一種柔性分布力測(cè)量墊及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及中醫(yī)推拿領(lǐng)域，具體的說(shuō)是一種柔性分布力測(cè)量墊及其制作方法，該柔性分布力測(cè)量墊適用于中醫(yī)推拿手法的測(cè)定。
【背景技術(shù)】
[0002]目前的推拿手法測(cè)試儀主要基于電阻應(yīng)變片。比如由上海中醫(yī)藥大學(xué)針灸推拿學(xué)院研發(fā)的TPA-2型推拿手法測(cè)定儀。該測(cè)定儀是在一個(gè)測(cè)力平臺(tái)的四周和下方，分別裝有能識(shí)別上下左右、前后三個(gè)方向的應(yīng)變感測(cè)器，可感應(yīng)微小力的變化，因而可檢測(cè)操作者在測(cè)力平臺(tái)上進(jìn)行摸擬推拿手法的作用力。
[0003]此外，有科研團(tuán)隊(duì)在壓敏導(dǎo)電橡膠的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一款可檢測(cè)中醫(yī)推拿力的力學(xué)量綜合測(cè)定墊。其采用一種整體兩層式的結(jié)構(gòu)，先在模具上布置兩層行列導(dǎo)線，然后將導(dǎo)電橡膠注入模具中，等待它固化成型。當(dāng)傳感器表面施加一負(fù)載時(shí)，作為傳感器敏感材料的導(dǎo)電橡膠會(huì)發(fā)生變形，從而傳感器內(nèi)部節(jié)點(diǎn)位置也會(huì)相應(yīng)變化，引起行列電阻的變化。故可以根據(jù)行列電阻變化量計(jì)算出傳感器在電場(chǎng)作用下所呈現(xiàn)的形變信息，最終獲得受力信息。
[0004]這些測(cè)試儀器大多只能在一個(gè)固定的測(cè)力平臺(tái)上模擬推拿手法的三維作用力，不能與臨床操作同時(shí)進(jìn)行；或只能檢測(cè)臨床操作推拿手法的壓力特征信息，很難滿足中醫(yī)推拿科學(xué)研究和臨床試驗(yàn)的需求。由于受到測(cè)試手段的限制，缺少能夠在臨床推拿過程中直接檢測(cè)醫(yī)生推拿作用力的儀器，限制了推拿手法作用力的量化研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種柔性分布力測(cè)量墊及其制作方法，適用于中醫(yī)推拿力的測(cè)定，該測(cè)量墊能客觀、精確地測(cè)出推拿力的大小、時(shí)間、位置等各項(xiàng)指標(biāo)，解決臨床測(cè)定這一問題。
[0006]本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)的:一種柔性分布力測(cè)量墊，所述柔性分布力測(cè)量墊由柔性基體材料和光纖光柵陣列傳感器組成，所述光纖光柵陣列傳感器布置于柔性基體材料上，所述光纖光柵陣列傳感器由多根光纖并列布置，兩根光纖之間間隔0.1-ο.2mm，上述光纖在熔接點(diǎn)處熔接，串聯(lián)成一根光纖，形成一個(gè)通道，每根光纖上都設(shè)有一個(gè)不同反射波長(zhǎng)的光柵傳感器，這些光柵傳感器在通道上等間距布置，若干個(gè)通道排列形成一個(gè)光柵矩陣。
[0007]本發(fā)明還提供一種上述的柔性分布力測(cè)量墊的制作方法，包括以下步驟:
(O制作模具，準(zhǔn)備一塊金屬板，利用數(shù)銑工藝進(jìn)行加工，在金屬板上銑出一個(gè)深I(lǐng)mm的矩形槽，矩形槽內(nèi)等距排列直徑1.5mm的圓柱，在金屬板邊緣橫向并列開若干個(gè)深0.5mm的小槽，用以固定光纖；
(2)將屬于一個(gè)通道上的設(shè)有不同反射波長(zhǎng)的光柵傳感器的光纖放入模具邊緣的一對(duì)小槽中并固定，使每根光纖上的光柵傳感器在水平投影線上等間隔排列，間隔0.5mm，如此以來(lái)，光柵傳感器均勻密布在模具中；
(3)制作柔性基體材料，將有機(jī)硅材料和配套固化劑按質(zhì)量比100:4比例混合均勻后，倒入模具中，然后利用抽真空的方式去除混合材料中的氣泡，常溫固化5個(gè)小時(shí)即可；
(4)從模具中取出嵌有光柵傳感器的基體材料，將同一通道的光纖通過熔接技術(shù)串聯(lián)成一根光纖，形成一個(gè)通道，若干個(gè)通道排列形成一個(gè)光柵矩陣，柔性分布力測(cè)量墊制作完成。
[0008]因?yàn)橛袡C(jī)硅材料收縮率大，光柵可能在固化過程中折斷，所以需要在基體材料中開工藝孔，即在矩形槽中布置的圓柱，減小收縮應(yīng)力，并減小光柵傳感器之間的干擾。
[0009]本發(fā)明適用于中醫(yī)推拿手法測(cè)定的柔性分布力測(cè)量墊實(shí)現(xiàn)了推拿手法的數(shù)字化，可用于記錄專家的推拿手法信息，有利于中醫(yī)推拿學(xué)科的發(fā)展，推動(dòng)中醫(yī)藥事業(yè)的發(fā)展。柔性分布力測(cè)量墊能精確及時(shí)地測(cè)出推拿力的大小、方向和軌跡，并且能臨床操作，通過計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)反映出各項(xiàng)指標(biāo)。光纖光柵傳感器電絕緣性能好，比導(dǎo)電橡膠更加安全可靠。另外，光纖光柵傳感器的體積小、重量輕，橡膠墊可以做的更薄更軟，能與身體完全貼合，準(zhǔn)確地反映推拿力的一些指標(biāo)，能客觀、精確地測(cè)出推拿力的大小、時(shí)間、位置等各項(xiàng)指標(biāo)。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為實(shí)施例光纖光柵陣列傳感器中單通道的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2為實(shí)施例的柔性分布力測(cè)量墊使用狀態(tài)示意圖。
[0012]圖3為實(shí)施例制作方法的模具示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。
[0014]如圖1、2所示，本實(shí)施例提供一種由5*5的光纖光柵陣列傳感器組成的柔性分布力測(cè)量墊，所述柔性分布力測(cè)量墊由柔性基體材料I和光纖光柵陣列傳感器組成，所述光纖光柵陣列傳感器布置于柔性基體材料I上，所述光纖光柵陣列傳感器是由5根光纖7并列布置，這5根光纖7在熔接點(diǎn)3處熔接，串聯(lián)成一根光纖，形成一個(gè)通道4。兩根光纖7之間間隔很小，間隔為0.1-0.2mm,在整個(gè)傳感器中就可以看作一條直線。每根光纖7上都設(shè)有一個(gè)光柵傳感器2，這些光柵傳感器2在通道4上等間距布置。5個(gè)通道4就形成了一個(gè)5*5的光柵矩陣。為了確定推拿力作用在測(cè)量墊上的位置，采用了光的波分復(fù)用技術(shù)，每個(gè)通道4上使用不同反射波長(zhǎng)的光柵傳感器2，只要確定了通道4和波長(zhǎng)，就能確定力的作用位置。
[0015]本實(shí)施例還提供一種上述的柔性分布力測(cè)量墊的制作方法，包括以下步驟:
(1)制作模具，如圖3所示，準(zhǔn)備一塊金屬板，利用數(shù)銑工藝進(jìn)行加工，在金屬板上銑出一個(gè)深1_的矩形槽，矩形槽內(nèi)等距排列直徑1.5mm的圓柱，在金屬板邊緣橫向并列開若干個(gè)深0.5_的小槽，用以固定光纖；需要說(shuō)明的是，圖3所示的模具僅為示意圖，圖中僅開有兩個(gè)通道的小槽，上述模具的大小可根據(jù)光纖光柵陣列的規(guī)模擴(kuò)展；
(2)將屬于一個(gè)通道上的設(shè)有不同反射波長(zhǎng)的光柵傳感器的光纖放入模具邊緣的一對(duì)小槽中并固定，使每根光纖上的光柵傳感器在水平投影線上等間隔排列，間隔0.5mm，如此以來(lái)，光柵傳感器均勻密布在模具中； (3)制作柔性基體材料，將有機(jī)硅材料和配套固化劑按質(zhì)量比100:4比例混合均勻后，倒入模具中，然后利用抽真空的方式去除混合材料中的氣泡，常溫固化5個(gè)小時(shí)即可；所述的有機(jī)硅材料為RTV-2雙組份加成型有機(jī)硅材料，購(gòu)買的武漢矽利康有機(jī)硅材料有限公司生產(chǎn)的含配套固化劑的產(chǎn)品，型號(hào)為M628;
(4)從模具中取出嵌有光柵傳感器的基體材料，將同一通道的光纖通過熔接技術(shù)串聯(lián)成一根光纖，形成一個(gè)通道，若干個(gè)通道排列形成一個(gè)光柵矩陣，柔性分布力測(cè)量墊制作完成。
[0016]為了減小基體材料的收縮應(yīng)力，在測(cè)定墊中開工藝孔8，即在矩形槽中布置的圓柱，工藝孔8能有效地減小測(cè)量過程中光柵傳感器之間的干擾。
[0017]進(jìn)一步的，上述光纖光柵陣列傳感器中的5個(gè)通道與波長(zhǎng)解調(diào)儀5連接，波長(zhǎng)解調(diào)儀5與計(jì)算機(jī)6連接，形成一套完整的一種中醫(yī)推拿手法測(cè)定系統(tǒng)，波長(zhǎng)解調(diào)儀5將解調(diào)好的數(shù)據(jù)發(fā)送給計(jì)算機(jī)6，計(jì)算機(jī)6中面向中醫(yī)推拿數(shù)據(jù)的高速信息處理系統(tǒng)實(shí)將基于中度規(guī)?？茖W(xué)計(jì)算的推拿軌跡可視化復(fù)現(xiàn)。
[0018]上述的面向中醫(yī)推拿數(shù)據(jù)的高速信息處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了基于中度規(guī)模科學(xué)計(jì)算的推拿軌跡可視化復(fù)現(xiàn)。用C語(yǔ)言在VS2013上開發(fā)，并通過擁有強(qiáng)大矩陣算法的Matlab與自行開發(fā)的工具箱實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理，最后在通過基于opencv的函數(shù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化。
[0019]本發(fā)明柔性分布力測(cè)量墊的工作原理是通過測(cè)量Bragg波長(zhǎng)的變化實(shí)現(xiàn)對(duì)推拿分布力的檢測(cè)。當(dāng)手碰觸光纖光柵陣列傳感器時(shí)，就會(huì)有作用力施加到某個(gè)光柵傳感器2上，受力的傳感器由于有機(jī)硅基體材料的良好伸展性，受壓時(shí)伸展，嵌在基體里的光纖光柵會(huì)隨著基體的伸展而伸展，光纖光柵的光柵周期就會(huì)變化，從而Bragg光柵的中心波長(zhǎng)就會(huì)相應(yīng)的發(fā)生變化，由多通道的波長(zhǎng)解調(diào)儀5可獲得光纖Bragg光柵的中心波長(zhǎng)變化，計(jì)算機(jī)6通過相應(yīng)的軟件實(shí)現(xiàn)推拿手法的數(shù)字化和可視化。
[0020]本說(shuō)明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容，屬于本專業(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種柔性分布力測(cè)量墊，其特征是:所述柔性分布力測(cè)量墊由柔性基體材料和光纖光柵陣列傳感器組成，所述光纖光柵陣列傳感器布置于柔性基體材料上，所述光纖光柵陣列傳感器由多根光纖并列布置，兩根光纖之間間隔0.1-0.2_，上述光纖在熔接點(diǎn)處熔接，串聯(lián)成一根光纖，形成一個(gè)通道，每根光纖上都設(shè)有一個(gè)不同反射波長(zhǎng)的光柵傳感器，這些光柵傳感器在通道上等間距布置，若干個(gè)通道排列形成一個(gè)光柵矩陣。2.一種如權(quán)利要求1所述的柔性分布力測(cè)量墊的制作方法，其特征是包括以下步驟: (O制作模具，準(zhǔn)備一塊金屬板，利用數(shù)銑工藝進(jìn)行加工，在金屬板上銑出一個(gè)深I(lǐng)mm的矩形槽，矩形槽內(nèi)等距排列直徑1.5mm的圓柱，在金屬板邊緣橫向并列開若干個(gè)深0.5mm的小槽，用以固定光纖； (2)將屬于一個(gè)通道上的設(shè)有不同反射波長(zhǎng)的光柵傳感器的光纖放入模具邊緣的一對(duì)小槽中并固定，使每根光纖上的光柵傳感器在水平投影線上等間隔排列，間隔0.5mm，如此以來(lái)，光柵傳感器均勻密布在模具中； (3)制作柔性基體材料，將有機(jī)硅材料和配套固化劑按質(zhì)量比100:4比例混合均勻后，倒入模具中，然后利用抽真空的方式去除有混合材料中的氣泡，常溫固化5個(gè)小時(shí)即可； (4)從模具中取出嵌有光柵傳感器的基體材料，將同一通道的光纖通過熔接技術(shù)串聯(lián)成一根光纖，形成一個(gè)通道，若干個(gè)通道排列形成一個(gè)光柵矩陣，柔性分布力測(cè)量墊制作完成。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的柔性分布力測(cè)量墊的制作方法，其特征是:步驟(3)中所述的有機(jī)硅材料為RTV-2雙組份加成型有機(jī)硅材料。
【專利摘要】本發(fā)明涉及中醫(yī)推拿領(lǐng)域，提供一種柔性分布力測(cè)量墊及其制作方法，所述柔性分布力測(cè)量墊由柔性基體材料和光纖光柵陣列傳感器組成，所述光纖光柵陣列傳感器布置于柔性基體材料上，所述光纖光柵陣列傳感器由多根光纖并列布置，兩根光纖之間間隔0.1-0.2mm，上述光纖在熔接點(diǎn)處熔接，串聯(lián)成一根光纖，形成一個(gè)通道，每根光纖上都設(shè)有一個(gè)不同反射波長(zhǎng)的光柵傳感器，這些光柵傳感器在通道上等間距布置，若干個(gè)通道排列形成一個(gè)光柵矩陣。本發(fā)明適用于中醫(yī)推拿力的測(cè)定，該測(cè)量墊能客觀、精確地測(cè)出推拿力的大小、時(shí)間、位置等各項(xiàng)指標(biāo)，解決臨床測(cè)定這一問題。
【IPC分類】B32B27/12, B32B27/06, G01L1/24, B32B17/10, B32B17/02
【公開號(hào)】CN105157892
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510214889
【發(fā)明人】王漢熙, 祁耀斌, 王愚佳, 程健, 胡佳文
【申請(qǐng)人】武漢理工大學(xué)
【公開日】2015年12月16日
【申請(qǐng)日】2015年4月30日