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抗衰老116：小型脉象仪传感器的研制
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本文是2025年中国医学科学院的“话传统 筑根基”征文稿在被称为科学的春天的1978年科学大会上，我们中国医学科学院生物医学工程所的获奖成果是中医脉象仪。它的关键部分之一、小型脉象传感器是我负责研制的。我们所1970年从北京搬迁到陕西，1975年又从陕西搬迁到四川简阳的医科院分院以后时间不长，就开始了中医脉象仪的研制。所长罗志诚让我负责脉象仪传感器的研制。当时的科研条件与现在没法相比。医科院分院地处距离简阳县城不远的一个山沟。科研条件除搬出北京时带的一些简单仪器设备以外，几乎什么都没有，可以说是一穷二白。加上地处四川偏僻的小山沟，搞科研的困难成度难以想像。我的家庭情况也较差，我们两个人总共不到100元的工资，除维持我们和3个孩子共5个人的生活以外，还要多少贴补两家老人一些。小孩没有人看，我们上班时就把他们锁在屋里。为了避免小孩爮出窗外，我把家里所有窗子都装上了铁栏杆。当时的方便之处是家属楼与办公楼很近，中间可以抽时间回家看一下。让我研制传感器，当时就连传感器的名称还没有得到社会上的公认：有人叫传感器，有人叫换能器，有人叫敏感器，有人叫探头等。我是学物理的，而且对理论物理较为善长。传感器对于我是完全陌生的，更不用说如何研制了。但在当时，任务需要就是工作，领导给什么工作就要千方百计去完成。领导说用脉象仪测量脉搏要尽量接近中医把脉，因此它的传感器必须小，宽度不能超过手指，要能戴在手指上，像把脉一样得到信号。我想，中医把脉主要是感受脉管对手指的压力变化，所以此传感器应该是压力传感器类型。当时测量力或压力的传感器的敏感元件几乎都是用力敏应变片。普遍使用的是金属絲应变片，即用金属絲拉长或压缩时的电阻变化来测量物体受力的大小。但它们 的尺寸太大，做不成小型脉象仪传感器。还有就是体式半导体应变片，当时已有极少量应用，这种应变片是一块P型或N型(具有一定电阻率)的半导体薄片。为了消除零点漂移、温度影响等引起的误差，要用4个应变片组成电阻桥，因此用这种应变片也做不成小型的传感器。除此以外，就是当时还处于研制阶段的硅扩散型力敏应变片，就是用现在集成电路中制作电阻的方法，制作成在一个小硅片上具有4个电阻形成电阻桥，因此用一个应变片就可以了。用这种应变片，传感器就可以做小。于是我与郭福田老师一起到宝鸡和哈尔滨等地，与研制这种敏感元件的工厂进行协作，得到了这种敏感元件的试用品，所以我们研制的小型脉象仪传感器，肯定是这种敏感元件最早在医学仪器上的应用。记得我与郭福田老师到宝鸡出差时，住的房间蚊子特别多。郭福田老师每天晚上用单手抓飞舞的蚊子，竟然大部分时间都能抓到，给我留下了很深的印象。有了敏感元件，只是有了个前提条件，离真正研制完成合格的传感器，只能算万里长征走了第一步。此传感器使用什么材料、采用什么结构、做成什么形状和大小。都没有任何参考资料。用应变片测量“力”的大小，是把应变片粘贴在被称为“梁”的弹性体上，在测量时，被测量的力使“梁”带着敏感元件发生形变，引起应变片中电阻值的变化，以此来测出力的大小。常用的“梁”有简式梁、悬臂梁，三角梁等。为了使传感器体积小和灵敏度高，我选用的是三角梁。梁的材料必须是很好的弹性体,当时主要有铜质和铁质两类材料。其中铍青铜材料认为是最好的材料。也就是说，需要找到薄厚合适的铍青铜板材。费了很大力气，在四川绵阳的一个军工厂找到了一些。把应变片粘贴到“梁”上的胶对传感器的性能也会有很大影响。也是费了很大力气，我去了必须带本人档案资料才能进入的保密单位，弄到了一点性能比较好的胶。传感器不仅要小，而且要轻，所以其壳体使用的是铝合金材料。由本所的车工师傅细心铣制而成。现在纯手工制作喜欢叫手搓，小型脉象仪传感器的制作可以说是完全手搓出来的：传感器各个部件的材质、形状、结构、尺寸、甚至外观和颜色，都是我设计的；重要部件是我们亲手制作的。三角形梁，是我用剪铁皮的剪刀剪出来的；毛刺是我们用什锦锉和砂纸打磨掉的；上面的小孔是我用钻床打出来的；应变片的供电和信号引出，需要一块小的电路板，把电缆线与应变片的引出线焊接在一起，这个小电路板是我由一般的覆铜板用小刀刻出来的；引出电缆是我们用细电线编织成的。应变片上的引线是极细的金絲。常说真金不怕火炼，我想它的熔点应该很高。可是当我想把它用电烙铁焊往小电路板上时，细金絲一碰到电烙铁就化掉，无法焊接。我只得专门制做了一个低温电烙铁进行焊接。小传感器往手指上的固定，是我所工人师傅帮助解决的。进行无数次的修改和测试后，终于按时完成了性能合格的小型脉象仪传感器的研制。所里的其他同志，也是克服了无数困难，研制成功中医脉象仪的整机，开创了用现代科学技术研究中医脉搏的先河。从四川山沟里飞出了获得1978年科学大会奖的成果。通过小型脉象仪传感器的研制，使我大大增强了克服困难的能力和信心。甚至我到68岁以后，当身体逐渐出现了一些衰老现象时，为了增进健康，延缓衰老，我努力思考，积极实践，提出了健康新定义、健康学、宏观健康学、健康护理学、健康医学工程、健康学运动、健康动机驱动力等一系列有关健康学及相关的创新理论，希望以此开创健康学新时代。同时由于发现现在没有说清阴阳五行的实质和如何正确应用，致使有人说它们不科学，甚至主张取消中医。于是我用现代科学的理论和语言阐述了阴阳五行的实质和如何正确应用。还提出了中医发展新思路，这些很可能有利于促进包括中医在内的中华文化的发展。增强我国的文化自信。
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