專(zhuān)利名稱(chēng)：基于示波法的血壓儀校準(zhǔn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型與具有振蕩波發(fā)生器的血壓儀的校準(zhǔn)裝置有關(guān)。
技術(shù)背景血壓儀校準(zhǔn)裝置是保證血壓儀的輸出參數(shù)的準(zhǔn)確性的重要裝置。振蕩波發(fā)生器是 示波法血壓儀校準(zhǔn)裝置的核心部件。目前國(guó)外已有基于示波法的血壓儀校準(zhǔn)裝置，但是它們的振蕩波發(fā)生器往往采用 直線(xiàn)電機(jī)加活塞的方式，由于活塞與缸體壁的摩擦力很大，嚴(yán)重影響了血壓校準(zhǔn)裝置的準(zhǔn) 確度，同時(shí)影響整個(gè)裝置的使用壽命
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用壽命長(zhǎng)，校準(zhǔn)精度高的基于示波法 的血壓儀校準(zhǔn)裝置。本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型基于示波法的血壓儀校準(zhǔn)裝置，汽缸12內(nèi)腔有氣囊13經(jīng)汽孔14與袖 帶氣路15連通，汽缸與支柱4連接，支柱4與直線(xiàn)步進(jìn)電機(jī)1連接，電機(jī)螺桿軸3上有遮光 條6與位置傳感器5配合，電機(jī)螺桿軸3與活塞8的螺紋孔連接，活塞8位于氣囊13上，電 路板7固定于汽缸外壁，其上有位置傳感器5，活塞8的側(cè)壁與汽缸12的內(nèi)腔壁之間有間 隙，位置傳感器5與單片機(jī)連接，單片機(jī)與可編程邏輯門(mén)陣列連接，袖帶氣路15上有壓力傳 感器Sl經(jīng)模一數(shù)轉(zhuǎn)換器Ul與單片機(jī)和可編程邏輯門(mén)陣列連接，可編程邏輯門(mén)陣列經(jīng)電機(jī) 驅(qū)動(dòng)器與直線(xiàn)步進(jìn)電機(jī)1連接，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路與袖帶氣路15上的電磁閥連接。壓力傳感器Sl經(jīng)集成放大電路與模數(shù)轉(zhuǎn)換器Ul連接，集成放大電路由放大器Al、 A2組成第一級(jí)差分電路，第一級(jí)差分電路的輸出經(jīng)放大器A3組成的第二級(jí)差分電路再經(jīng) 放大器A4組成的二級(jí)低通濾波器濾波后輸入模-數(shù)轉(zhuǎn)換器Ul。位置傳感器5由比較器U2和槽型光耦U3組成，槽型光耦的光接收端與發(fā)光端之 間的光可由遮光條6遮斷，光接收端的輸出接比較器U2反相端，比較器U2正相端接固定電 壓，比較器U2輸出接單片機(jī)。本實(shí)用新型的工作原理如下無(wú)創(chuàng)血壓測(cè)量?jī)x的袖帶通過(guò)氣路與活塞相連，啟動(dòng)血壓測(cè)量功能后，血壓儀校準(zhǔn) 裝置根據(jù)設(shè)置的校準(zhǔn)曲線(xiàn)，控制直線(xiàn)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)活塞，對(duì)密閉的袖帶氣體進(jìn)行往返壓縮， 從而在袖帶中產(chǎn)生一個(gè)壓力振蕩波。振蕩波的振幅由活塞運(yùn)動(dòng)的幅度決定，其頻率由活塞 往返運(yùn)動(dòng)的頻率決定。校準(zhǔn)時(shí)，首先將被校準(zhǔn)的電子血壓計(jì)的袖帶氣路與校準(zhǔn)裝置連接，在血壓校準(zhǔn)裝 置上設(shè)置一組血壓值(收縮壓/平均壓/舒張壓)，校準(zhǔn)裝置根據(jù)設(shè)定的血壓值將調(diào)用相應(yīng) 的校準(zhǔn)曲線(xiàn)(即不同包絡(luò)線(xiàn)的振蕩波和相應(yīng)的袖帶壓力的關(guān)系曲線(xiàn))。電子血壓計(jì)對(duì)袖帶 先充氣后放氣并同時(shí)進(jìn)行血壓測(cè)量，在袖帶充氣和放氣的過(guò)程中，血壓校準(zhǔn)裝置的壓力傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)袖帶中的氣壓，依據(jù)校準(zhǔn)曲線(xiàn)，將袖帶中的氣壓換算為直線(xiàn)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)的 距離，然后控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)活塞做運(yùn)動(dòng)，這樣電機(jī)往返運(yùn)動(dòng)壓縮密閉空氣的體積，從而在袖帶 中產(chǎn)生壓力振蕩波。隨著電子血壓計(jì)充氣和放氣振蕩波的振蕩幅度由小到大，再由大到小 變化，直至脈動(dòng)為0，最終產(chǎn)生出振蕩波的包絡(luò)和袖帶壓力的校準(zhǔn)關(guān)系。當(dāng)被校準(zhǔn)的電子血 壓計(jì)檢測(cè)出收縮壓和舒張壓后，快速泄氣至大氣壓。血壓儀校準(zhǔn)裝置的壓力傳感器感知到 這一壓力變化后電機(jī)停止工作。其中，電磁閥用于過(guò)壓保護(hù)，當(dāng)密閉袖帶中的壓力大于一定 氣壓時(shí)，為了保護(hù)傳感器，電磁閥將氣路中的氣體快速釋放?；谑静ǚǖ难獕簝x校準(zhǔn)裝置設(shè)計(jì)了新型的振蕩波發(fā)生器，采用氣囊填充汽缸的 腔體，用直線(xiàn)步進(jìn)電機(jī)來(lái)壓縮氣囊，活塞與缸體內(nèi)腔壁有間障，這樣避免了活塞與缸體的摩 擦，延長(zhǎng)了血壓校準(zhǔn)裝置的壽命，同時(shí)采用了新型的電路結(jié)構(gòu)保證無(wú)創(chuàng)血壓測(cè)量?jī)x的準(zhǔn)確度。


圖1為本實(shí)用新型的電路框圖。圖2為本實(shí)用新型的機(jī)械結(jié)構(gòu)圖。圖3為本實(shí)用新型的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型由振蕩波發(fā)生器、壓力傳感器、位置傳感器、電磁閥、袖帶氣路、單片機(jī) MCU和可編程邏輯門(mén)陣列FPGA組成的核心控制電路組成。振蕩波發(fā)生器由活塞、直線(xiàn)步進(jìn)電機(jī)以及位置傳感器組成。傳統(tǒng)振蕩波發(fā)生器的 活塞與汽缸壁摩擦嚴(yán)重，長(zhǎng)時(shí)間使用不僅影響了活塞的氣密性，而且減少了電機(jī)的壽命和 步進(jìn)的精度。為此，我們?cè)O(shè)計(jì)了一套無(wú)滑動(dòng)摩擦的活塞，如圖2所示。首先用袖帶氣路15的一端套一個(gè)橡膠氣囊13從汽缸12的側(cè)面的孔14中傳出， 氣囊13放在缸體里面，袖帶氣路15放在外面，同時(shí)在汽缸側(cè)面的孔處夾緊袖帶；將四根六角隔離柱4分別安裝于汽缸上表面的四個(gè)螺孔處9，四個(gè)螺孔的相對(duì)位 置與電機(jī)的安裝螺孔相對(duì)位置一樣；然后用安裝螺絲2將電機(jī)1連同活塞8固定在四個(gè)隔離柱4上；最后，將連同含有位置傳感器5的電路板7安裝在汽缸的側(cè)面這樣電機(jī)1和汽缸12的相對(duì)位置是不變的，當(dāng)氣囊13充氣時(shí)，連在螺桿3上的活 塞8便壓縮氣囊產(chǎn)生振蕩波。在壓縮氣球的過(guò)程中，由于活塞8的大小剛剛小于汽缸12的 腔體，所以不存在與缸體四壁的摩擦?；钊恢脵z測(cè)電路由于系統(tǒng)每次上電的過(guò)程中，要保證活塞處于固定的位置，以確保校準(zhǔn)過(guò)程的一 致性，所以設(shè)計(jì)了活塞位置檢測(cè)電路。該電路通過(guò)一個(gè)安裝在固定位置的槽型光耦光電傳 感器來(lái)實(shí)現(xiàn)?；钊奈恢脵z測(cè)電路由U2比較器LM311和U3槽型光耦組成。當(dāng)安裝在活塞上的 遮光條6 (見(jiàn)圖2)低于槽型光耦U3時(shí)，U3光接收端ce導(dǎo)通，P2點(diǎn)為低電平，當(dāng)遮光條6 (見(jiàn) 圖2)遮住槽型光耦的發(fā)光端時(shí)，光接收端ce斷開(kāi)，P2點(diǎn)為高電平。由于槽型光耦U3不是完全的開(kāi)關(guān)管，遮光程度的不同會(huì)導(dǎo)致槽型光耦U3光接收端ce導(dǎo)通程度的不同，故P2點(diǎn) 輸出的電壓經(jīng)過(guò)U2比較器LM311與一個(gè)固定電壓(由R5和R6經(jīng)過(guò)分壓產(chǎn)生)比較，從而 產(chǎn)生低電平送至單片機(jī)的輸入口 P3. 0管腳來(lái)檢測(cè)活塞的位置。袖帶壓力檢測(cè)由于采用的是電橋型的空氣壓力傳感器Sl (型號(hào)為SCX15DN)，故采用高輸入阻 抗、低輸出阻抗的儀用集成放大電路，Al放大器0P27、A2放大器0P27組成第一級(jí)差分式電 路，A3放大器0P27組成第二級(jí)差分電路。由于A1、A2采用都是0P27，所以它們的共模輸出 電壓和漂移電壓也都相等，再通過(guò)A3放大器0P27組成的差分式電路，可以相互抵消，故它 有很強(qiáng)的共模抑制比能力和較小的輸出漂移電壓。然后通過(guò)由A4放大器0P27組成的二級(jí) 低通巴特沃斯濾波器進(jìn)行濾波，去掉高頻干擾信號(hào)，最后將放大的信號(hào)送至Ul模-數(shù)轉(zhuǎn)換 器AD574進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換。以M⑶和FPGA為核心控制電路由于使用的華邦單片機(jī)具有很強(qiáng)的外部總線(xiàn)擴(kuò)展能力，所以單片機(jī)W78E052與 FPGA(EPFIOK10)接口采用總線(xiàn)方式，單片機(jī)的P0、P2、WR、RD和ALE與FPGA的I/O 口相連。 單片機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)總線(xiàn)讀模_數(shù)轉(zhuǎn)換器AD574轉(zhuǎn)換袖帶壓力的結(jié)果，然后單片機(jī)W78E052給 FPGA(EPFIOKIO)發(fā)控制電機(jī)的命令，同時(shí)在IXD上繪制壓力變化曲線(xiàn)，F(xiàn)PGA利用其高速并 行的特點(diǎn)，通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器DCM4010控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，從而減輕了 MCU的工作負(fù)擔(dān)， 也保證了系統(tǒng)的精度。若單片機(jī)檢測(cè)到壓力過(guò)大時(shí)，為保護(hù)壓力傳感器，F(xiàn)PGA(EPF10K10)控 制電磁閥(電磁閥型號(hào)為UNMP30)進(jìn)行放氣。由于電磁閥UNMP30的工作電流比較大，故采 用耐壓高、大電流達(dá)林頓陣列的ULN2003，它能夠在5V的工作電壓下與TTL電平直接相連。應(yīng)用結(jié)果經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，得出該校準(zhǔn)裝置標(biāo)準(zhǔn)血壓模擬、心率模擬性能良好、穩(wěn)定。
權(quán)利要求基于示波法的血壓儀校準(zhǔn)裝置，其特征在于汽缸(12)內(nèi)腔有氣囊(13)經(jīng)汽孔(14)與袖帶氣路(15)連通，汽缸與支柱(4)連接，支柱(4)與直線(xiàn)步進(jìn)電機(jī)(1)連接，電機(jī)螺桿軸(3)上有遮光條(6)與位置傳感器(5)配合，電機(jī)螺桿軸(3)與活塞(8)的螺紋孔連接，活塞(8)位于氣囊(13)上，電路板(7)固定于汽缸外壁，其上有位置傳感器(5)，活塞(8)的側(cè)壁與汽缸(12)的內(nèi)腔壁之間有間隙，位置傳感器(5)與單片機(jī)連接，單片機(jī)與可編程邏輯門(mén)陣列連接，袖帶氣路(15)上有壓力傳感器S1經(jīng)模一數(shù)轉(zhuǎn)換器U1與單片機(jī)和可編程邏輯門(mén)陣列連接，可編程邏輯門(mén)陣列經(jīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與直線(xiàn)步進(jìn)電機(jī)(1)連接，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路與袖帶氣路(15)上的電磁閥連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，特征在于壓力傳感器Sl經(jīng)集成放大電路與模數(shù)轉(zhuǎn)換 器Ul連接，集成放大電路由放大器Al、A2組成第一級(jí)差分電路，第一級(jí)差分電路的輸出經(jīng) 放大器A3組成的第二級(jí)差分電路再經(jīng)放大器A4組成的二級(jí)低通濾波器濾波后輸入模-數(shù) 轉(zhuǎn)換器Ul。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，特征在于位置傳感器(5)由比較器U2和槽型光耦U3 組成，槽型光耦的光接收端與發(fā)光端之間的光可由遮光條(6)遮斷，光接收端的輸出接比 較器U2反相端，比較器U2正相端接固定電壓，比較器U2輸出接單片機(jī)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型為基于示波法的血壓儀校準(zhǔn)裝置，解決已有校準(zhǔn)裝置使用壽命短，準(zhǔn)確度低的問(wèn)題。汽缸(12)內(nèi)腔有氣囊(13)經(jīng)汽孔(14)與袖帶氣路(15)連通，汽缸與支柱(4)連接，支柱4與直線(xiàn)步進(jìn)電機(jī)(1)連接，電機(jī)螺桿軸(3)上有遮光條(6)與位置傳感器(5)配合，電機(jī)螺桿軸(3)與活塞(8)的螺紋孔連接，活塞(8)位于氣囊(13)上，電路板(7)固定于汽缸外壁，其上有位置傳感器(5)，活塞(8)的側(cè)壁與汽缸(12)的內(nèi)腔壁之間有間隙，位置傳感器(5)與單片機(jī)連接，單片機(jī)與可編程邏輯門(mén)陣列連接，袖帶氣路(15)上有壓力傳感器S1經(jīng)模一數(shù)轉(zhuǎn)換器U1與單片機(jī)和可編程邏輯門(mén)陣列連接，可編程邏輯門(mén)陣列經(jīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與直線(xiàn)步進(jìn)電機(jī)(1)連接，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路與袖帶氣路(15)上的電磁閥連接。
文檔編號(hào)A61B5/0225GK201675933SQ20102017011
公開(kāi)日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2010年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月26日
發(fā)明者余曉曦, 張學(xué)波, 李建明, 李龍, 王巍, 王曉輝, 肖文, 肖鵬 申請(qǐng)人:中國(guó)測(cè)試技術(shù)研究院電子研究所