口袋医生—基于MEMS技术的手掌微穴位健康状态检测仪

岳子清+索旭飞+张泽勋+郑玮

摘 要：基于MEMS技术与中医穴位诊断原理，设计开发了一款便携式人体健康检测仪。此仪器能够相对准确地检测出身体重要器官的健康状况，与一般的医疗检测仪器相比具有智能化程度高、成本低、便携的特点，可同时满足大多数消费者家用和医用的需求，具有广阔的市场前景。

关键词：MEMS技术；中医穴位

1 作品简介

穴位诊断是中医的重要组成部分，以往的中医诊断大多凭据经验，难以进行定量分析。MEMS技术为研究手掌微穴位的电位变化规律提供了有效手段，可以通过图像匹配对比检测身体状态。在中医穴位诊断原理的基础上，设计开发了一款便携式人体健康检测仪，适用于在家庭或者醫院普通体检的情况下，将手掌穴位检测与中医理论相结合，对身体各器官进行检查，从而快速得出检测结果，并对有问题的器官进行预警，提示被检测者进行进一步检查。该仪器可以对人体不同时间段的健康状况进行评估，提醒人们改善自身的生活状态，提高人体健康水平以及对疾病提前预警的可能性。实物如图1所示，主要检测部件如图2所示。

2 工作原理

（1）利用手掌穴位伏安特性

通过研究中医穴位学的理论与特点，发现穴位的伏安特性与人体器官健康状况之间存在一定的关系。通过检测穴位物理特性使探测穴位在理论上可以成功实现，同时也可以推断出对应器官的健康状况。

（2）图像处理技术

将被测手掌部位的图像显示在显示屏上，从而能精确、快速地将穴位对应位置显示在手掌上，正常部位显示为绿色，非正常部位显示为红色，更加直观地显示出身体状况。

（3） MEMS元器件制作方法

利用MEMS技术进行核心元器件的制作，经过建模、版图设计、光刻等一系列步骤制作出核心元器件-电极阵列，进行电位实时测量和比对，得出被测手掌部位上的穴位惯性面积大小，从而可以得出对应器官的健康状况。同时，研究元器件设计结构的优化方法，找到更高效的测量算法，保证测量时可以精准、快速地得出结论。

针对测量电位高低的控制，研究其控制方法，设计控制程序，开发相应的控制模块；针对手掌穴位位置进行优化，设计可靠的测量和控制结构，保证其快速、准确地满足客户要求。

（4）恒流源和电压采集器的制作

设计可调恒流源，波动范围为0～100 μA，精度为10μA。测量皮肤对应部位的电压值，逐级调节恒流源大小，得到穴位部分对应的惯性面积。通过Matlab运行检测程序判断对应穴位是否正常。

（5）仪器成品测试分析

对最终成品进行一系列实验测试，主要包括不同手掌的穴位探测与定位、特殊电位的发现与预警，并对每次数据分析的准确程度和扫描速度等进行测试。穴位探测显示图如图3所示。工作流程如图4所示。

3 创新点

此产品将MEMS技术与中医理论相结合，同时采用特殊的算法和测量方法，能够相对准确地检测出身体重要器官的健康状况，与一般的医疗检测仪器相比具有小型化、便携的特点，可以同时满足家用和医用的需求。目前，国内外尚无与本产品类似的成品出现，也尚未有人提出通过检测穴位伏安特性来判断身体健康状况这一思路。

另外，结合物联网与云医院技术，可以实现足不出户便可得知自己身体状况以及针对不健康状况的治疗措施，能够大大减轻医院的负担，符合当下物联网发展趋势的大潮流。

4 市场前景

随着人们生活水平的提高，健康问题已成为人们越来越关心的话题，人们希望能够时刻了解自己的身体状况。此检测仪智能化程度高，具有很大的竞争优势和很好的发展前景。

对于本产品的竞争优势，通过P.E.S.T分析方法进行阐述：

（1）Political（政治）：国家“十三五”规划将创新创业提到了较高位置，再次强调了创新对于国家发展的重要性。结合最近“大众创业、万众创新”的热潮，本产品的设计规划恰好顺应了政策导向。

（2）Economic（经济）：本产品所使用的材料比较常见，成本相对不高，适宜大多数消费者使用。此外，本产品可供一家人使用，十分符合国家经济、环保的倡导。

（3）Social（社会）：近期的魏则西事件再次将医疗事件推向高潮，病人对自己身体状况的不了解、掌握信息的不对称在一定程度上导致了该悲剧的发生。而且，如今的医疗服务尚未满足人们日益增长的医疗需求。因此，在未来较长时间的发展中，医疗健康势必将成为人们越来越关注的话题。本产品的推出恰好满足了消费者的需求，而拥有本产品的交通工具也更容易受到消费者的青睐，为了提高竞争力，公交公司也会选择安装本产品。

（4）Technological（科技）：随着信息技术的不断发展，其技术含量及复杂程度会越来越高，智能化的概念开始逐渐渗透到各行各业以及生活中的方方面面，如相继出现的智能手机、智能医院等，都是以智能化为基点生发开来的。现代通信技术、计算机网络技术以及现场总线控制技术的飞速发展，使得数字化、网络化和信息化日益融入人们的生活中。人们在生活水平、居住条件不断提升与改善的基础上，对身体健康状况提出了更高的要求。本产品利用MEMS技术可以时刻检测人体的健康状况，且技术较为简单，成本适中，适用范围广，可满足大多数消费者的需求。

经过上述分析，可以预见本产品市场前景广阔，技术可实现性强，适合大规模地投入市场。endprint