李欣然,張 維,劉國(guó)華,陽(yáng)春霞,趙迎新*,慈 騁,唐 然,穆巍煒,王 沖,吳 虹

(1.南開(kāi)大學(xué)電子信息與光學(xué)工程學(xué)院,天津 300350;2.天津市光電傳感器與傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,天津 300350)

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可用于遠(yuǎn)程人體脈搏信息恢復(fù)的微流泵及其系統(tǒng)研究

李欣然1,2,張 維1,2,劉國(guó)華1,2,陽(yáng)春霞1,趙迎新1,2*,慈 騁1,2,唐 然1,2,穆巍煒1,2,王 沖1,2,吳 虹1,2

(1.南開(kāi)大學(xué)電子信息與光學(xué)工程學(xué)院,天津 300350;2.天津市光電傳感器與傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,天津 300350)

為了改進(jìn)當(dāng)前脈博恢復(fù)技術(shù)存在的不足,設(shè)計(jì)了一種新型微流泵,并且在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了完整的脈搏恢復(fù)系統(tǒng)。首先,利用有機(jī)玻璃作為基底、聚二甲基硅氧烷(PDMS)作為泵膜,設(shè)計(jì)并制作了不同尺寸的微流泵。隨后,為微流泵配備了外圍電路,使其在電磁裝置的驅(qū)動(dòng)下正常工作,實(shí)現(xiàn)完整的脈搏恢復(fù)功能。最后,通過(guò)HK2010脈搏傳感器采集脈搏數(shù)據(jù)、觀察恢復(fù)出的波形,驗(yàn)證了微流泵技術(shù)應(yīng)用于中醫(yī)脈診研究領(lǐng)域的可行性。

中醫(yī)脈診;脈搏恢復(fù);微流泵;傳感器應(yīng)用

近年來(lái),遠(yuǎn)程醫(yī)療技術(shù)在全世界范圍內(nèi)的發(fā)展和應(yīng)用,為中醫(yī)診斷技術(shù)的遠(yuǎn)程化和規(guī)范化奠定了基礎(chǔ)。目前遠(yuǎn)程中醫(yī)診斷技術(shù)研究主要依靠的是計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感技術(shù)和通訊技術(shù)[1-2],實(shí)現(xiàn)中醫(yī)望診、聞診及問(wèn)診,而遠(yuǎn)程脈診的研究與臨床應(yīng)用還存在很多困難。在醫(yī)生與患者分隔兩地的情況下,如何幫助醫(yī)生感知患者橈動(dòng)脈顯現(xiàn)的豐富信息,進(jìn)一步判別患者的病因、病機(jī)和病位,一直是困擾廣大科研工作者的難題?，F(xiàn)有的脈象儀只能獲取脈搏跳動(dòng)的頻率、強(qiáng)度等基本信息,無(wú)法在醫(yī)生端將患者的脈搏跳動(dòng)完全還原出來(lái),與傳統(tǒng)的診脈方法差別較大。而很多科研機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的脈象模擬或者恢復(fù)裝置,其工作原理往往采用液壓系統(tǒng)來(lái)模擬血液循環(huán),即通過(guò)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)絲杠和活塞,將封閉液路中彈性人造脈管的人造血液壓出和吸入[3],利用類似注射器的原理推動(dòng)人造血液運(yùn)動(dòng),使脈管產(chǎn)生相應(yīng)的膨脹和收縮,最終形成脈搏波動(dòng)。用這樣的系統(tǒng)模擬脈象的形成過(guò)程仍然存在如下幾點(diǎn)不足:方法本身比較復(fù)雜、影響模擬效果的因素較多、原理上與心臟供血方式差別較大,這就使得最終的恢復(fù)結(jié)果與原始脈搏的相關(guān)性較差,需要探索更加科學(xué)的解決方案。

微流泵具有結(jié)構(gòu)輕巧、運(yùn)行可靠、成本低廉等諸多優(yōu)點(diǎn),近年來(lái)已經(jīng)引起了越來(lái)越多科研工作者的廣泛關(guān)注[4-9]。本文對(duì)生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)中廣泛使用的微流控技術(shù)進(jìn)行了深入研究,提出了一種新型微流泵,利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)的厚膜作為泵膜解決脈搏恢復(fù)的難題。該微流泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單直觀,易于制備和攜帶,同時(shí)比較適合添加外圍驅(qū)動(dòng)電路來(lái)控制其中液體的流向和內(nèi)部的壓力。本文旨在以該微流泵為基礎(chǔ)建立脈搏恢復(fù)系統(tǒng),將來(lái)自患者端的脈搏信號(hào)盡可能真實(shí)地再現(xiàn)出來(lái),為醫(yī)生還原盡量真實(shí)的切脈環(huán)境,為遠(yuǎn)程脈診的研究提供借鑒。最終通過(guò)理論分析、模型制作和實(shí)驗(yàn)測(cè)量,驗(yàn)證了這種微流泵應(yīng)用于脈搏恢復(fù)的可行性。

1 微流泵的結(jié)構(gòu)與工作原理

人體血液經(jīng)由心臟的左心室收縮而擠壓流入主動(dòng)脈,造成動(dòng)脈內(nèi)壓力變大、管徑擴(kuò)張,隨即迅速以波的形式傳遞到全身動(dòng)脈,這就是脈搏產(chǎn)生的原因[10-11]。心臟分為心房和心室,心房與心室之間有房室瓣,心室與動(dòng)脈之間則是半月瓣,瓣膜控制血液在心臟中單方向流動(dòng),經(jīng)心房流向心室,再由心室射入動(dòng)脈。心室的舒張和收縮會(huì)使心室內(nèi)壓力發(fā)生變化,進(jìn)而促進(jìn)血液流動(dòng),而瓣膜的開(kāi)放和關(guān)閉則決定著血流的方向。本文期望實(shí)現(xiàn)的脈搏恢復(fù),主要難點(diǎn)也集中在如何控制心室的收縮和瓣膜的開(kāi)閉上?；谝陨显?本研究中設(shè)計(jì)的微流泵及其所構(gòu)成的脈搏恢復(fù)系統(tǒng)包含以下幾個(gè)部分:有機(jī)玻璃基底、PDMS泵膜、乳膠管、單片機(jī)及電磁鐵的驅(qū)動(dòng)電路。

有機(jī)玻璃基底的形狀如圖1所示,在矩形基底的正中央挖一個(gè)半徑為R1深度為D2的圓柱形槽,作為模擬心臟,更確切的說(shuō)是起到模擬心室的作用,槽的左右兩側(cè)各開(kāi)一條微流溝道,右側(cè)較深的溝道連接擴(kuò)散口,模擬主動(dòng)脈口血液輸出;左側(cè)較淺的溝道連接收縮口,模擬房室口血液的流入[12]。舒張口和收縮口的角度暫時(shí)用α表示,今后的實(shí)驗(yàn)中會(huì)測(cè)試不同參數(shù)微流泵的實(shí)際效果,表示寬度的L1、L2、L3和表示深度的D1、D2、D3也是如此。

圖1 有機(jī)玻璃基底的示意圖

圖2 PDMS泵膜的示意圖

PDMS泵膜的形狀如圖2所示。泵膜的大小與有機(jī)玻璃基底完全匹配,為的是做好之后可以直接封裝在基底上。其最主要設(shè)計(jì)是在對(duì)應(yīng)于基底的兩側(cè)微流溝道位置靠近收縮口和擴(kuò)散口的位置各有一道凸起,兩道凸起的高度也分別為D2、D3,封裝時(shí)與溝道完全貼合,用以模擬心臟瓣膜的作用,限制溝道內(nèi)液體只能單向流動(dòng),其中收縮口一側(cè)凸起模擬人體的房室瓣,擴(kuò)散口一側(cè)凸起則模擬半月瓣,這樣兩道模擬瓣膜能夠?qū)⑽⒘鞅玫臏系绖澐譃?個(gè)部分。此外,在研究中還制作了兩片半徑同樣為R2(R2應(yīng)略大于R1)的薄膜,能夠直接粘在泵膜的正中心,可以在接下來(lái)的實(shí)驗(yàn)中隨時(shí)改變膜的厚度和張力。

封裝好的微流泵,兩側(cè)要連接不同內(nèi)徑的乳膠管,構(gòu)成一個(gè)封閉的循環(huán)系統(tǒng),其中注滿液體;這樣獨(dú)特的模型結(jié)構(gòu)配合合理的驅(qū)動(dòng)方式,能夠充分發(fā)揮微流泵的整流效應(yīng)[13-14]。因?yàn)閮蓚?cè)溝道的不對(duì)稱性,泵內(nèi)液體在不同方向所受壓力不同,當(dāng)壓強(qiáng)增大時(shí),液體會(huì)按照之前的設(shè)計(jì)單向流動(dòng),即由舒張口流出。它的工作原理如圖3所示。

圖3 微流泵的工作原理示意圖

本文利用這個(gè)系統(tǒng)來(lái)模擬人體心臟的泵血過(guò)程。與心動(dòng)周期類似,微流泵的每個(gè)工作周期也包括收縮期和舒張期。在收縮期,電磁驅(qū)動(dòng)裝置按照程序的控制擠壓泵膜,使得泵內(nèi)液體壓力很快超過(guò)兩側(cè)乳膠管中的壓力,推動(dòng)模擬房室瓣關(guān)閉,避免液體反方向流動(dòng);同時(shí)模擬半月瓣被沖開(kāi),泵內(nèi)液體迅速由擴(kuò)散口注入乳膠管中。在舒張期,電磁驅(qū)動(dòng)裝置回歸原位,隨著乳膠管內(nèi)液體壓力的升高,逐漸超過(guò)泵內(nèi)壓力,模擬半月瓣被關(guān)閉,阻止液體回流;同時(shí)模擬房室瓣被沖開(kāi),液體從收縮口注入微流泵,使之重新變得充盈,泵膜也在自身張力和液體壓力的共同作用下恢復(fù)原位。

微流泵如此周而復(fù)始地工作,引起乳膠管內(nèi)液體壓力發(fā)生周期性的變化,管壁也隨之發(fā)生規(guī)律性地搏動(dòng)。在管壁選一個(gè)合適的位置安放脈搏傳感器,即可檢測(cè)到恢復(fù)出來(lái)的脈搏跳動(dòng)。

2 微流泵的制作流程

2.1 微流泵的制作方法

用來(lái)制作微流泵的主要材料是有機(jī)玻璃和聚二甲基硅氧烷(PDMS)。有機(jī)玻璃的成分是聚甲基丙烯酸甲酯的聚合物,它的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)械強(qiáng)度很高、絕緣性好、透明度高并且易于加工,因此本文用它來(lái)制作微流泵的基底和澆注PDMS膜所需要的模具。PDMS的特點(diǎn)是機(jī)械性能非常優(yōu)良(彈性模量為0.75 MPa、延伸率可達(dá)350%),并且適合熱加工,因此用它來(lái)制作微流泵的泵膜,能夠在豎直方向承受極大的形變。

首先采用電路板刻制機(jī)對(duì)有機(jī)玻璃表面進(jìn)行加工,依靠日漸完善的光刻蝕技術(shù)來(lái)完成微結(jié)構(gòu)圖形的轉(zhuǎn)化,按照?qǐng)D1制作微流泵的基底,再按照?qǐng)D2制作泵膜所需模具。

接下來(lái)采用澆注法制備PDMS泵膜[15]。該制備方法的原理非常簡(jiǎn)單,只需借助熱加工技術(shù)即可在實(shí)驗(yàn)室的條件下比較精確地復(fù)制微米級(jí)別的微結(jié)構(gòu)。詳細(xì)的操作步驟是先把PDMS預(yù)聚體和固化劑按10∶1的配比混合,攪拌均勻后放入真空干燥器20 min去除氣泡,然后將其澆注在有機(jī)玻璃模具上,再放入到65 ℃的恒溫烘箱里加熱20 min后取出,最終將基本固化的PDMS泵膜從模具中脫出,完成初步制備。實(shí)驗(yàn)中用到的不同尺寸的微流泵基底和泵膜如圖4所示。

圖4 兩種不同尺寸的微流泵基底和泵膜

最后是PDMS泵膜與有機(jī)玻璃基底的封裝和表面改性。封裝采用熱鍵合方法,取上一步中配制好的膠狀PDMS作為粘合劑,在有機(jī)玻璃基底上和之前已經(jīng)基本固化的泵膜上需要粘結(jié)的地方各涂抹0.1 mm厚的一薄層,將二者對(duì)準(zhǔn)位置粘合在一起,而后繼續(xù)放在60 ℃的恒溫箱中加熱20 min,從而制得完全固化的微流泵。再用紫外光燈對(duì)微流泵進(jìn)行表面改性處理,實(shí)現(xiàn)永久封合。將微流泵封裝好之后,剪一塊半徑為R1厚度為0.1 mm的鐵箔,粘在泵膜中央位置,以后當(dāng)外界對(duì)其施加電磁力時(shí),它就會(huì)帶動(dòng)泵膜發(fā)生形變。最后在泵的兩側(cè)擴(kuò)散口與收縮口的位置分別連接內(nèi)徑合適的乳膠管,再向管中注滿液體,之后首尾相連徹底密封,最終得到的微流泵封閉循環(huán)系統(tǒng)如圖5所示。

圖5 微流泵封閉循環(huán)系統(tǒng)的完整實(shí)物圖

2.2 微流泵的外圍驅(qū)動(dòng)電路

驅(qū)動(dòng)電路由單片機(jī)控制,其核心控制芯片是STC89C52單片機(jī),通過(guò)它對(duì)PCF8591數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換芯片編程,產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電磁裝置所需的模擬信號(hào),該信號(hào)的頻率和幅度都可以通過(guò)修改程序中的參數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)。由于從PCF8591數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換芯片輸出的信號(hào)電壓較小,需要用功率放大器對(duì)其進(jìn)行電壓放大才能為電磁鐵提供足夠的動(dòng)力。放大之后的模擬信號(hào)與直流電磁鐵的正極相連,將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能,利用電磁鐵產(chǎn)生的吸引力帶動(dòng)已經(jīng)預(yù)先粘好鐵箔的微流泵泵膜進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng),微流泵開(kāi)始正常工作。如此一來(lái),微流泵與它所需的驅(qū)動(dòng)電路相結(jié)合,就構(gòu)成了一個(gè)完整的脈搏恢復(fù)系統(tǒng),系統(tǒng)的框圖如圖6所示。

圖6 脈搏恢復(fù)系統(tǒng)的完整框圖

另外一點(diǎn)需要說(shuō)明的是,PDMS泵膜有自己的本振頻率,膜的厚度與它的本振頻率是正相關(guān)的。當(dāng)泵膜與電磁鐵能夠產(chǎn)生共振時(shí),引起的泵膜形變最明顯,微流泵的效果也就會(huì)最好。為了充分發(fā)揮微流泵的共振效能,先將本系統(tǒng)中電磁鐵輸入信號(hào)的頻率設(shè)定為與人體脈搏頻率接近的1 Hz,然后利用之前做好的兩片半徑為R2的薄膜改變泵膜的厚度,分別測(cè)試電磁鐵能夠引起的不同泵膜振幅大小,選擇在該頻率下能夠產(chǎn)生最大幅度共振的泵膜進(jìn)行以后的實(shí)驗(yàn)。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析討論

在前期研究工作中,本文已經(jīng)選用HK2010脈搏傳感器采集了相對(duì)完整的患者脈象信息。將該傳感器的一個(gè)探頭固定在患者手腕寸關(guān)節(jié)的位置,它會(huì)每隔5 ms采樣一次,然后以十六進(jìn)制數(shù)的形式記錄下采集到的脈搏壓力,后臺(tái)可以獲取其原始數(shù)據(jù)如表1所示,其中的一通道數(shù)據(jù)就是此次采集的寸關(guān)節(jié)脈搏信息;隨后利用MATLAB軟件再將所得數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、描點(diǎn)繪圖,就可以繪制出如圖7所示的患者寸部脈搏壓力曲線。

表1 脈象信息原始數(shù)據(jù)表(部分)

圖7 寸部脈搏壓力曲線圖

現(xiàn)在,用上文制備好的微流泵配合HK2010脈搏傳感器,驗(yàn)證整個(gè)脈搏恢復(fù)系統(tǒng)的性能。利用單片機(jī)處理表1中包含原始脈搏信息的一通道數(shù)據(jù),經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的進(jìn)制轉(zhuǎn)換和加權(quán)運(yùn)算之后,通過(guò)程序讀給PCF8591數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換芯片將其轉(zhuǎn)化為模擬的電壓值,為電磁鐵提供動(dòng)力。在電磁鐵的驅(qū)動(dòng)下,微流泵封閉循環(huán)系統(tǒng)開(kāi)始周而復(fù)始地工作,泵內(nèi)的液體也按照前文的設(shè)計(jì)循環(huán)運(yùn)行。整個(gè)脈搏恢復(fù)系統(tǒng)的實(shí)物圖如圖8所示。

圖8 脈搏恢復(fù)系統(tǒng)的實(shí)物圖

最后,再次選用HK2010脈搏傳感器,將它的一通道采集探頭與微流泵靠近擴(kuò)散口一側(cè)的乳膠管固定在一起,選取最佳位置,測(cè)量管壁的跳動(dòng)壓力。與之前采集患者脈搏信息的方法一樣,也能得到十六進(jìn)制的脈搏恢復(fù)數(shù)據(jù),利用MATLAB軟件將此數(shù)據(jù)繪制成的脈搏恢復(fù)曲線如圖9所示。

圖9 恢復(fù)出來(lái)的脈搏曲線

經(jīng)過(guò)相關(guān)函數(shù)的運(yùn)算,以上圖7和圖9中兩條曲線的相關(guān)性大于0.7,可見(jiàn)利用電磁裝置驅(qū)動(dòng)微流泵的方法能夠大體還原出脈搏信號(hào)的頻率和波形,可以相對(duì)真實(shí)地反映原始的脈象特征,恢復(fù)效果較為明顯。

針對(duì)脈搏波波形數(shù)據(jù)進(jìn)行分析運(yùn)算能夠獲得多個(gè)與患者體質(zhì)信息相關(guān)的特征參數(shù),K值則是其中較為常用的一個(gè)[16],它的定義為K=(pm-pd)/(ps-pd),上式中pm為平均動(dòng)脈壓,即一個(gè)心動(dòng)周期中脈搏壓力的平均值;ps、pd分別為收縮壓和舒張壓,可以理解為一個(gè)周期中脈搏壓力的最大值與最小值,如圖9所標(biāo)注。K值的大小僅決定于脈搏波的脈圖面積,它和ps與pd的絕對(duì)值無(wú)關(guān),是一個(gè)無(wú)量綱值。雖然不能完全包含脈搏波曲線所有局部的生理意義,但它的確能較好地反映人體心血管系統(tǒng)中血管外周阻力、血管壁彈性和血液粘度等健康因素。更重要的是,K值能夠?qū)?duì)脈搏波信息的解讀簡(jiǎn)化到只有一個(gè)特征量,因而它常被看作中醫(yī)臨床診斷的重要指標(biāo)之一。

雖然實(shí)驗(yàn)設(shè)備的制作精度存在局限、手工操作也難免帶來(lái)誤差,受到這些因素的影響,本文所搭建的脈搏恢復(fù)系統(tǒng)還不能完全展現(xiàn)出脈搏波的局部細(xì)微變化,但由它所恢復(fù)出的曲線卻較好地保全了脈圖面積變化的規(guī)律。經(jīng)過(guò)測(cè)試,由恢復(fù)出來(lái)的脈搏數(shù)據(jù)的pm、pd、ps計(jì)算所得的K值,同患者原始脈搏數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的K值相比,誤差可控制在0.03以內(nèi),基本不會(huì)影響對(duì)患者體質(zhì)信息的判斷。在簡(jiǎn)化模型下,該脈搏恢復(fù)系統(tǒng)可以起到復(fù)現(xiàn)患者健康狀況的作用,為遠(yuǎn)程脈診提供借鑒。由此可見(jiàn),將微流泵技術(shù)應(yīng)用于脈搏恢復(fù)領(lǐng)域的嘗試具備相當(dāng)?shù)目尚行浴?/p>

4 總結(jié)

本文以微流泵為主要研究對(duì)象,探討其在脈搏恢復(fù)領(lǐng)域的應(yīng)用。制備出了一種小型、低成本、高精度的新型微流泵,并將其與電磁裝置相結(jié)合,構(gòu)建了完整的脈搏恢復(fù)系統(tǒng),還利用脈搏傳感器驗(yàn)證了該系統(tǒng)的恢復(fù)效果。研究結(jié)果表明,微流泵理論應(yīng)用于脈搏恢復(fù)領(lǐng)域是可行的。與現(xiàn)在比較常見(jiàn)的脈象模擬恢復(fù)裝置相比,這種微流泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單直觀,易于制備和攜帶,并且仍然具備進(jìn)一步研究和開(kāi)發(fā)的價(jià)值,對(duì)于拓寬脈搏恢復(fù)領(lǐng)域的研究思路具有相當(dāng)積極的啟發(fā)意義。當(dāng)然,現(xiàn)在對(duì)微流泵的研究還只能算剛剛起步,在以后的工作中,仍要繼續(xù)修正微流泵模型的深度、寬度、擴(kuò)散角等參數(shù),不斷探索最佳尺寸組合,優(yōu)化制作工藝,實(shí)現(xiàn)更加精確的脈搏恢復(fù)功能。

[1] 鄭衛(wèi)建. 基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的中醫(yī)遠(yuǎn)程診療系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 北京:電子科技大學(xué),2015.

[2] 何建成,王文武,丁宏娟. 計(jì)算機(jī)中醫(yī)問(wèn)診系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與研究[J]. 時(shí)珍國(guó)醫(yī)國(guó)藥,2010,21(9):2370-2372.

[3] 王學(xué)民,宋鵬,周鵬,等. 基于多傳感器技術(shù)的中醫(yī)脈象復(fù)放系統(tǒng)[J]. 傳感技術(shù)學(xué)報(bào),2013,26(11):1604-1609.

[4] 王海寧,崔大付,耿照新,等. 一種基于MEMS技術(shù)的壓電微泵的研究[J]. 傳感器與微系統(tǒng),2006,25(8):82-84.

[5] 戰(zhàn)傳娜,張維,李亭,等. 一種用于生化傳感檢測(cè)的壓電式行波微流泵的研究[J]. 傳感技術(shù)學(xué)報(bào),2011,24(11):1517-1521.

[6] 胡院林,梁鑫,王文,等. 能量平衡法靜電驅(qū)動(dòng)柔性振膜微泵特性分析[J]. 傳感技術(shù)學(xué)報(bào),2016,29(1):15-20.

[7] Cheng C H,Yang A S,Lin C J,et al. Characteristic Studies of a Novel Piezoelectric Impedance Micropump[J]. Microsystem Technologies,2015:1-9.

[8] 王蔚,田麗,鮑志勇,等. 一種新型壓電式雙向無(wú)閥微泵的研制[J]. 傳感技術(shù)學(xué)報(bào),2006,19(5):2018-2021.

[9] 楊長(zhǎng)銳,張維,戰(zhàn)傳娜,等. 壓電式行波微流泵的仿真分析[J]. 南開(kāi)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2012(3):23-28.

[10] 鄭行一,張劍波. 微機(jī)控制人體血液循環(huán)系統(tǒng)模擬裝置[J]. 中國(guó)醫(yī)療器械雜志,1986(6):12-17.

[11] 徐向東,楊春信,袁修干. 人體血液循環(huán)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模擬[C]//全國(guó)人—機(jī)—環(huán)境系統(tǒng)工程學(xué)術(shù)會(huì)議. 1993.

[12] Duan B,Guo T,Luo M,et al. A Mechanical Micropump for Electronic Cooling[J]. 2014:1038-1042.

[13] 張維蒙,師嘉鵬,周勇軍. 超高壓微流量泵的剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)分析[J]. 機(jī)床與液壓,2016,44(1):165-167.

[14] Salari A,Navi M,Dalton C. A Novel Alternating Current Multiple Array Electrothermalmicropump for Lab-on-a-Chip Applications.[J]. ,2015,9(1):014113.

[15] 龔俊,楊瑞鋒,劉永平. 雙振子壓電微泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與流量分析[J]. 液壓與氣動(dòng),2007(1):31-33.

[16] 羅志昌,張松,楊文鳴,等. 脈搏波波形特征信息的研究[J]. 北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1996(1):71-79.

Study on a Micropump System Used in Remote Human Pulse Information Recovery

LI Xinran1,2,ZHANG Wei1,2,LIU Guohua1,2,YANG Chunxia1,ZHAO Yingxin1,2*, CI Cheng1,2,TANG Ran1,2,MU Weiwei1,2,WANG Chong1,2,WU Hong1,2

(1.College of Electrical Information and Optical Engineering,Nankai University,Tianjin 300350,China; 2.Tianjin Key Laboratory of Optoelectronic Sensor and Sensing Network Technology,Tianjin 300350,China)

In order to improve current pulse simulation technology,a complete pulse recovery system based on the new kind of micropump is proposed in this paper. Firstly,different sizes of micropumps are designed and fabricated by using Polydimethylsiloxane(PDMS)as the diaphragms and the organic glass as the bases. Secondly,the micropump is equipped with peripheral circuits,so that it can work under the drive of electromagnetic device to achieve a complete pulse recovery function. Finally,the HK2010 pulse sensor is used to collect pulse data and observe the recovered waveforms,which verifies the feasibility of the application of micropump technology in the pulse diagnosis of traditional Chinese medicine.

TCM pulse diagnosis;pulse replay;micropump;sensor applications

李欣然(1990-),男,南開(kāi)大學(xué)電子信息與光學(xué)工程學(xué)院通信工程系碩士研究生,主要研究無(wú)線通信傳感技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用,13920918292@163.com;

趙迎新(1983-),女,工學(xué)博士,南開(kāi)大學(xué)電子信息與光學(xué)工程學(xué)院通信工程系講師,主要從事通信傳感領(lǐng)域的科研工作,zhaoyx@nankai.edu.cn;

吳 虹(1967-),女,天津市人,南開(kāi)大學(xué)電子信息與光學(xué)工程學(xué)院通信工程系教授,博士生導(dǎo)師。主要研究方向?yàn)闊o(wú)線通信技術(shù)、智能監(jiān)控與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、輔助衛(wèi)星定位技術(shù)等。近年來(lái),作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人,先后承擔(dān)國(guó)家級(jí)課題、省部級(jí)課題、軍口項(xiàng)目和橫向課題多項(xiàng),wuhong@nankai.edu.cn。

項(xiàng)目來(lái)源:國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(61271099);國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目(201610055069)

2016-12-19 修改日期:2017-02-15

TH323

A

1004-1699(2017)06-0950-06

C:7230

10.3969/j.issn.1004-1699.2017.06.024