專利名稱：脈象模擬手及其實(shí)現(xiàn)脈象模擬方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種中醫(yī)脈象診斷教學(xué)設(shè)備，尤指一種帶有液晶操作界面的，并能模 擬出人體多種脈象的教學(xué)診斷的裝置及其脈象模擬方法，主要應(yīng)用于中醫(yī)診脈教學(xué)及中醫(yī) 診斷學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的臨床輔助診斷教學(xué)裝置及其實(shí)現(xiàn)脈象模擬方法，為教學(xué)、科研、臨床提供 可靠的客觀指標(biāo)，具有手感真實(shí)、人機(jī)界面友好、未來可實(shí)現(xiàn)通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷、教 學(xué)、維護(hù)的脈象模擬手裝置及其實(shí)現(xiàn)脈象模擬方法。
背景技術(shù)：
望、聞、問、切是我國傳統(tǒng)的中醫(yī)診斷的四種重要手段。其中“切”更是診斷過程中 及其重要不可或缺的一部分。通過前輩長年的經(jīng)驗(yàn)的累積把脈象歸結(jié)為了許多種類，如浮 脈、沉脈、實(shí)脈、虛脈等，但是由于中醫(yī)診斷脈象完全只能依靠中醫(yī)醫(yī)師經(jīng)驗(yàn)來主管分析，就 同一種脈象來看不同的醫(yī)師可能會出現(xiàn)不同的手感，特別是在實(shí)際診斷中遇到的往往不是 觀種單脈，更多的出現(xiàn)的是各種相兼脈(如浮類的相兼脈、沉類的相兼脈等)。同時在脈象 診斷教學(xué)的過程中，主要是通過老師的口頭形容以及書本的書面描述來表達(dá)診脈的實(shí)際手 感，這樣對學(xué)生來說猶如水中花、鏡中月致使他們很難完全領(lǐng)悟其中精華。經(jīng)過調(diào)查目前市場上的脈象模擬裝置有許多不足并不能滿足中醫(yī)脈象診斷教學(xué) 的要求?？芍^是數(shù)量少、價格貴、功能不全。隨著社會的進(jìn)步，通訊方式已經(jīng)今非昔比，傳統(tǒng) 的觀念以及設(shè)備已經(jīng)不能滿足人們現(xiàn)有的需求，目前在中醫(yī)迅速發(fā)展的時代需要的不再是 單機(jī)的教學(xué)診斷儀器；不再是傳統(tǒng)枯燥的人機(jī)界面；不再是只可意會不可言傳的傳統(tǒng)中醫(yī) 診脈的教學(xué)方式；不再是只有單脈的簡單模擬。代替這些不足的是聯(lián)網(wǎng)教學(xué)診斷的儀器； 是友好快捷的人機(jī)界面；是理論與實(shí)踐并進(jìn)的教學(xué)新方式；是更符合實(shí)際情況的相兼脈模 擬。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述不足之處，本發(fā)明的主要目的旨在提供一種帶有液晶操作界面的機(jī) 械結(jié)構(gòu)裝置及其實(shí)現(xiàn)脈象模擬的方法，使之能夠模擬出人體的多種脈象，且脈象準(zhǔn)確、手感 真實(shí)、擁有多種相兼脈像并可配合脈象采集設(shè)備完成診斷的脈象模擬手及其實(shí)現(xiàn)脈象模擬 方法。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是主要解決如何設(shè)計(jì)一套內(nèi)部機(jī)械結(jié)構(gòu)問題；要解決 如何實(shí)現(xiàn)模擬手能夠模擬沉、浮、中取等三種物理狀態(tài)的脈象問題；要解決如何能夠不用更 換血管以及模擬血液來實(shí)現(xiàn)不同的脈象問題；要解決如何除了實(shí)現(xiàn)單脈象外還能夠模擬相 兼脈問題；要解決如何實(shí)現(xiàn)脈象模擬的方法問題；要解決如何增加彩色觸摸屏，使之人機(jī) 界面為更友好，操作更簡單等有關(guān)技術(shù)問題。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是該裝置包括模擬手、油泵、調(diào)壓閥、 電磁閥、步進(jìn)電機(jī)、脈沖穩(wěn)壓、單片機(jī)及電路控制系統(tǒng)等部件，由硬件結(jié)構(gòu)部分和硬件電路 控制部分組合成一整體的結(jié)構(gòu)，至少包括由乳膠模擬手、外殼和固定板組合成硬件結(jié)構(gòu)部分，塑料外殼連接固定在固定板上； 由脈象控制板和觸摸屏控制板組合成硬件電路控制部分，脈象控制板和觸摸屏控制板 之間通過通訊模塊A的輸入輸出端口與通訊模塊B的輸出輸入端口相互電連接，硬件電路 控制部分的各部件分別連接固定在控制板上，其中 一 LCD觸摸屏模塊安裝固定在塑料外殼上；
一固定板上分別安裝固定有模擬手、油泵、模擬手固定支架、調(diào)壓閥、電磁閥、1號步 進(jìn)電機(jī)控制器、2號步進(jìn)電機(jī)控制器、1號脈沖穩(wěn)壓器、2號脈沖穩(wěn)壓器、儲油罐、開關(guān)電源、 控制板、1號步進(jìn)電機(jī)和2號步進(jìn)電機(jī)；上述模擬手、油泵、調(diào)壓閥、電磁閥、1號脈沖穩(wěn)壓器、 2號脈沖穩(wěn)壓器和儲油罐之間通過模擬血管相互聯(lián)接；
一脈象控制板包括電源模塊、單片機(jī)控制模塊、脈象生成模塊和通訊模塊A，所述電 源模塊的輸入輸出端口與單片機(jī)控制模塊的輸出輸入端口相互電連接，所述單片機(jī)控制模 塊的一路輸入輸出端口與脈象生成模塊的輸出輸入端口相互電連接，另一路輸出端口與通 訊模塊A輸入端口相互電連接；
一觸摸屏控制板包括通訊模塊B、ARM控制模塊和觸摸屏模塊，所述通訊模塊B的輸 入輸出端口與ARM控制模塊的輸出輸入端口相互電連接，所述ARM控制模塊的輸入輸出端 口與觸摸屏模塊的輸出輸入端口相互電連接。進(jìn)一步的，所述的脈象模擬手的油泵的第一路通過模擬血管依次經(jīng)由調(diào)壓閥、電 磁閥、2號脈沖穩(wěn)壓器、1號脈沖穩(wěn)壓器與和模擬手相互聯(lián)接；第二路通過模擬血管與儲油 罐相互聯(lián)接；第三路依次經(jīng)由1號步進(jìn)電機(jī)、1號步進(jìn)電機(jī)控制器后與控制板相互電連接； 油泵通過模擬血管從儲油罐中抽出模擬血液，模擬血液經(jīng)由調(diào)壓閥流入電磁閥的輸入端， 模擬血液帶著電磁閥產(chǎn)生的脈沖信號，再經(jīng)由2號脈沖穩(wěn)壓器和1號脈沖穩(wěn)壓器后進(jìn)入模 擬手的輸入端。進(jìn)一步的，所述的脈象模擬手的控制板的第一路與1號步進(jìn)電機(jī)控制器相互電連 接；第二路依次經(jīng)由2號步進(jìn)電機(jī)控制器后與2號步進(jìn)電機(jī)相互電連接；第三路與電磁閥 相互電連接。進(jìn)一步的，所述的脈象模擬手的單片機(jī)控制模塊Ul的引腳四、30、31、32的各輸出 端口 1^1、1^2、1^3、1^4分別與電路控制部分中產(chǎn)生脈象電路的場效應(yīng)管01、02、03、04的各輸 入端口相互電連接，場效應(yīng)管Ql、Q2、Q3、Q4的各輸出端口分別與電磁閥J3的各輸入端口 相互電連接；
單片機(jī)控制模塊Ul的引腳3與正5V電源相互電連接； 單片機(jī)控制模塊Ul的引腳4與USB輸出接口 Jl的引腳3相互電連接； 單片機(jī)控制模塊Ul的引腳5 —路與二極管的負(fù)極相互電連接，另一路與USB輸出接口 Jl的引腳2相互電連接；
單片機(jī)控制模塊Ul的引腳6與USB輸出接口 Jl的引腳4相互電連接后與接地線相連
接；
單片機(jī)控制模塊Ul的引腳7經(jīng)由電容C2與接地線相連接；
單片機(jī)控制模塊Ul的引腳8經(jīng)由開關(guān)S2與USB輸出接口 Jl的引腳1相互電連接； 單片機(jī)控制模塊Ul的引腳10與1號步進(jìn)電機(jī)控制器接口 J5的引腳2相互電連接； 單片機(jī)控制模塊Ul的引腳11與1號步進(jìn)電機(jī)控制器接口 J5的引腳3相互電連接；單片機(jī)控制模塊Ul的引腳12與2號步進(jìn)電機(jī)控制器接口 J6的引腳2相互電連接； 單片機(jī)控制模塊Ul的引腳13與2號步進(jìn)電機(jī)控制器接口 J6的引腳3相互電連接； 單片機(jī)控制模塊Ul的引腳14 一路與電阻R29的端口相互電連接，另一路與傳感器接 口 J7的引腳2相互電連接；
單片機(jī)控制模塊Ul的引腳20第一路與電容Cl的正極相互電連接，第二路與觸點(diǎn)開關(guān) Sl相互電連接，第三路經(jīng)由電阻Rl與正5V電源相互電連接；
單片機(jī)控制模塊Ul的引腳21、22相互并接后與正5V電源相互電連接； 單片機(jī)控制模塊Ul的引腳23與晶振的一端口相互電連接； 單片機(jī)控制模塊Ul的引腳M與晶振的另一端口相互電連接。
一種實(shí)現(xiàn)脈象模擬方法，該方法通過硬件結(jié)構(gòu)部分和硬件電路控制部分組合成一 整體結(jié)構(gòu)的脈象模擬手，實(shí)現(xiàn)脈象模擬方法；通過電源模塊產(chǎn)生的24V以及5V直流電源，為 單片機(jī)控制模塊、脈象生成模塊、通訊模塊A、通訊模塊B、ARM控制模塊和觸摸屏模塊供電； 通過在觸摸屏模塊中顯示用戶操作界面，并通過手指觸摸的方式在屏幕上選擇需要模擬的 脈象，當(dāng)選擇需要的脈象后，觸摸屏模塊立刻發(fā)命令給控制板，控制板開始模擬脈象，直至 整個模擬流程結(jié)束，該脈象模擬方法包括脈位調(diào)整、模擬人體血液循環(huán)、模擬人體脈象及 脈象輸出，其中
A)、脈位調(diào)整的具體步驟是 步驟1.脈象模擬手通電
將單片機(jī)控制模塊、脈象生成模塊、通訊模塊A、通訊模塊B、ARM控制模塊和觸摸屏 模塊各模塊通電；
步驟2.控制板發(fā)命令
控制板的一路輸出信號傳遞到2號步進(jìn)電機(jī)控制器的端口，控制板根據(jù)當(dāng)前脈象的沉 浮狀態(tài)發(fā)命令給2號步進(jìn)電機(jī)控制器； 步驟3.調(diào)整模擬血管
2號步進(jìn)電機(jī)控制器開始控制2號步進(jìn)電機(jī)，并調(diào)整模擬血管的沉或者浮的物理狀態(tài)； 步驟4.完成脈位調(diào)整
2號步進(jìn)電機(jī)向上轉(zhuǎn)動把模擬血管托起即為浮脈，向下轉(zhuǎn)動把模擬血管下降即為沉脈， 沉、浮的中間位置即為中取脈象；
B)、模擬人體血液循環(huán)的具體步驟是 步驟1.控制板發(fā)命令
控制板的另一路輸出信號傳遞到1號步進(jìn)電機(jī)控制器的端口，控制板發(fā)命令給1號步 進(jìn)電機(jī)控制器；
步驟2.脈象調(diào)整
1號步進(jìn)電機(jī)控制器開始控制1號步進(jìn)電機(jī)，讓其開始轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動的速度根據(jù)不同的脈 象可以進(jìn)行調(diào)整；
步驟3.抽出模擬血液
1號步進(jìn)電機(jī)開始帶動油泵，這時候油泵通過模擬血管從儲油罐中抽出模擬血液； 步驟4.完成模擬人體血液循環(huán) 模擬血液經(jīng)過調(diào)壓閥流入電磁閥；C)、模擬人體脈象的具體步驟是 步驟1.模擬脈象
控制板的再一路輸出信號傳遞到電磁閥的端口，控制板通過控制電磁閥的開閉產(chǎn)生脈 沖來模擬脈象；
步驟2.完成模擬人體脈象
模擬血液帶著電磁閥產(chǎn)生的脈沖信號，經(jīng)過2號脈沖穩(wěn)壓器和1號脈沖穩(wěn)壓器后，最后 進(jìn)入模擬手中；
D)、脈象輸出的具體步驟是 步驟1.得到需要模擬的脈象
在模擬手中的模擬血管處，得到了需要模擬的脈象； 步驟2.回流
最后模擬血液又再次回流到儲油罐內(nèi)； 步驟3.結(jié)束 整個模擬流程結(jié)束； 步驟4.循環(huán)完成
再從儲油罐中抽出模擬血液，重復(fù)產(chǎn)生不斷的脈象，完成模擬人體血液循環(huán)，直至完成 脈象模擬方法為止。本發(fā)明的有益效果是該裝置解決了中醫(yī)診脈教學(xué)過程中的學(xué)習(xí)難度大、時間長、 只能單機(jī)運(yùn)行等問題，提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、手感真實(shí)、可輔助診斷、教學(xué)、維護(hù)的脈象模擬 裝置；該方法通過脈位調(diào)整、模擬人體血液循環(huán)、模擬人體脈象及脈象輸出等脈位模擬過 程，能夠模擬沉、浮、中取等三種物理狀態(tài)的脈象，能夠不用更換血管以及模擬血液來實(shí)現(xiàn) 不同的脈象，除了單脈象外還能夠模擬多種相兼脈，并且增加了彩色觸摸屏，具有人機(jī)界面 友好，操作簡單，并可配合脈象采集設(shè)備完成診斷等優(yōu)點(diǎn)。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。附圖1為本發(fā)明電路控制部分的整體結(jié)構(gòu)方框示意圖； 附圖2為本發(fā)明電路控制部分中單片機(jī)控制模塊電路原理圖； 附圖3為本發(fā)明電路控制部分中產(chǎn)生脈象電路的原理圖； 附圖4為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)的外觀主視附圖5為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)的外觀側(cè)視圖； 附圖6為本發(fā)明所有結(jié)構(gòu)部件示意圖； 附圖7為本發(fā)明脈象模擬過程的流程示意圖； 附圖8為本發(fā)明整個設(shè)備的工作流程示意圖； 附圖中標(biāo)號說明
1一脈象控制板；2—觸摸屏控制板；
11 一電源模塊；21—通訊模塊B ；
12—單片機(jī)控制模塊；22—ARM控制模塊；
13—脈象生成模塊；23—觸摸屏模塊； 14一通訊模塊A ；301 一透明外殼； 302 一塑料外殼；
303—IXD觸摸屏模塊；
304—模擬手； 305 一油泵；
306—模擬手固定支架；
307—調(diào)壓閥；
308—電磁閥；
309—1號步進(jìn)電機(jī)控制器； 310 — 2號步進(jìn)電機(jī)控制器；
311—1號脈沖穩(wěn)壓器；
312—2號脈沖穩(wěn)壓器；
313—儲油罐；
314—開關(guān)電源；
315—控制板；
316—固定板；
317—1號步進(jìn)電機(jī)；
318—2號步進(jìn)電機(jī)；
319—模擬血液；
320—模擬血管；
具體實(shí)施例方式
請參閱附圖1、2、3、4、5、6、7、8所示，本發(fā)明裝置包括模擬手304、油泵305、調(diào)壓閥 307、電磁閥308、步進(jìn)電機(jī)、脈沖穩(wěn)壓、單片機(jī)及電路控制系統(tǒng)等部件，由硬件結(jié)構(gòu)部分和硬 件電路控制部分組合成一整體的結(jié)構(gòu)，至少包括
由乳膠模擬手304、外殼302和固定板316組合成硬件結(jié)構(gòu)部分，塑料外殼302連接固 定在固定板316上；
由脈象控制板1和觸摸屏控制板2組合成硬件電路控制部分，脈象控制板1和觸摸屏 控制板2之間通過通訊模塊A 14的輸入輸出端口與通訊模塊B 21的輸出輸入端口相互電 連接，硬件電路控制部分的各部件分別連接固定在控制板315上，其中 一 IXD觸摸屏模塊303安裝固定在塑料外殼302上；
一固定板316上分別安裝固定有模擬手304、油泵305、模擬手固定支架306、調(diào)壓閥 307、電磁閥308、1號步進(jìn)電機(jī)控制器309、2號步進(jìn)電機(jī)控制器310、1號脈沖穩(wěn)壓器311、2 號脈沖穩(wěn)壓器312、儲油罐313、開關(guān)電源314、控制板315、1號步進(jìn)電機(jī)317和2號步進(jìn)電 機(jī)318 ；上述模擬手304、油泵305、調(diào)壓閥307、電磁閥308、1號脈沖穩(wěn)壓器311、2號脈沖穩(wěn) 壓器312和儲油罐313之間通過模擬血管320相互聯(lián)接；
一脈象控制板1包括電源模塊11、單片機(jī)控制模塊12、脈象生成模塊13和通訊模塊 A 14，所述電源模塊11的輸入輸出端口與單片機(jī)控制模塊12的輸出輸入端口相互電連接， 所述單片機(jī)控制模塊12的一路輸入輸出端口與脈象生成模塊13的輸出輸入端口相互電連
9接，另一路輸出端口與通訊模塊A 14輸入端口相互電連接；
一觸摸屏控制板2包括通訊模塊B 21、ARM控制模塊22和觸摸屏模塊23，所述通訊 模塊B 21的輸入輸出端口與ARM控制模塊22的輸出輸入端口相互電連接，所述ARM控制 模塊22的輸入輸出端口與觸摸屏模塊23的輸出輸入端口相互電連接。請參閱附圖8所示，所述的脈象模擬手的油泵305的第一路通過模擬血管320依 次經(jīng)由調(diào)壓閥307、電磁閥308、2號脈沖穩(wěn)壓器312、1號脈沖穩(wěn)壓器311與和模擬手304相 互聯(lián)接；第二路通過模擬血管320與儲油罐313相互聯(lián)接；第三路依次經(jīng)由1號步進(jìn)電機(jī) 317,1號步進(jìn)電機(jī)控制器309后與控制板315相互電連接；油泵305通過模擬血管320從 儲油罐313中抽出模擬血液319，模擬血液319經(jīng)由調(diào)壓閥307流入電磁閥308的輸入端， 模擬血液319帶著電磁閥308產(chǎn)生的脈沖信號，再經(jīng)由2號脈沖穩(wěn)壓器312和1號脈沖穩(wěn) 壓器311后進(jìn)入模擬手304的輸入端。進(jìn)一步的，所述的脈象模擬手的控制板315的第一路與1號步進(jìn)電機(jī)控制器309 相互電連接；第二路依次經(jīng)由2號步進(jìn)電機(jī)控制器310后與2號步進(jìn)電機(jī)318相互電連接； 第三路與電磁閥308相互電連接。請參閱附圖2、3所示，所述的脈象模擬手的單片機(jī)控制模塊12 Ul的引腳四、30、 31、32的各輸出端口 Ll、L2、L3、L4分別與電路控制部分中產(chǎn)生脈象電路的場效應(yīng)管Ql、Q2、 Q3、Q4的各輸入端口相互電連接，場效應(yīng)管Q1、Q2、Q3、Q4的各輸出端口分別與電磁閥J3的 各輸入端口相互電連接；
單片機(jī)控制模塊12 Ul的引腳3與正5V電源相互電連接； 單片機(jī)控制模塊12 Ul的引腳4與USB輸出接口 Jl的引腳3相互電連接； 單片機(jī)控制模塊12 Ul的引腳5 —路與二極管的負(fù)極相互電連接，另一路與USB輸出 接口 Jl的引腳2相互電連接；
單片機(jī)控制模塊12 Ul的引腳6與USB輸出接口 Jl的引腳4相互電連接后與接地線 相連接；
單片機(jī)控制模塊12 Ul的引腳7經(jīng)由電容C2與接地線相連接； 單片機(jī)控制模塊12 Ul的引腳8經(jīng)由開關(guān)S2與USB輸出接口 Jl的引腳1相互電連
接；
單片機(jī)控制模塊12 電連接；
單片機(jī)控制模塊12 電連接；
單片機(jī)控制模塊12 電連接；
單片機(jī)控制模塊12 電連接；
單片機(jī)控制模塊12 Ul的引腳14 一路與電阻R29的端口相互電連接，另一路與傳感 器接口 J7的引腳2相互電連接；
單片機(jī)控制模塊12 Ul的引腳20第一路與電容Cl的正極相互電連接，第二路與觸點(diǎn) 開關(guān)Sl相互電連接，第三路經(jīng)由電阻Rl與正5V電源相互電連接；
Ul的引腳10與1號步進(jìn)電機(jī)控制器309接口 J5的引腳2相互 Ul的引腳11與1號步進(jìn)電機(jī)控制器309接口 J5的引腳3相互 Ul的引腳12與2號步進(jìn)電機(jī)控制器310接口 J6的引腳2相互 Ul的引腳13與2號步進(jìn)電機(jī)控制器310接口 J6的引腳3相互
10單片機(jī)控制模塊12 Ul的引腳21、22相互并接后與正5V電源相互電連接； 單片機(jī)控制模塊12 Ul的引腳23與晶振的一端口相互電連接； 單片機(jī)控制模塊12 Ul的引腳M與晶振的另一端口相互電連接。
請參閱附圖7、8所示，一種實(shí)現(xiàn)脈象模擬方法，該方法通過硬件結(jié)構(gòu)部分和硬件 電路控制部分組合成一整體結(jié)構(gòu)的脈象模擬手，實(shí)現(xiàn)脈象模擬方法；通過電源模塊11產(chǎn)生 的MV以及5V直流電源，為單片機(jī)控制模塊12、脈象生成模塊13、通訊模塊A 14、通訊模 塊B 21、ARM控制模塊22和觸摸屏模塊23供電；通過在觸摸屏模塊23中顯示用戶操作界 面，并通過手指觸摸的方式在屏幕上選擇需要模擬的脈象，當(dāng)選擇需要的脈象后，觸摸屏模 塊23立刻發(fā)命令給控制板315，控制板315開始模擬脈象，直至整個模擬流程結(jié)束，該脈象 模擬方法包括脈位調(diào)整、模擬人體血液循環(huán)、模擬人體脈象及脈象輸出，其中 A)、脈位調(diào)整的具體步驟是 步驟1.脈象模擬手通電
將單片機(jī)控制模塊12、脈象生成模塊13、通訊模塊A 14、通訊模塊B 21、ARM控制 模塊22和觸摸屏模塊23各模塊通電； 步驟2.控制板315發(fā)命令
控制板315的一路輸出信號傳遞到2號步進(jìn)電機(jī)控制器310的端口，控制板315根據(jù) 當(dāng)前脈象的沉浮狀態(tài)發(fā)命令給2號步進(jìn)電機(jī)控制器310 ； 步驟3.調(diào)整模擬血管320
2號步進(jìn)電機(jī)控制器310開始控制2號步進(jìn)電機(jī)318，并調(diào)整模擬血管320的沉或者浮 的物理狀態(tài)；
步驟4.完成脈位調(diào)整
2號步進(jìn)電機(jī)318向上轉(zhuǎn)動把模擬血管320托起即為浮脈，向下轉(zhuǎn)動把模擬血管320下 降即為沉脈，沉、浮的中間位置即為中取脈象；
B)、模擬人體血液循環(huán)的具體步驟是 步驟1.控制板315發(fā)命令
控制板315的另一路輸出信號傳遞到1號步進(jìn)電機(jī)控制器309的端口，控制板315發(fā) 命令給1號步進(jìn)電機(jī)控制器309 ； 步驟2.脈象調(diào)整
1號步進(jìn)電機(jī)控制器309開始控制1號步進(jìn)電機(jī)317，讓其開始轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動的速度根據(jù) 不同的脈象可以進(jìn)行調(diào)整； 步驟3.抽出模擬血液319
1號步進(jìn)電機(jī)317開始帶動油泵305，這時候油泵通過模擬血管320從儲油罐313中抽 出模擬血液319 ；
步驟4.完成模擬人體血液循環(huán) 模擬血液319經(jīng)過調(diào)壓閥307流入電磁閥308 ；
C)、模擬人體脈象的具體步驟是 步驟1.模擬脈象
控制板315的再一路輸出信號傳遞到電磁閥308的端口，控制板315通過控制電磁閥 308的開閉產(chǎn)生脈沖來模擬脈象；步驟2.完成模擬人體脈象
模擬血液319帶著電磁閥308產(chǎn)生的脈沖信號，經(jīng)過2號脈沖穩(wěn)壓器312和1號脈沖 穩(wěn)壓器311后，最后進(jìn)入模擬手304中； D)、脈象輸出的具體步驟是 步驟1.得到需要模擬的脈象
在模擬手304中的模擬血管320處，得到了需要模擬的脈象； 步驟2.回流
最后模擬血液319又再次回流到儲油罐313內(nèi)； 步驟3.結(jié)束 整個模擬流程結(jié)束； 步驟4.循環(huán)完成
再從儲油罐313中抽出模擬血液319，重復(fù)產(chǎn)生不斷的脈象，完成模擬人體血液循環(huán)， 直至完成脈象模擬方法為止。本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)特征如下
請參閱附圖4、5和6所示，本發(fā)明結(jié)構(gòu)部分根據(jù)功能的不同分為透明外殼Lens 301、塑料外殼302、LCD觸摸屏模塊303、模擬手304、油泵305、模擬手固定支架306、調(diào)壓閥 307、電磁閥308、1號步進(jìn)電機(jī)控制器309、2號步進(jìn)電機(jī)控制器310、1號脈沖穩(wěn)壓器311、2 號脈沖穩(wěn)壓器312、儲油罐313、開關(guān)電源314、控制板315、固定板316、1號步進(jìn)電機(jī)317、 2號步進(jìn)電機(jī)318、模擬血管320 ；對應(yīng)部件參見附圖4、5以及附圖6 ；模擬血液流向?yàn)榫幪?319。本發(fā)明的物理部件連接方式設(shè)備中所有的部件分別安裝在固定板316以及塑 料外殼302上。安裝固定在固定板316上的部件有模擬手304、油泵305、模擬手固定支架 306、調(diào)壓閥307、電磁閥308、1號步進(jìn)電機(jī)控制器309、2號步進(jìn)電機(jī)控制器310、1號脈沖穩(wěn) 壓器311、2號脈沖穩(wěn)壓器312、儲油罐313、開關(guān)電源314、控制板315、1號步進(jìn)電機(jī)317、2 號步進(jìn)電機(jī)318 ；安裝在塑料外殼302上的部件有LCD觸摸屏模塊303。本發(fā)明硬件電路設(shè)計(jì)的工作原理以及整個設(shè)備的工作步驟
本電路由外部220V交流供電，通過電源模塊11產(chǎn)生24V以及5V直流電源為單片機(jī)控 制模塊12、脈象生成模塊13、通訊模塊A 14、通訊模塊B 21、ARM控制模塊22和觸摸屏模 塊23供電。脈象模擬電路功能說明
請參閱附圖2所示，附圖2中Ul的“L1”、“L2”、“L3”、“L4”根據(jù)模擬脈象產(chǎn)生的需要 輸出脈沖信號到附圖3中控制場效應(yīng)管“Ql”、“Q2”、“Q3”、“Q4”，然后經(jīng)過場效應(yīng)管的不 斷開關(guān)輸出到附圖3的J3連接的電磁閥上，最后在模擬手304的模擬血管320中得到模擬脈象。附圖2的Jl為USB輸出接口 ；圖2的J5為1號步進(jìn)電機(jī)控制器309接口，用于控 制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到控制模擬血液的流速；圖2中的J6為2號步進(jìn)電機(jī)控制器310接口， 用于控制脈位的沉浮；J7為傳感器接口，用于檢測脈位的沉浮高度；Ul為ATMEL單片機(jī)，帶 有TCP/IP網(wǎng)絡(luò)接口配合Jl實(shí)現(xiàn)脈象數(shù)據(jù)的輸入以及輸出實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷功能。本設(shè)備通電后會在觸摸屏模塊23中顯示出用戶操作界面，使用者可以通過手指觸摸的方式在屏幕上選擇需要模擬的脈象。當(dāng)使用者選擇需要的脈象后觸摸屏模塊23立 刻發(fā)命令給控制板315，讓其開始模擬脈象。請參閱附圖7、8所示，脈象模擬過程如下 1)、脈位調(diào)整
控制板315根據(jù)當(dāng)前脈象的沉浮狀態(tài)發(fā)命令給2號步進(jìn)電機(jī)控制器310，然后2號步進(jìn) 電機(jī)控制器310開始控制2號步進(jìn)電機(jī)318來調(diào)整模擬血管320的沉或者浮的物理狀態(tài)。 2號步進(jìn)電機(jī)318向上轉(zhuǎn)動把模擬血管320托起即為浮脈，向下轉(zhuǎn)動把模擬血管320下降即 為沉脈，沉、浮的中間位置即為中取脈象。2)、模擬人體血液循環(huán)
控制板315發(fā)命令給1號步進(jìn)電機(jī)控制器309，然后1號步進(jìn)電機(jī)控制器309開始控 制1號步進(jìn)電機(jī)317，讓其開始轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動的速度根據(jù)不同的脈象可以進(jìn)行調(diào)整。隨后1號 步進(jìn)電機(jī)317開始帶動油泵305，這時候油泵通過模擬血管320從儲油罐313中抽出模擬血 液319，模擬血液319經(jīng)過調(diào)壓閥307流入電磁閥308。3)、模擬人體脈象
控制板315通過控制電磁閥308的開閉產(chǎn)生脈沖來模擬脈象，模擬血液319帶著電磁 閥308產(chǎn)生的脈沖經(jīng)過2號脈沖穩(wěn)壓器312和1號脈沖穩(wěn)壓器311后最后進(jìn)入模擬手304 中。4)、脈象輸出
此時模擬手304中的模擬血管320處就得到了需要模擬的脈象。最后模擬血液319又 再次回流到儲油罐313內(nèi)，整個模擬流程結(jié)束并不斷的重復(fù)產(chǎn)生不斷的脈象。5)、浮、中、沉壓力自動調(diào)節(jié)裝置
在計(jì)算機(jī)的指令下，通過發(fā)送脈沖給2號步進(jìn)電機(jī)控制器310，然后再通過2號步進(jìn)電 機(jī)控制器310來控制2號步進(jìn)電機(jī)318來調(diào)整模擬血管320的深淺，從而實(shí)現(xiàn)浮、中、沉不 同的脈位。6)、脈象模擬裝置
脈象模擬手的油泵的第一路通過模擬血管依次經(jīng)由調(diào)壓閥、電磁閥、2號脈沖穩(wěn)壓 器、1號脈沖穩(wěn)壓器與和模擬手相互聯(lián)接；第二路通過模擬血管與儲油罐相互聯(lián)接；第三路 依次經(jīng)由1號步進(jìn)電機(jī)、1號步進(jìn)電機(jī)控制器后與控制板相互電連接；油泵通過模擬血管從 儲油罐中抽出模擬血液，模擬血液經(jīng)由調(diào)壓閥流入電磁閥的輸入端，模擬血液帶著電磁閥 產(chǎn)生的脈沖信號，再經(jīng)由2號脈沖穩(wěn)壓器和1號脈沖穩(wěn)壓器后進(jìn)入模擬手的輸入端，從而 通過控制板控制電磁閥產(chǎn)生不同的脈沖信號達(dá)到輸出不同的脈象的目的。
7 )、液晶觸摸屏的實(shí)現(xiàn)方法
液晶選取的是TFT RGB的數(shù)字液晶屏，達(dá)到高分辨率的顯示效果，并通過加裝電 阻式4線制觸摸屏實(shí)現(xiàn)了觸摸式液晶屏的功能。觸摸式液晶屏選用的是RS232的通訊方式 與控制板通訊，及時的把操作者的操作通知控制板并且也可以通過此種方式來取得控制板 以及各部件的情況，如發(fā)現(xiàn)各部件出現(xiàn)故障能夠直觀的液晶屏上顯示出來通知操作者。
8)、模擬血液的實(shí)現(xiàn)
本設(shè)備中使用20%的硅油來模擬人體的血液，使用硅油的原因有幾點(diǎn)阻燃性、稠度的 可調(diào)節(jié)性、能夠控制電磁閥的噪音。通過反復(fù)試驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)20%的硅油能夠很好的模擬人體的血液，能夠讓模擬血管產(chǎn)生良好的緩沖，然后手感更真實(shí)。并且由于硅油的粘稠的特點(diǎn) 所以當(dāng)硅油通過電磁閥的時候會起到降低電磁閥開關(guān)噪音的功能，效果良好。
權(quán)利要求
1.一種脈象模擬手，該裝置包括模擬手(304)、油泵(305)、調(diào)壓閥(307)、電磁閥 (308)、步進(jìn)電機(jī)、脈沖穩(wěn)壓、單片機(jī)及電路控制系統(tǒng)，其特征在于由硬件結(jié)構(gòu)部分和硬件 電路控制部分組合成一整體的結(jié)構(gòu)，至少包括由乳膠模擬手(304)、外殼(302)和固定板(316)組合成硬件結(jié)構(gòu)部分，塑料外殼(302) 連接固定在固定板(316)上；由脈象控制板(1)和觸摸屏控制板(2 )組合成硬件電路控制部分，脈象控制板(1)和觸 摸屏控制板(2)之間通過通訊模塊A (14)的輸入輸出端口與通訊模塊B (21)的輸出輸入 端口相互電連接，硬件電路控制部分的各部件分別連接固定在控制板(315)上，其中一 IXD觸摸屏模塊(303)安裝固定在塑料外殼(302)上；一固定板(316)上分別安裝固定有模擬手(304)、油泵(305)、模擬手固定支架(306)、 調(diào)壓閥(307)、電磁閥(308)、1號步進(jìn)電機(jī)控制器(309)、2號步進(jìn)電機(jī)控制器(310)、1號脈 沖穩(wěn)壓器(311)、2號脈沖穩(wěn)壓器(312)、儲油罐(313)、開關(guān)電源(314)、控制板(315)、1號 步進(jìn)電機(jī)(317 )和2號步進(jìn)電機(jī)(318 )；上述模擬手(304 )、油泵(305 )、調(diào)壓閥(307 )、電磁 閥(308)、1號脈沖穩(wěn)壓器(311)、2號脈沖穩(wěn)壓器(312)和儲油罐(313)之間通過模擬血管 (320)相互聯(lián)接;一脈象控制板(1)包括電源模塊(11)、單片機(jī)控制模塊(12)、脈象生成模塊(13)和通 訊模塊A (14)，所述電源模塊(11)的輸入輸出端口與單片機(jī)控制模塊(12)的輸出輸入端 口相互電連接，所述單片機(jī)控制模塊(12)的一路輸入輸出端口與脈象生成模塊(13)的輸出輸入端口相互電連接，另一路輸出端口與通訊模塊A (14)輸入端口相互電連接；一觸摸屏控制板(2)包括通訊模塊B (21)、ARM控制模塊(22)和觸摸屏模塊(23)，所 述通訊模塊B (21)的輸入輸出端口與ARM控制模塊(22)的輸出輸入端口相互電連接，所 述ARM控制模塊(22)的輸入輸出端口與觸摸屏模塊(23)的輸出輸入端口相互電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈象模擬手，其特征在于所述的油泵(305)的第一路通過模 擬血管(320)依次經(jīng)由調(diào)壓閥(307)、電磁閥(308)、2號脈沖穩(wěn)壓器(312)、1號脈沖穩(wěn)壓器 (311)與和模擬手(304)相互聯(lián)接；第二路通過模擬血管(320)與儲油罐(313)相互聯(lián)接；第 三路依次經(jīng)由1號步進(jìn)電機(jī)(317)、1號步進(jìn)電機(jī)控制器(309)后與控制板(315)相互電連 接；油泵(305)通過模擬血管(320)從儲油罐(313)中抽出模擬血液(319)，模擬血液(319) 經(jīng)由調(diào)壓閥(307)流入電磁閥(308)的輸入端，模擬血液(319)帶著電磁閥(308)產(chǎn)生的脈 沖信號，再經(jīng)由2號脈沖穩(wěn)壓器(312)和1號脈沖穩(wěn)壓器(311)后進(jìn)入模擬手(304)的輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈象模擬手，其特征在于所述的控制板(315)的第一路與 1號步進(jìn)電機(jī)控制器(309)相互電連接；第二路依次經(jīng)由2號步進(jìn)電機(jī)控制器(310)后與2 號步進(jìn)電機(jī)(318)相互電連接；第三路與電磁閥(308)相互電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈象模擬手，其特征在于所述的單片機(jī)控制模塊(12)U1的 引腳四、30、31、32的各輸出端口 Li、L2、L3、L4分別與電路控制部分中產(chǎn)生脈象電路的場 效應(yīng)管Q1、Q2、Q3、Q4的各輸入端口相互電連接，場效應(yīng)管Q1、Q2、Q3、Q4的各輸出端口分別 與電磁閥J3的各輸入端口相互電連接；單片機(jī)控制模塊(12) Ul的引腳3與正5V電源相互電連接；單片機(jī)控制模塊(12) Ul的引腳4與USB輸出接口 Jl的引腳3相互電連接； 單片機(jī)控制模塊(12) Ul的引腳5 —路與二極管的負(fù)極相互 電連接，另一路與USB輸出接口 Jl的引腳2相互電連接；單片機(jī)控制模塊(12)U1的引腳6與USB輸出接口 Jl的引腳4相互電連接后與接地線 相連接；單片機(jī)控制模塊(12) Ul的引腳7經(jīng)由電容C2與接地線相連接； 單片機(jī)控制模塊(12) Ul的引腳8經(jīng)由開關(guān)S2與USB輸出接口 Jl的引腳1相互電連接；單片機(jī)控制模塊(12) Ul的引腳10與1號步進(jìn)電機(jī)控制器(309)接口 J5的引腳2相 互電連接；單片機(jī)控制模塊(12) Ul的引腳11與1號步進(jìn)電機(jī)控制器(309)接口 J5的引腳3相 互電連接；單片機(jī)控制模塊(12) Ul的引腳12與2號步進(jìn)電機(jī)控制器(310)接口 J6的引腳2相 互電連接；單片機(jī)控制模塊(12) Ul的引腳13與2號步進(jìn)電機(jī)控制器(310)接口 J6的引腳3相 互電連接；單片機(jī)控制模塊(12)U1的引腳14 一路與電阻R29的端口相互電連接，另一路與傳感 器接口 J7的引腳2相互電連接；單片機(jī)控制模塊(12)U1的引腳20第一路與電容Cl的正極相互電連接，第二路與觸點(diǎn) 開關(guān)Sl相互電連接，第三路經(jīng)由電阻Rl與正5V電源相互電連接；單片機(jī)控制模塊(12) Ul的引腳21、22相互并接后與正5V電源相互電連接； 單片機(jī)控制模塊(12) Ul的引腳23與晶振的一端口相互電連接； 單片機(jī)控制模塊(12) Ul的引腳M與晶振的另一端口相互電連接。
5. 一種實(shí)現(xiàn)脈象模擬方法，其特征在于該方法通過硬件結(jié)構(gòu)部分和硬件電路控制部 分組合成一整體結(jié)構(gòu)的脈象模擬手，實(shí)現(xiàn)脈象模擬方法；通過電源模塊(11)產(chǎn)生的MV以及5V直流電源，為單片機(jī)控制模塊 (12)、脈象生成模塊(13)、通訊模塊A (14)、通訊模塊B (21)、ARM控制模塊(22)和觸摸屏 模塊(23)供電；通過在觸摸屏模塊(23)中顯示用戶操作界面，并通過手指觸摸的方式在 屏幕上選擇需要模擬的脈象，當(dāng)選擇需要的脈象后，觸摸屏模塊(23)立刻發(fā)命令給控制板 (315)，控制板(315)開始模擬脈象，直至整個模擬流程結(jié)束，該脈象模擬方法包括脈位調(diào) 整、模擬人體血液循環(huán)、模擬人體脈象及脈象輸出，其中 A)、脈位調(diào)整的具體步驟是 步驟1.脈象模擬手通電將單片機(jī)控制模塊(12)、脈象生成模塊(13)、通訊模塊A (14)、通訊模塊B (21)、ARM 控制模塊(22)和觸摸屏模塊(23)各模塊通電； 步驟2.控制板(315)發(fā)命令控制板(315)的一路輸出信號傳遞到2號步進(jìn)電機(jī)控制器(310)的端口，控制板(315) 根據(jù)當(dāng)前脈象的沉浮狀態(tài)發(fā)命令給2號步進(jìn)電機(jī)控制器(310)； 步驟3.調(diào)整模擬血管(320)2號步進(jìn)電機(jī)控制器(310)開始控制2號步進(jìn)電機(jī)(318)，并調(diào)整模擬血管(320)的沉 或者浮的物理狀態(tài)；步驟4.完成脈位調(diào)整2號步進(jìn)電機(jī)(318)向上轉(zhuǎn)動把模擬血管(320)托起即為浮脈，向下轉(zhuǎn)動把模擬血管 (320)下降即為沉脈，沉、浮的中間位置即為中取脈象；B)、模擬人體血液循環(huán)的具體步驟是 步驟1.控制板(315)發(fā)命令控制板(315)的另一路輸出信號傳遞到1號步進(jìn)電機(jī)控制器(309)的端口，控制板 (315)發(fā)命令給1號步進(jìn)電機(jī)控制器(309)； 步驟2.脈象調(diào)整1號步進(jìn)電機(jī)控制器(309)開始控制1號步進(jìn)電機(jī)(317)，讓其開始轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動的速度根 據(jù)不同的脈象可以進(jìn)行調(diào)整； 步驟3.抽出模擬血液(319)1號步進(jìn)電機(jī)(317)開始帶動油泵(305)，這時候油泵通過模擬血管(320)從儲油罐 (313)中抽出模擬血液(319)；步驟4.完成模擬人體血液循環(huán) 模擬血液(319)經(jīng)過調(diào)壓閥(307)流入電磁閥(308)；C)、模擬人體脈象的具體步驟是 步驟1.模擬脈象控制板(315)的再一路輸出信號傳遞到電磁閥(308)的端口，控制板(315)通過控制電 磁閥(308)的開閉產(chǎn)生脈沖來模擬脈象； 步驟2.完成模擬人體脈象模擬血液(319)帶著電磁閥(308)產(chǎn)生的脈沖信號，經(jīng)過2號脈沖穩(wěn)壓器(312)和1號 脈沖穩(wěn)壓器(311)后，最后進(jìn)入模擬手(304)中；D)、脈象輸出的具體步驟是 步驟1.得到需要模擬的脈象在模擬手(304)中的模擬血管(320)處，得到了需要模擬的脈象； 步驟2.回流最后模擬血液(319)又再次回流到儲油罐(313)內(nèi)； 步驟3.結(jié)束 整個模擬流程結(jié)束； 步驟4.循環(huán)完成再從儲油罐(313)中抽出模擬血液(319)，重復(fù)產(chǎn)生不斷的脈象，完成模擬人體血液循 環(huán)，直至完成脈象模擬方法為止。
全文摘要
一種涉及中醫(yī)脈象診斷教學(xué)設(shè)備，主要應(yīng)用于中醫(yī)診脈教學(xué)及中醫(yī)診斷學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的臨床輔助診斷教學(xué)的脈象模擬手及其實(shí)現(xiàn)脈象模擬方法。本發(fā)明裝置由模擬手、油泵、單片機(jī)及硬件結(jié)構(gòu)部分和硬件電路控制部分組合成一整體的結(jié)構(gòu)，該方法包括脈位調(diào)整、模擬人體血液循環(huán)、模擬人體脈象及脈象輸出等；主要解決如何設(shè)計(jì)一套內(nèi)部機(jī)械結(jié)構(gòu)及如何實(shí)現(xiàn)脈象模擬的方法等有關(guān)技術(shù)問題。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、手感真實(shí)、可輔助診斷、教學(xué)、維護(hù)的脈象模擬裝置；該方法能夠模擬沉、浮、中取等三種物理狀態(tài)的脈象，除了單脈象外還能夠模擬多種相兼脈，并且增加了彩色觸摸屏，具有人機(jī)界面友好，操作簡單等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G09B23/28GK102129804SQ201110048940
公開日2011年7月20日 申請日期2011年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月2日
發(fā)明者吳巧教, 李福鳳, 李躍, 林雪峰, 湯偉昌, 沈瑜, 燕海霞, 王憶勤, 肖香群 申請人:上海中醫(yī)藥大學(xué), 上海亞太計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)有限公司