能器能检测微弱低频的脉搏信号；

(2)阵列式薄膜传感器是由多个3*3mm²的正方形PVDF换能器成阵 列式排列，每个点阵之间距离低于1mm，这种结构可以保证完全采集到寸、 关、尺三个位置的信息，避免了传统脉搏波传感器需要繁琐的人工调节， 利用算法确定寸、关、尺，可以更加精确的定位，排除了人为的误差；

(3)PVDF压电传感器利用硅胶封装固定，并固定在手腕式空气袖带 上；利用单片机对空气泵的精确控制，可以对手腕位置进行逐渐加压测量， 有效解决目前脉搏传感器难以定位、难以定标浮、中、沉的问题；

(4)电荷放大电路的高阻抗输入可以很好的捕捉到PVDF薄膜产生 的微弱电荷；

(5)在皮肤上引入参考地电极可以有效的消除50Hz工频信号，大幅 度地简化了电路，实现电路小型化设计。

附图说明

图1为本发明的脉搏波阵列式传感器采集系统的工作流程图；

图2为本发明的阵列式传感器设计示意图；

图3为本发明的腕带式结构设计示意图；

图4为本发明的腕带式加压模块设计示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实 施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。