本發(fā)明屬于醫(yī)療儀器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可標(biāo)定靜態(tài)力的脈象傳感器及脈象采集裝置。

背景技術(shù)：

脈診是中醫(yī)診斷中的一項重要的技術(shù)。傳統(tǒng)中醫(yī)脈法經(jīng)過千年的傳承，積累了大量寶貴經(jīng)驗。一些技藝高超的中醫(yī)憑借把脈技術(shù)，可以準(zhǔn)確地獲取患者的體質(zhì)、五臟六腑狀況及患病程度等信息，從而對癥下藥?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)認(rèn)為，血液流經(jīng)人體的五臟六腑，必然會攜帶大量人體內(nèi)環(huán)境信息。

脈象儀是一種能夠采集患者橈動脈壓力變化信息，將壓力信息數(shù)字化，并進(jìn)行脈象分析的裝置。為了挖掘出脈象中所攜帶的大量健康信息，脈象儀所使用的傳感器必須具備以下三點特性：

1.高靈敏度動態(tài)力檢測。由于脈搏屬于微弱壓力信號，若要保證測量的準(zhǔn)確性，傳感器對微弱動態(tài)力檢測的靈敏度必須極高。

2.精準(zhǔn)的靜態(tài)力測量。脈象采集過程中，需要實時獲取靜態(tài)力(靜態(tài)力是指中醫(yī)取脈的時候，要對橈動脈施加不同程度的力)，并保持住靜態(tài)力，然后感受血管搏動(動態(tài)力)，以便判斷脈象的“浮中沉”屬性。同一個人同一時間，靜態(tài)力偏差一點，就可能導(dǎo)致采集到的波形完全不一樣。使用兩次完全不一致的波形進(jìn)行分析，必然得到不一致的測量結(jié)果。

3.三維觸覺信息。橈動脈血管不同部位及血管周邊組織的搏動都含有大量的健康信息。如果脈象傳感器能在小面積內(nèi)密集分布更多的傳感器感應(yīng)點，組成陣列式觸覺傳感器，可以獲取更多有價值的信息(如血管方位、血管彎曲度、血管寬度和周圍組織壓力等)。同時，由于傳感器密集分布，方便用戶找準(zhǔn)脈搏采集點，從而提高脈象采集的可重復(fù)性。

其中，脈象傳感器既要保證對微弱壓力信號的高靈敏度，又要保證滿足“浮中沉”較大的量程范圍，而高靈敏度和大量程范圍對傳感器來說是相互矛盾的，舉例來說，對同一個傳感器，假設(shè)脈象壓力范圍是0.1N，如果我們的傳感器量程是100N，那么輸出的脈象波形占總體的百分比0.1％；如果我們傳感器的量程是1N，那么輸出的脈象波形占總體的10％，因此如果量程范圍大，可測的靈敏度就相對低。

專利申請CN201420444501首次提出了一種結(jié)合多類型壓力傳感器的脈搏采集裝置，其采用壓電式傳感器測量脈搏信息，采用壓阻式傳感器測量靜態(tài)力，但是，該申請所述壓阻式傳感器無任何應(yīng)變結(jié)構(gòu)，靜態(tài)力的測量可重復(fù)性差，難以實現(xiàn)精確標(biāo)定，對靜態(tài)力的測量無法達(dá)到醫(yī)療器械所要求的高準(zhǔn)確度和標(biāo)準(zhǔn)化測量。此外，壓阻式傳感器是用半導(dǎo)體材料制作，受溫度影響較大，使用時必須進(jìn)行溫度補償。同時，該申請的脈搏采集裝置無法獲取三維脈象信息。

此外，在脈象采集的過程中，采集的信號是接觸式的壓力信號，由于脈象采集過程中，被測試者不可能長時間保持靜止不動，由被測者身體姿勢調(diào)整帶入到腕部的任何微弱抖動，都極有可能導(dǎo)致傳感器探頭挪位或脫離被測試點，從而導(dǎo)致測量結(jié)果產(chǎn)生較大的偏差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種可標(biāo)定靜態(tài)力的脈象傳感器及脈象采集裝置，本發(fā)明能夠全方位采集脈象信息，同時保證高靈敏度動態(tài)力檢測、精準(zhǔn)的靜態(tài)力測量和三維觸覺信息獲取的能力，而且還能夠利用彈性組件減少抖動對測量帶來的影響。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的可標(biāo)定靜態(tài)力的脈象傳感器以及包含該脈象傳感器的脈象采集裝置的具體技術(shù)方案如下：

一種可標(biāo)定靜態(tài)力的脈象傳感器，該脈象傳感器包括：靜態(tài)力傳感器，用于測量脈診過程中脈象傳感器對人體待檢測部位施加的壓力；動態(tài)力傳感器，用于測量脈診過程中脈搏跳動時的動態(tài)力；緩沖組件，與動態(tài)力傳感器和/或靜態(tài)力傳感器相連，用于減小外部抖動對脈診測量的干擾以及防止測量位置的偏移。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種脈象采集裝置，該脈象采集裝置包括前述的脈象傳感器，以及用于容納所述脈象傳感器的外殼。

本發(fā)明的有益效果：

1)本發(fā)明提出的靜態(tài)力傳感器與動態(tài)力傳感器相結(jié)合的復(fù)合式傳感器結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)在不損失動態(tài)力測量靈敏度的前提下，使靜態(tài)力精確可標(biāo)定，靜態(tài)力可標(biāo)定的脈搏傳感器方案將會對中醫(yī)脈象儀的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程有促進(jìn)作用。

2)本發(fā)明結(jié)合應(yīng)變式傳感器技術(shù)、柔性陣列式傳感器技術(shù)，提出了一種陣列式脈象傳感器，能夠全方位采集脈象信息，同時保證高靈敏度動態(tài)力檢測、精準(zhǔn)的靜態(tài)力測量和三維觸覺信息獲取的能力，從而解決了現(xiàn)有脈象儀無法全面兼顧動態(tài)力、靜態(tài)力和三維觸覺信息的準(zhǔn)確獲取的問題。

3)本發(fā)明還充分考慮脈象檢測中各種環(huán)境干擾，利用緩沖組件起到緩震的作用，減少抖動干擾，還可以保證傳感器與手腕緊密貼合，不會導(dǎo)致傳感器和手腕分離，檢測不到波形。

附圖說明

圖1a-1b示出了連接有緩沖組件的脈象傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2示出了脈象傳感器的第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3a-3b示出了脈象傳感器的第二實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4示出了脈象傳感器的第三實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5a-5b示出了脈象傳感器的第四實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6及圖7a-7b示出了脈象傳感器的第五實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8a-8b示出了脈象傳感器的第六實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9a-9b示出了可作為動態(tài)力傳感器使用的壓容式陣列傳感器的第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖10a-10b示出了可作為動態(tài)力傳感器使用的壓容式陣列傳感器的第二實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖11示出了脈象采集裝置的第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖12示出了脈象采集裝置的第二實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖13示出了脈象采集裝置的第三實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖14示出了脈象采集裝置的第四實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖15示出了本發(fā)明的脈象采集裝置中的電路示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。但本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉，本發(fā)明并不局限于附圖和以下實施例。

本發(fā)明旨在提供一種兼具高靈敏度、高精準(zhǔn)度和三維觸覺信息全面獲取的脈象傳感器，并提供一種包含該脈象傳感器的脈象采集裝置。

如圖1a-1b所示，本發(fā)明的脈象傳感器包括動態(tài)力傳感器101和靜態(tài)力傳感器103，其中，靜態(tài)力傳感器103用于測量脈診過程中脈象傳感器對人體待檢測部位施加的壓力；動態(tài)力傳感器101用于測量脈診過程中脈搏跳動時的動態(tài)力。由此，通過靜態(tài)力傳感器103的準(zhǔn)確測量可標(biāo)定靜態(tài)力，從而實現(xiàn)在保持相同靜態(tài)力的條件下，使動態(tài)力傳感器101對動態(tài)力進(jìn)行準(zhǔn)確測量。

其中，動態(tài)力傳感器101可采用現(xiàn)有的壓電式傳感器、壓阻式傳感器、壓容式傳感器或者光纖壓力傳感器等，以通過將動態(tài)力信號轉(zhuǎn)換成電荷信號而實現(xiàn)動態(tài)力的測量；靜態(tài)力傳感器103可采用現(xiàn)有的應(yīng)變式傳感器，壓阻式傳感器或者M(jìn)EMS壓力傳感器(微機電系統(tǒng)壓力傳感器)等，以通過將靜態(tài)力轉(zhuǎn)換成電學(xué)參數(shù)變化而實現(xiàn)靜態(tài)力的測量。

進(jìn)一步，脈象傳感器中設(shè)置有緩沖組件102，在利用脈象傳感器進(jìn)行脈搏測量過程中，當(dāng)被測者由于身體姿勢調(diào)整而導(dǎo)致腕部發(fā)生微弱抖動時，該緩沖組件可在靜態(tài)力方向上為脈象傳感器提供緩沖，并且可將脈象傳感器探頭抵靠在手腕以防止脈象傳感器探頭挪位或脫離被測試點，甚至與手腕分離。

具體地，緩沖組件102的兩端可分別與動態(tài)力傳感器101和靜態(tài)力傳感器103相連，即緩沖組件102可設(shè)置于動態(tài)力傳感器101和靜態(tài)力傳感器103之間以傳遞靜態(tài)力?；蛘?，緩沖組件102的一端可與靜態(tài)力傳感器103，另一端與其他部件相連以傳遞靜態(tài)力，例如脈象傳感器的外殼。

其中，緩沖組件102可以是彈性元件，例如彈簧、彈性帶或彈性片等，只要其可以沿靜態(tài)力方向彈性伸縮或變形即可，以提供沿靜態(tài)力方向的彈性緩沖力。該緩沖組件可傳遞壓在人體皮膚上的靜態(tài)力并且不會對該靜態(tài)力造成損失。應(yīng)注意的是，根據(jù)需要脈象傳感器中可以設(shè)置多個緩沖組件，以增強緩沖效果。

此外，脈象傳感器中還可以設(shè)置有用于確保緩沖組件沿靜態(tài)力方向傳遞力的導(dǎo)向組件，以防止靜態(tài)力通過緩沖組件傳遞時改變傳遞方向，使得靜態(tài)力在傳遞過程中發(fā)生損失，最終導(dǎo)致測得的靜態(tài)力具有誤差。例如，緩沖組件102可以是至少一個彈簧，導(dǎo)向組件可以是導(dǎo)向棒、導(dǎo)向桿或者導(dǎo)向筒。其中，導(dǎo)向棒或?qū)驐U的一端固定在脈象傳感器上，另一端可深入彈簧的內(nèi)部孔徑中，導(dǎo)向筒可圍繞彈簧的外壁設(shè)置，從而確保彈簧沿靜態(tài)力方向傳遞靜態(tài)力，防止因彈簧偏向而導(dǎo)致靜態(tài)力在傳遞過程中發(fā)生損失。

由此，通過在包括動態(tài)力傳感器101和靜態(tài)力傳感器103的脈象傳感器中設(shè)置緩沖組件102，一方面是利用緩沖組件102的緩震作用，減少抖動對測量的干擾；另一方面是利用緩沖組件102的彈力，使測量時傳感器與手腕緊密貼合，從而確保在人體姿勢變動過程中不會導(dǎo)致傳感器和手腕分離，避免檢測不到波形的情況發(fā)生。

下面通過具體實例來對本發(fā)明的可標(biāo)定靜態(tài)力的脈象傳感器及脈象采集裝置進(jìn)行說明。

實施例1：

圖2是一種結(jié)合應(yīng)變式傳感器和柔性陣列式傳感器的脈象傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，柔性陣列式傳感器為動態(tài)力傳感器，應(yīng)變式傳感器為靜態(tài)力傳感器。

具體來說，該脈象傳感器包括柔性陣列式傳感器200、應(yīng)變式傳感器彈性體205和應(yīng)變式傳感器外殼209。其中，柔性陣列式傳感器200包括柔性傳感器薄膜201、柔軟填充物202和柔性陣列式傳感器殼體203。

柔性傳感器薄膜201設(shè)置在柔性陣列式傳感器殼體203底部，柔性傳感器薄膜201上分布著多個壓力感應(yīng)接觸點，使用時，柔性傳感器薄膜201與人體手腕部貼合，進(jìn)行動態(tài)力和三維觸覺信息測量。柔性傳感器薄膜201的實現(xiàn)方式包括PVDF薄膜、壓電晶片陣列、壓容式傳感器、納米生物傳感器和石墨烯傳感器等。

柔軟填充物202設(shè)置在柔性陣列式傳感器殼體203的空腔內(nèi)，通過在柔性傳感器薄膜201上填充柔軟填充物202，保證了壓力感應(yīng)接觸點能與手腕充分結(jié)合，并且受力均勻。當(dāng)然，也可以采用其他手段保證壓力感應(yīng)接觸點與手腕充分結(jié)合，甚至在柔性傳感器薄膜能夠較好貼合手腕時，可以不用柔性填充物。另外，為了保證有較好的貼合度，柔軟填充物202優(yōu)選具有自恢復(fù)功能的慢回彈柔性材料，如硅橡膠、聚氨酯類高分子聚合物、太空記憶棉、海綿和可塑性塑料等。

柔性陣列式傳感器殼體203頂部中心位置有帶內(nèi)螺紋204的孔。該內(nèi)螺紋可以是在柔性陣列式傳感器殼體203頂部與柔性陣列式傳感器殼體203一體形成。柔性陣列式傳感器殼體203作為傳導(dǎo)體將靜態(tài)力傳導(dǎo)到應(yīng)變式壓力傳感器205。

應(yīng)變式傳感器彈性體205包括螺桿206、彈性薄片207和至少一個應(yīng)變片208。其中，螺桿206接觸式設(shè)置或固定設(shè)置在彈性薄片207下方，并帶有外螺紋，該外螺紋可擰入內(nèi)螺紋204，從而與柔性陣列式傳感器200實現(xiàn)硬性結(jié)合。上述螺桿206還可以采用其他能夠傳導(dǎo)壓力的部件，例如直桿，直桿與彈性薄片或者柔性陣列式傳感器的連接可以采用焊接或粘接等常用的方式。

彈性薄片207優(yōu)選彈性好、抗疲勞和穩(wěn)定性好的金屬，例如不銹鋼、合金鋼、鋁合金等，或者選用高分子材料。彈性薄片207也可以采用其他應(yīng)變彈性體結(jié)構(gòu)。

至少一個應(yīng)變片208貼附在彈性薄片207上，當(dāng)彈性薄片207發(fā)生形變后，會帶動貼附在上面的應(yīng)變片208發(fā)生形變，應(yīng)變片208通過檢測彈性薄片207的形變進(jìn)行靜態(tài)力的準(zhǔn)確測量。

應(yīng)變式傳感器外殼209主要由金屬外殼210、臺階211和內(nèi)螺紋212組成，金屬外殼210、臺階211和內(nèi)螺紋212可以采用一體結(jié)構(gòu)形成。金屬外殼210起到支撐和電磁屏蔽的作用，臺階211用于搭扣應(yīng)變式傳感器彈性體205，相當(dāng)于搭建懸梁臂式測力結(jié)構(gòu)的支柱。該臺階也可以采用其他連接結(jié)構(gòu)。內(nèi)螺紋212可以用來與其他部件(如步進(jìn)電機或機械臂等)結(jié)合，方便脈象儀實現(xiàn)自動壓力控制。

這樣，只要保證柔性陣列式傳感器的殼體靜態(tài)力測量準(zhǔn)確，就可以保證所有感應(yīng)點的靜態(tài)力測量具有一致性。因此，只需要一個傳感器進(jìn)行靜態(tài)力測量。在體積不受限制的條件下，靜態(tài)力測量采用業(yè)界普遍認(rèn)可的應(yīng)變式傳感器，結(jié)合柔性陣列式傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計懸梁臂式測力結(jié)構(gòu)，保證了靜態(tài)力測量的精確度和一致性。

實施例2：

圖3a-3b是在實施例1基礎(chǔ)上的兩種變形結(jié)構(gòu)，是在實施例1中所示的脈象傳感器中增加彈簧102，其中，彈簧為緩沖組件。

彈簧102有兩種組裝方式：第一種組裝方式如圖3a所示，彈簧102兩端分別旋接于柔性陣列式傳感器殼體203頂部中心的內(nèi)螺紋204和螺桿206的外螺紋上，實現(xiàn)柔性陣列式傳感器200和應(yīng)變式傳感器彈性體205的彈性固定。第二種組裝方式如圖3b所示，應(yīng)變式傳感器彈性體205的螺桿206擰進(jìn)柔性陣列式傳感器殼體203頂部設(shè)置的內(nèi)螺紋204，實現(xiàn)柔性陣列式傳感器200和應(yīng)變式傳感器彈性體205的硬性固定；將彈簧102的一端擰進(jìn)應(yīng)變式傳感器外殼209的內(nèi)螺紋212，另一端與其他機械結(jié)構(gòu)彈性加固。

在測量中任何輕微的抖動或姿勢變化，都可能導(dǎo)致傳感器與人體手腕分離，從而導(dǎo)致測量不準(zhǔn)確或無法繼續(xù)。本實施例給出的兩種組裝方式充分考慮脈象檢測中各種環(huán)境干擾，比如人體抖動、人體姿勢變動或環(huán)境抖動等。本實施例增加的彈簧起到兩個關(guān)鍵的作用：1.彈簧具有緩震的作用，減少抖動干擾；2.人體姿勢變動后，彈簧可以保證傳感器與手腕緊密貼合，不會導(dǎo)致傳感器和手腕分離，檢測不到波形。

其他內(nèi)容參考實施例1，在此不再贅述。

實施例3：

本實施例提供了結(jié)合應(yīng)變式傳感器和柔性陣列式傳感器進(jìn)行靜態(tài)力測量的另一種實現(xiàn)方式：利用市面上現(xiàn)有的、符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的稱重傳感器或拉壓力傳感器做靜態(tài)力測量，用來替換實施例1和實施例2中的應(yīng)變式傳感器，與實施例1和實施例2中的柔性陣列式傳感器結(jié)合，同樣可以達(dá)到實施例1的效果，且結(jié)構(gòu)設(shè)計更加簡單。

圖4中給出了拉壓力傳感器為S型拉壓力傳感器301的示例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉，該應(yīng)變式壓力傳感器并不局限于該類型，例如還可以為懸臂型、輪輻式、板環(huán)式、膜盒式、橋式、柱筒式等樣式。

S型拉壓力傳感器301的上下均有螺紋孔302。柔性陣列式傳感器307包括硬質(zhì)殼體304、固設(shè)在殼體上的螺絲桿303、柔性傳感器陣列306和柔軟填充物305。其中，S型拉壓力傳感器301與柔性陣列式傳感器307通過螺絲桿303與S型拉壓力傳感器301中的一個螺紋孔302進(jìn)行硬性接觸和加固。

實施例4：

類似地，圖5a-5b是在實施例3基礎(chǔ)上的兩種變形結(jié)構(gòu)。在實施例3中所示的脈象傳感器中增加彈簧102，彈簧102有兩種組裝方式類似于實施例2，其他內(nèi)容參考實施例3，在此不再贅述。

實施例5：

如圖6所示，本實施例的脈象傳感器包括圓柱形稱重傳感器401和動態(tài)力傳感器409，其中動態(tài)力傳感器409用于將動態(tài)力信號轉(zhuǎn)換成電荷信號以進(jìn)行脈搏的動態(tài)力測量，圓柱形稱重傳感器401為靜態(tài)力傳感器，用于將靜態(tài)力轉(zhuǎn)換成電阻變化實現(xiàn)測量。

圓柱形稱重傳感器401內(nèi)部貼有多個應(yīng)變片，應(yīng)變片可以隨著圓柱形稱重傳感器401金屬彈性體的形變而發(fā)生拉伸或收縮，從而導(dǎo)致應(yīng)變片的電阻值發(fā)生變化。應(yīng)變片的輸出信號通過導(dǎo)線402引出，圓柱形稱重傳感器401優(yōu)選為量程為1Kg-5Kg的稱重傳感器。

圓柱形稱重傳感器401下方設(shè)置動態(tài)力傳感器409，動態(tài)力傳感器409包括殼體405、傳感器片406、信號線407和傳導(dǎo)介質(zhì)408。其中，殼體405作為圓柱形稱重傳感器401的壓力傳導(dǎo)體，與圓柱形稱重傳感器401的受力面直接硬性接觸，該殼體405可以是金屬或塑料等任何硬性材質(zhì)。傳感器片306可選包括壓電片、應(yīng)變片、壓阻薄膜或聚偏氟乙烯薄膜(PVDF薄膜)等，傳感器片406以懸梁臂形式搭接在動態(tài)力傳感器的殼體405內(nèi)部，傳感器片406的正負(fù)極通過導(dǎo)線407從動態(tài)力傳感器409的殼體側(cè)面引出。動態(tài)力傳感器的殼體405內(nèi)腔填充傳導(dǎo)介質(zhì)408，傳導(dǎo)介質(zhì)408將傳感器片406覆蓋，作為被測物體與傳感器之前的中介。傳導(dǎo)介質(zhì)408優(yōu)選由柔軟的硅橡膠制成，或者由充滿液體的橡膠(或硅膠)囊制成，但不限于此。

動態(tài)力傳感器409的殼體405在一側(cè)設(shè)置螺紋孔404，圓柱形稱重傳感器401在靠近動態(tài)力傳感器409的一側(cè)固定有螺絲桿403，螺絲桿403遠(yuǎn)離圓柱形稱重傳感器401的一側(cè)形成外螺紋，通過螺絲桿403上的外螺紋與螺紋孔404中的內(nèi)螺紋相配合，從而將圓柱形稱重傳感器401與動態(tài)力傳感器409進(jìn)行固定連接。

由此，動態(tài)力傳感器409通過螺紋孔404和螺絲桿403與圓柱形稱重傳感器401進(jìn)行硬性接觸和固定，利用螺絲桿與螺紋孔的連接方式的好處是方便安裝和拆卸。然而，本實施例并不排除選擇其他連接方式，比如直接用膠將兩者粘合，或者將兩者結(jié)構(gòu)設(shè)計成一體的。

具體地，如圖7a-7b所示，示出了作為動態(tài)力傳感器419的優(yōu)選結(jié)構(gòu)的液壓傳導(dǎo)式傳感器，該液壓傳導(dǎo)式傳感器包括柔性殼體411、壓力傳感器片412(即傳感器本體)以及上蓋413。其中，柔性殼體411用于容納壓力傳感器片412和柔性傳導(dǎo)組件。

柔性殼體411的材料可選橡膠(如硅橡膠)和聚氯乙烯材料(PVC)等，柔性殼體411內(nèi)部形成有小于或略小于壓力傳感器片412的儲液空間415，儲液空間415一側(cè)設(shè)置有用于向儲液空間415中注入傳導(dǎo)液體(即柔性傳導(dǎo)組件)的灌液孔414。傳感器片412的一端與導(dǎo)線416相連，導(dǎo)線416用于傳感器的信號輸出。上蓋413與柔性殼體411連接，例如兩者扣合在一起，以支撐整個液壓傳導(dǎo)式壓力傳感器。上蓋413上設(shè)置有導(dǎo)線孔417，用于將導(dǎo)線416引出。

本實施例中的液壓傳導(dǎo)式傳感器不需要真空機進(jìn)行灌封，在空氣中就可以進(jìn)行操作。該液壓傳導(dǎo)式傳感器的灌油步驟如下：1)灌油前，將傳感器片412蓋在儲液空間415上方；2)用密封材料(如硅膠)將傳感器片415上方和四周(除灌液孔414所在的位置以外)的位置封死；3)從灌液孔414灌注硅油或其他無氣泡傳導(dǎo)液體(如甘油三脂、蒸餾水、液態(tài)硅膠)；4)保證傳導(dǎo)液體充滿儲液空間415后，封死灌液孔414；5)蓋上上蓋413。安裝好的傳感器如圖7a所示，從而提供一種利用液體材料做傳導(dǎo)介質(zhì)且結(jié)構(gòu)簡單的壓力傳感器。

實施例6：

類似地，圖8a-8b是在實施例5基礎(chǔ)上的兩種變形結(jié)構(gòu)。在實施例5中所示的脈象傳感器中增加彈簧102，彈簧102有兩種組裝方式類似于實施例2，其他內(nèi)容參考實施例5，在此不再贅述。

如圖9a至圖10b所示，其描述了兩種可用作動態(tài)力傳感器的壓容式陣列傳感器，這種壓容式陣列傳感器為多層電極結(jié)構(gòu)，其可有效提高壓容式傳感器的靈敏度，擴大量程，尤其適用于在有限面積內(nèi)需要密布多個壓力感應(yīng)點的應(yīng)用場景。

第一種壓容式陣列傳感器如圖9a-9b所示，其中圖9a-9b分別為壓容式觸覺傳感器的俯視圖和剖面圖。該壓容式觸覺傳感器包括依次設(shè)置的第一負(fù)電極層501、第一彈性介質(zhì)層502、正電極層503、第二彈性介質(zhì)層504和第二負(fù)電極層505。

其中，第一負(fù)電極層、第二負(fù)電極層和正電極層為條狀，第一負(fù)電極層和第二負(fù)電極層平行設(shè)置，第一負(fù)電極層和第二負(fù)電極層分別與正電極層垂直交叉擺放，圖9a-9b示出了一負(fù)電極層和第二負(fù)電極層均為列電極條，正電極層503為行電極條的示例；第一負(fù)電極層和第二負(fù)電極層的對應(yīng)列短接并由導(dǎo)線506單獨引出，正電極層503的每行通過導(dǎo)線507單獨引出。

第一負(fù)電極層501、第二負(fù)電極層505和正電極層503均包括導(dǎo)電物質(zhì)，例如銅箔、導(dǎo)電布料、導(dǎo)電硅膠或柔性電路板等，優(yōu)選柔性電路板。其中，第一負(fù)電極層501和第二負(fù)電極層505可以采用相同材料，也可以采用不同材料。當(dāng)采用不同材料時，材料的硬度也可以不同，例如與人體皮膚貼合的電極層可以為導(dǎo)電布或?qū)щ姽枘z，這樣易于與人體皮膚貼合，而最外側(cè)的電極層可以是薄銅片，由于薄銅片硬度較好，能夠起到支撐作用。當(dāng)采用相同材料時，第一負(fù)電極層501和第二負(fù)電極層505可以單獨設(shè)置，也可以由同一負(fù)電極層彎折而成。上述結(jié)構(gòu)層中，兩個電容中共用正電極層，本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉，兩個電容也可以共用負(fù)電極層。

第一彈性介質(zhì)層502和第二彈性介質(zhì)層504電極為彈性可壓縮高分子材料，例如泡沫聚合物、聚氨酯、硅橡膠、熱塑性彈性體等。第一彈性介質(zhì)層502和第二彈性介質(zhì)層504一般采用相同材料，但不排除采用不同材料的情況。

當(dāng)彈性介質(zhì)材料的介電和物理特性不變時，本發(fā)明提出的壓容傳感器在相同壓力下的形變是單傳感器的兩倍，此時，靈敏度相應(yīng)提高到原來的兩倍。同時，由于傳感器的整體可壓縮空間增大，這在一定程度上擴大了傳感器的量程。

此外，該壓容式觸覺傳感器可以具有多層(四層以上)電極結(jié)構(gòu)。例如壓容式觸覺傳感器可包括依次設(shè)置的第一負(fù)電極層、第一彈性介質(zhì)層、公共正電極層、第二彈性介質(zhì)層、第二負(fù)電極層、第三彈性介質(zhì)層、公共正電極層以及公共負(fù)極導(dǎo)線和公共正極導(dǎo)線，即兩層公共正電極層是由同一公共正電極層彎折而成。又例如壓容式觸覺傳感器可包括依次設(shè)置的公共負(fù)電極層、第一彈性介質(zhì)層、第一正電極層、第二彈性介質(zhì)層、公共負(fù)電極層、第三彈性介質(zhì)層、第二正電極層、第四彈性介質(zhì)層、公共負(fù)電極層以及公共負(fù)極導(dǎo)線和公共正極導(dǎo)線，即三層公共負(fù)電極層是由同一公共負(fù)電極層多次彎折而成。上述兩個例子只示例性地提供了兩種增加疊層的方式，主要為了清楚闡述本發(fā)明的疊層結(jié)構(gòu)不限于三電極、雙介質(zhì)層的雙電容疊層結(jié)構(gòu)，也可以繼續(xù)增加疊層數(shù)目。

疊層的方式推薦以外層接負(fù)極(或地極)、內(nèi)層接正極為準(zhǔn)，因為外層通常接觸人體，將人體與電路共地可以起到屏蔽電磁干擾的作用，但是并不排除外層接正極、內(nèi)層接負(fù)極(或地級)的情形，只是外層接正極時，需增加防護(hù)措施或屏蔽手段。

圖9a-9b所示的壓容式傳感器中，從結(jié)構(gòu)上對傳統(tǒng)的壓容傳感器進(jìn)行了改造，由原來的雙電極層、單介質(zhì)層的單電容結(jié)構(gòu)，改造成多電極層，三電極層、雙介質(zhì)層的雙電容疊層結(jié)構(gòu)。

替代地，圖10a-10b示出了另一種壓容式陣列傳感器。

圖10a-10b分別為另一種壓容式動態(tài)力傳感器的俯視圖和剖面圖。該壓容式動態(tài)力傳感器包括依次設(shè)置的下述各層：第一公共地電極層601、第一彈性介質(zhì)層602、傳感器陣列層603、第二彈性介質(zhì)層604和第二公共地電極層605。

其中，第一公共地電極層601與第二公共地電極層605分別從圖10b所示的上下兩側(cè)覆蓋傳感器陣列層603的所有傳感器陣列區(qū)域，且第一公共地電極層601與第二公共地電極層605導(dǎo)通。第一公共地電極層601和第二公共地電極層605包括導(dǎo)電物質(zhì)，例如銅箔、導(dǎo)電布料、導(dǎo)電硅膠或柔性電路等材料。

傳感器陣列層603的每一個傳感器感應(yīng)點通過各自的導(dǎo)線606引出到接插件607，最終連接到電容檢測芯片引腳，也可以傳感器感應(yīng)點直接在柔性電路板上與電容檢測芯片連接，不需要引出到接插件。傳感器陣列層603的實現(xiàn)方式可以是柔性電路，可以是涂有導(dǎo)電墨的柔性薄膜，甚至可以是由導(dǎo)電纖維和正常布料一起編織的布料。其中，傳感器陣列層的每一個陣元也是導(dǎo)電物質(zhì)，如銅片、導(dǎo)電墨或柔性電路板的焊盤等。

第一彈性介質(zhì)層602和第二彈性介質(zhì)層604電極為彈性可壓縮高分子材料，如泡沫聚合物、聚氨酯、硅橡膠和熱塑性彈性體等。

圖10a-10b中的觸覺傳感器也是三電極層、雙介質(zhì)層的疊層電容結(jié)構(gòu)，通過以疊層的形式構(gòu)成觸覺傳感器的一個壓力感應(yīng)點，當(dāng)有壓力施壓于傳感器表面時，兩個電容的電極板間距同時發(fā)生變化，相當(dāng)于兩個電容并聯(lián)起來。圖10a-10b中所示壓容式傳感器與圖9a-9b所示壓容式傳感器具有同樣的技術(shù)效果。與圖9a-9b中所示壓容式傳感器不同的是，圖10a-10b中的壓容式傳感器結(jié)構(gòu)更適合與單電極電容傳感芯片搭配使用，能夠降低電路成本，并且更容易制作和生產(chǎn)。

類似地，該壓容式觸覺傳感器也可以具有多層電極結(jié)構(gòu)。例如壓容式觸覺傳感器可包括依次設(shè)置的公共地電極層、第一彈性介質(zhì)層、第一傳感器陣列層、第二彈性介質(zhì)層、公共地電極層、第三彈性介質(zhì)層、第二傳感器陣列層、第四彈性介質(zhì)層和公共地電極層。其中，第一傳感器陣列層和第二傳感器陣列層位于相同位置、上下對應(yīng)的傳感器感應(yīng)點兩兩短接。短接線在傳感器邊緣處連接或者在集成有電容檢測芯片的電路板上短接。公共地電極層是一整塊柔性導(dǎo)電材料，如導(dǎo)電布、銅箔或?qū)щ姽枘z等。圖10a-10b中所示壓容式傳感器示出了公共地電極層共用同一地電極層的實例，也可以如前述的單獨設(shè)置。

圖10a-10b所示壓容式傳感器的擴展方式與圖9a-9b中的擴展方式不同之處在于，圖10a-10b中再擴展出的電容層數(shù)為2N，N為大于1的正整數(shù)，例如4層；而圖9a-9b中再擴展出的電容層數(shù)為M，M為大于2的正整數(shù)，例如3層和4層。另外，上述圖9a-9b和圖10a-10b所示壓容式傳感器的最外層也可設(shè)置屏蔽層或絕緣層。

如圖11所示，其描述了一種應(yīng)用上述脈象傳感器的脈象采集裝置，該脈象采集裝置包括外殼，以及設(shè)置在外殼內(nèi)的壓電傳感器707和稱重傳感器703。

上述外殼包括殼蓋701和殼身702，壓電傳感器707和稱重傳感器703設(shè)置于殼身702內(nèi)；其中壓電傳感器707的一端與殼身702的底部相連，壓電傳感器707的另一端通過彈簧705與稱重傳感器703的一端相連，稱重傳感器703的另一端與殼蓋701相連。彈簧705設(shè)置在壓電傳感器707和稱重傳感器703之間，并且可作為稱重傳感器703與壓電傳感器707之間的壓力傳導(dǎo)體，起到緩沖抖動和穩(wěn)定傳導(dǎo)壓力的作用。

具體地，稱重傳感器703和壓電傳感器707上設(shè)置有螺紋孔或螺紋柱，彈簧705伸入稱重傳感器703和壓電傳感器707的螺紋孔中，或連接在稱重傳感器703和壓電傳感器707的螺紋柱上，從而通過彈簧705將稱重傳感器703和壓電傳感器707連接。稱重傳感器703的另一端形成有螺紋孔，殼蓋701的下方設(shè)置有螺紋柱，稱重傳感器703通過螺紋孔與殼蓋701相連。

壓電傳感器707內(nèi)包含壓電片708和柔性傳導(dǎo)介質(zhì)709，壓電片是壓電傳感器的核心感應(yīng)部件，以懸梁臂的方式搭在殼體內(nèi)部，其材料可以是壓電陶瓷晶片或PVDF等。柔性傳導(dǎo)介質(zhì)709用于直接與人體脈搏部位接觸，其材料優(yōu)先選擇質(zhì)地柔軟、傳導(dǎo)損失小、密度與人體接近材料，如硅橡膠、聚氨酯類高分子材料，或者也可以由包裹有液體的橡膠囊制成。

稱重傳感器703的信號通過第一導(dǎo)線704引出，壓電傳感器707通過第二導(dǎo)線706引出，第一導(dǎo)線704和第二導(dǎo)線706在殼身內(nèi)部匯總成一根總導(dǎo)線710引出。

在圖11所示的脈象采集裝置中，壓電傳感器707是單點式的，其與皮膚接觸的面積不宜過大或過小，面積過大容易帶入雜波，面積太小容易壓不準(zhǔn)脈搏點，壓電傳感器707的直徑優(yōu)選在8mm-25mm范圍內(nèi)。

如圖12所示，示出了另一種脈象采集裝置。圖中靜壓力傳感器不采用應(yīng)變式傳感器，而是換成壓阻式傳感器，該壓阻式傳感器中的壓阻材料可以采用具有壓阻效應(yīng)的薄膜或晶體材料。

與圖11中所示的脈象采集裝置類似，圖12中的脈象采集裝置也包括外殼，并且該外殼具有殼蓋和殼身。其區(qū)別在于，在圖12中的脈象采集裝置中，外殼內(nèi)安裝有位于底部的柔性陣列式傳感器801，位于柔性陣列式傳感器801上方的壓阻薄膜傳感器802，以及位于壓阻薄膜傳感器802上方的壓力傳導(dǎo)體，壓阻薄膜傳感器802優(yōu)選粘合在柔性陣列式傳感器801與壓力傳導(dǎo)體之間。所述壓力傳導(dǎo)體用于向緩沖組件(本實施例中的緩沖組件為彈簧)傳遞壓力，例如該壓力傳導(dǎo)體可以是金屬片803，金屬片803的上方設(shè)置有螺桿，金屬片803與壓阻薄膜傳感器802連接，該螺桿通過彈簧804與上蓋相連。也即，彈簧804的一端與帶螺桿的金屬片803相連，另一端與帶螺絲桿的上蓋805相連。

如圖13所示，示出了另一種脈象采集裝置。圖中緩沖組件不采用前述的彈簧，而是換成彈性片(例如彈性金屬片)，或者任意一種可彈性伸縮的材料。

與圖12中所示的脈象采集裝置類似，圖13中的脈象采集裝置也包括具有上蓋和殼身的探頭外殼，柔性陣列式傳感器901，壓阻薄膜傳感器902，以及壓力傳導(dǎo)體，所述壓力傳導(dǎo)體也可以是帶有螺桿的金屬片903。其區(qū)別在于，圖13中的脈象采集裝置采用了以懸梁臂形式橫向布置在殼身內(nèi)的彈性片904，彈性片904可由彈性金屬或者其他具有彈性的材料制成。彈性片904的下端與連接在金屬片903上的螺桿接觸，彈性片904上端的兩側(cè)與外殼的殼身內(nèi)壁連接。當(dāng)彈性片904受到螺桿向上頂?shù)牧r會發(fā)生彎曲，當(dāng)受力減輕時，彈性片904又會恢復(fù)原狀。此外，上蓋905的邊緣具有螺紋，上蓋905通過螺紋與殼身相連。

如圖14所示，其描述了另外一種應(yīng)用上述脈象傳感器的脈象采集裝置。該裝置包括應(yīng)變式壓力傳感器、柔性陣列式傳感器1006與電路板，以及電路盒子1001，其中，電路盒子1001包括外殼1003、按鍵1004、顯示屏1005和通信接口1002；按鍵1004、顯示屏1005和通信接口1002設(shè)置在外殼1003上，并與外殼1003內(nèi)部的電路板連接。通信接口1002用于將采集的數(shù)據(jù)結(jié)果發(fā)給智能終端，如電腦主機、手機或pad等進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。顯示屏1003可以實時顯示靜態(tài)力，也可以顯示動態(tài)脈搏波形。當(dāng)然為了節(jié)約設(shè)備成本，可以不設(shè)置顯示屏，需要顯示的信息可以通過通信接口1002傳輸?shù)诫娔X等外部電子設(shè)備進(jìn)行顯示。按鍵1004包括但不限于開關(guān)按鍵、歸零按鍵、加壓按鍵、減壓按鍵，開關(guān)按鍵用于設(shè)備電源的開閉，歸零按鍵用于隨時調(diào)整設(shè)備的靜態(tài)力零位，加壓和減壓按鍵用于提供手動控制加、減壓操作的選擇。

柔性陣列式傳感器1006位于電路盒子1001外部，其信號通過屏蔽線1007接入電路盒子1001的電路板。應(yīng)變式壓力傳感器(如前述實施例中所述的形式或其他類似形式)安裝在電路盒子1001內(nèi)部，并與電路板進(jìn)行連接。柔性陣列式傳感器1006的外殼作為應(yīng)變式壓力傳感器的壓力傳導(dǎo)體，以螺絲或彈簧等形式與應(yīng)變式傳感器硬性連接或彈性連接。

本實施例中，所述脈象采集裝置可以很方便地安裝在立式推拉力計支架或其他帶步進(jìn)電機的支架上，能夠方便使用者迅速搭建起一個可標(biāo)定靜態(tài)力的脈象采集測試平臺，進(jìn)行脈象采集和分析研究。

雖然圖11-14中描述了脈象采集裝置中的具體傳感器的結(jié)構(gòu)和種類，然而應(yīng)理解的是，該脈象采集裝置中的動態(tài)力傳感器和靜態(tài)力傳感器可以是前述任一實施例或內(nèi)容中描述的動態(tài)力傳感器和靜態(tài)力傳感器，并且動態(tài)力傳感器和靜態(tài)力傳感器可以前述任一方式進(jìn)行連接組合。

如圖15所示，描述了一種結(jié)合靜態(tài)力傳感器和動態(tài)力傳感器的脈象采集電路。靜態(tài)力傳感器需要與電阻搭建成電阻橋臂，將電阻變化轉(zhuǎn)換成電壓變化進(jìn)行測量。動態(tài)力傳感器種類優(yōu)選壓電或壓容原理的柔性傳感器薄膜，此處以壓電類薄膜為例進(jìn)行舉例說明。

該電路包括第一調(diào)理電路、第二調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、單片機電路、接口電路、電機控制電路和供電電路。

第一調(diào)理電路用于對靜態(tài)力傳感器的電壓輸出進(jìn)行濾波和放大，第二調(diào)理電路用于對動態(tài)力傳感器的電壓或電荷輸出進(jìn)行濾波和放大。

A/D轉(zhuǎn)換電路分別將第一調(diào)理電路和第二調(diào)理電路輸出的模擬信號進(jìn)行數(shù)字化采集。

單片機電路讀取A/D轉(zhuǎn)換電路采集的數(shù)據(jù)，將采集數(shù)據(jù)通過接口電路發(fā)送出去。本實施例中，接口電路可以是USB、串口、RS232、RS485、以太網(wǎng)等有線接口，也可以是藍(lán)牙、WIFI、NFC、Zigbee、蜂窩移動通信等無線通信技術(shù)接口。單片機電路還根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換電路采集的數(shù)據(jù)得到壓力控制信號并發(fā)送給電機控制電路，從而控制步進(jìn)電機加減壓力，供電電路用于給整個電路提供電源。

需要指出的是，本發(fā)明所有實施例中所述的靜態(tài)力傳感器不限于形狀和測力原理，凡是可以應(yīng)用于稱重計或拉壓力計的壓力傳感器，只要量程和精度合適，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明所述的脈象傳感器優(yōu)選高精密步進(jìn)電機進(jìn)行施壓控制。本發(fā)明所說的兩結(jié)構(gòu)部件的連接可以包括固定連接，也可以包括可拆卸連接。

以上，對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行了說明。但是，本發(fā)明不限定于上述實施方式。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。