專利名稱：帶自動校準系統(tǒng)的無毒液柱血壓計的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于測量人體血壓的無毒液柱血壓計，特別是一種帶自動校準系統(tǒng)的無毒 液柱血壓計，所述校準是指無毒液柱血壓計中位于指示液柱上方的氣腔體積通過調(diào)節(jié)使其 匹配于實際的環(huán)境大氣壓，即不同的氣腔體積適應不同的環(huán)境大氣壓，以消除環(huán)境大氣壓 的變化所導致的血壓測量誤差。用戶可以通過操作自動校準系統(tǒng)使它在給定大氣壓下的血 壓測量讀數(shù)更精確。
背景技術：
現(xiàn)有技術中的無毒液柱血壓計，包含一個氣腔，氣腔中有一個調(diào)節(jié)氣腔體積的可調(diào)節(jié) 插件，根據(jù)血壓計使用地點處的大氣壓，通過調(diào)節(jié)該插件改變氣腔內(nèi)氣體體積來校準該血 壓計。校準的原理是，每一個給定的氣腔氣體體積有一個與之對應的安裝大氣壓，當此安 裝大氣壓與當前大氣壓相等時，所述血壓計便得到校準。該血壓計要求手動確定并調(diào)節(jié)可 調(diào)節(jié)插件插入的體積量來調(diào)節(jié)氣腔中的氣體體積，并手動向微處理器輸入調(diào)節(jié)后的氣腔體 積信息。這個過程不便使用，容易出現(xiàn)人為誤差，從而產(chǎn)生校準誤差。這里的安裝大氣壓是指某一個確定的氣腔體積所應該對應的環(huán)境大氣壓。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對現(xiàn)有技術中存在的缺陷或不足，提供一種帶自動校準系統(tǒng)的無毒液柱血壓 計，能夠使得用戶通過操作自動校準系統(tǒng)獲得更精確的血壓測量讀數(shù)。此項發(fā)明提供的是一個帶自動校準系統(tǒng)的無毒液柱血壓計。校準系統(tǒng)包含一個可調(diào)節(jié) 體積的氣腔， 一個監(jiān)測氣腔體積的體積傳感系統(tǒng)， 一個監(jiān)測當前大氣壓的大氣壓傳感器， 一個用來判定當前大氣壓和安裝大氣壓差異的微處理器，還有一個顯示由當前大氣壓和安 裝大氣壓不匹配引起的校準誤差的數(shù)字顯示器。氣腔體積調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以由一個柱形氣缸和一個連接到螺絲上的活塞組成，螺絲將活塞 固定在其上，并置于氣缸內(nèi)，通過操作一個與螺絲相連的校準旋鈕，移動活塞在氣缸中的 位置，從而調(diào)整限制在活塞和氣缸間的空氣的體積。體積傳感系統(tǒng)可以由一對紅外傳感器 組成，通過發(fā)射和接收紅外光來監(jiān)測校準旋鈕的旋轉(zhuǎn)。當校準旋鈕轉(zhuǎn)動時，紅外傳感器向微處理器發(fā)送信號，微處理器將校準旋鈕轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)化為氣缸內(nèi)氣體體積的變化。 本發(fā)明的技術方案如下帶自動校準系統(tǒng)的無毒液柱血壓計，包括 一個長形管；一個與上面所指的長形管的第一端相連的氣腔；一個與上面所指的長形管的第二端相連的液缸，液缸裝著無毒液體，可與外部壓力源 相連；一個檢測上述血壓計周圍環(huán)境大氣壓的大氣壓傳感器；一個自動監(jiān)測上述氣腔體積的體積傳感系統(tǒng)；一個顯示上述血壓計的校準誤差的顯示器。更進一步的組成是包括一個為調(diào)整上述氣腔的體積的校準旋鈕。其中，所述的體積傳感系統(tǒng)包括兩對用于檢測校準旋鈕旋轉(zhuǎn)方向和數(shù)量的紅外傳感器。 其中，所述的體積傳感系統(tǒng)由一個為獲得當前大氣壓的微控制器，計算相應于所述氣 腔內(nèi)氣體體積的安裝大氣壓，并根據(jù)所述的當前環(huán)境大氣壓和安裝大氣壓確定校準誤差。所述氣腔包括用于調(diào)節(jié)氣腔體積大小的氣缸活塞機構。 所述活塞連接位于氣缸外的旋擰裝置。所述體積傳感系統(tǒng)包括磁敏位置傳感器部件和磁體材料部件，其中一個部件同步于活 塞行程，另一個部件定位于活塞行程之外且與前一個部件相對應的位置。 所述磁體材料部件內(nèi)置于活塞中。


通過舉例，并配以插圖，這種更可取的方式將更多的特點和優(yōu)勢在以下的詳細描述中 展現(xiàn)出來，其中圖1是血壓計的剖視圖，包括可調(diào)節(jié)氣腔。 圖2是血壓計電子部分的結構框圖。圖3包括3a到3d，是光學傳感器旋轉(zhuǎn)監(jiān)測系統(tǒng)及相關波形。圖4是光學傳感器旋轉(zhuǎn)監(jiān)測過程的流程圖。圖5是帶磁敏位置傳感器的血壓計剖視圖，包括可調(diào)節(jié)氣腔。圖6是帶磁敏位置傳感器的血壓計電子部分的結構框圖。附圖標記列示如下10-血壓計，12-頂部多出口通道體，13-液體零點偏差通道，14-長形管，16-液體通道， 17-壓力標尺，18-底部多出口通道體，19-通氣支管，20-多出口通道空間，21-無毒液體，34-壓力讀數(shù)區(qū)域，36-零點偏差區(qū)域，37-通氣管，38-液缸，50-電子校準系統(tǒng)，68-自動通 氣閥，72-隔膜片，78-壓力輸入端口， 80-通氣端口， 138-壓力傳感器，140-放大器，142-微處理器單元，144-顯示器，200-可調(diào)節(jié)氣腔，202-校準旋鈕，204-中心軸，206-頂盤，208-栓子，210-袖套氣壓通道，212-可調(diào)節(jié)氣缸，213-0型圈，214-活塞，216-螺絲，218-彈簧， 220-傳感器，222-永久磁鐵，223-磁敏位置傳感器。
具體實施方式
如圖1所示，血壓計10包含一個連接到長形管14上端的頂部多出口通道體12。長形 管14的下端與底部多出口通道體18相連。通過頂部多出口通道體12中的一條多出口通 道空間20將長形管14的液體通道16與可調(diào)節(jié)的氣腔200相互連接。在不同海拔地方，通 過手動調(diào)節(jié)校準旋鈕202來調(diào)整可調(diào)節(jié)氣腔200內(nèi)空氣的體積。為保證血壓計10的精度， 要求對應于每一個大氣壓值，可調(diào)節(jié)氣腔200都有一個相應的體積與之對應。底部多出口通道體18與液缸38進行液體流通。無毒液體21存放在液缸38內(nèi)，用作 壓力指示。當被測壓力施加在液缸38內(nèi)的液體21上時，無毒液體21也被用來壓縮長形管 14組成的液體通道16和氣腔200內(nèi)的空氣。通氣孔位于長形管14的通氣支管19中，通過通氣管37與自動通氣閥68相連。為了 在血壓計非使用期間，周圍空氣與液體通道16里的空氣進行流通，自動通氣閥68通常是 打開的。自動通氣閥68的壓力輸入端口 78與液缸38和外部壓力源相連?？烧{(diào)節(jié)氣腔200用來壓縮空氣和作為基本的壓力源來抗衡施加在液缸38中的液體表面 的被測壓力?？烧{(diào)節(jié)氣腔200與多出口通道體的通道20，長形管14相互連通。在壓力測量 過程中，通過對液缸38中液體不斷施加壓力使長形管14中的液面上升，從而使長形管14， 多出口通道體20和可調(diào)節(jié)氣腔200中的空氣壓縮。長形管14按照液體平面的指示顯示壓 力值。血壓計10由一個大氣壓傳感器，帶存儲和計算功能的微處理器單元，LCD顯示部分組 成。前兩部分提供大氣壓變化信息和由大氣壓變化引起的壓力測量誤差，LCD將此信息顯 示給用戶。血壓計記憶與氣缸體積對應的安裝大氣壓。當血壓計所處海撥不同或天氣變化 引起大氣壓改變時，血壓計IO產(chǎn)生一個由大氣壓變化引起的壓力讀數(shù)誤差。這個誤差與大 氣壓的改變成比例。血壓計10首先記下當前大氣壓值，然后，它將當前的大氣壓與存儲在存儲器內(nèi)的安裝大氣壓進行比較，用二者的差值除以安裝大氣壓，并用百分比的形式提供 結果。這個由大氣壓改變產(chǎn)生的百分比與血壓計壓力測量誤差百分比一樣。用戶可以使用 這個數(shù)值去校準血壓計讀數(shù)，從而獲得所加壓力的準確測量值。需要注意的是，大氣壓變化的極性與血壓計讀數(shù)誤差的極性是相反的。比如，如果大 氣壓改變是負1%，血壓計的讀數(shù)就會是高于真實值1%。為了得到真實值，需要減去1%。 換句話說，當大氣壓誤差監(jiān)測器顯示-1%時，血壓計的讀數(shù)需要減去讀數(shù)的1%;同樣地， 當大氣壓誤差監(jiān)測器顯示+1%或1%時，血壓計的讀數(shù)需要加上讀數(shù)的1%。為使血壓計10能夠正確使用，它必須被恰當安裝。當血壓計10被制造出廠時， 一個 默認的安裝大氣壓被存儲在存儲器內(nèi)，調(diào)節(jié)氣缸內(nèi)氣體的體積使其對應于這個安裝大氣壓。 當血壓計10被安裝在一個新地點時，此時新地點的大氣壓值可能不同于默認的安裝大氣壓。 大氣壓傳感器檢測該新地點的大氣壓值，微處理器單元計算該安裝大氣壓與該新地點處的 大氣壓的差值百分比，并將此百分比作為誤差顯示在LCD上。血壓計10的校準是通過旋 轉(zhuǎn)校準旋鈕202來調(diào)節(jié)氣缸直到顯示器50顯示百分數(shù)誤差為0.0%。對應于每一個給定的氣 缸體積，都有一個相應的安裝大氣壓。在氣缸的體積調(diào)整過程中，相應的安裝大氣壓同時 被保存在微處理器的存儲單元中。在裝配時，可調(diào)節(jié)氣腔200上的校準旋鈕202連接到一個中心軸204上，裝配時二者 即被固定在一起。中心軸204上提供一個安裝O形圈213的位置，使得0形圈213能夠連 接頂盤206下側(cè)，在中心軸204和頂盤206之間形成一個密封腔。中心軸204是中空的， 可以使里面的螺絲216上下垂直移動。栓子208固定在中心軸204上，通過一個扁形鍵溝 與到螺絲216相連接。這樣做可以確保中心軸204和螺絲216—起旋轉(zhuǎn)，但是二者并不是 一個組成部分。螺絲216上的螺紋與可調(diào)氣缸212上的螺紋相嚙合，固定在頂部多通道體 12上。螺絲216的底端連接到一個活塞214上，使得當螺絲216逆時針旋轉(zhuǎn)時，能夠在可 調(diào)節(jié)氣缸212里提升活塞214;當螺絲216順時針旋轉(zhuǎn)時，能夠在可調(diào)節(jié)氣缸212里降低活 塞214。通過降低可調(diào)節(jié)氣缸212里面活塞214的位置，可調(diào)整氣腔200里面的氣體體積縮 小。通過提升可調(diào)節(jié)氣缸里面活塞214，可調(diào)整氣腔200里面的氣體體積增大。為了減少摩 擦力，將螺絲216固定到活塞214上，使得活塞不隨螺絲旋轉(zhuǎn)，只做垂直運行。氣腔通過 多通道體20連接到長形管的頂部。通過使用0形圈213,活塞214將可調(diào)氣缸212的壁密封。 為了限制氣缸內(nèi)受壓空氣從活塞214和可調(diào)氣缸212之間泄露出去，通過袖套氣壓，對活 塞214的后方施加壓力，使通過0形圈213上下兩側(cè)的壓力差很小。頂盤206提供一個連 通袖套壓力的裝置。袖套氣壓可通過可調(diào)節(jié)氣缸212上的袖套氣壓通道210到達活塞214的后方。袖套氣壓也可能通過螺絲216上的扁形鍵溝到達活塞214的后方。彈簧218將校 準旋鈕202和中心軸204都固定在頂盤206上。頂盤206固定在可調(diào)節(jié)氣缸212的頂部。 使用彈簧218的目的是，當降低校準旋鈕202以完成一個合適的調(diào)整時，幫助密封中心軸 204和頂盤206之間的0形圈213。中心軸204和頂盤206之間0形圈213的分開，減少 了0形圈213的磨損，并且減少了旋轉(zhuǎn)校準旋鈕202所要求的扭矩。旋轉(zhuǎn)度數(shù)是通過傳感 器220監(jiān)測，它是用校準旋鈕202的下側(cè)作為一次觸發(fā)。只要可測量氣腔200體積改變的 傳感器都可以使用。首選的方法是用一對光學傳感器與一個黑白兩色條信號旋轉(zhuǎn)單元組合， 檢測校準旋鈕202的旋轉(zhuǎn)的方向和數(shù)量。微處理器用輸入旋轉(zhuǎn)量，乘以存儲器中的一個校 準因子"E"將校準旋鈕202的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為安裝大氣壓的變化。"E"為每轉(zhuǎn)對應的毫米汞柱 壓力數(shù)，由公式E二Vx/A給出，其中，Vx=Ax*Pt是每轉(zhuǎn)對應的氣體體積，Ax是可調(diào)節(jié)氣 缸212的橫截面積，Pt是螺絲216的螺距，單位mm， A是體積到壓力的轉(zhuǎn)換因子，由波義 爾定律決定。圖2顯示校準系統(tǒng)的電子電路部分的結構框圖。壓力傳感器138檢測環(huán)境大氣壓并產(chǎn) 生壓力信號，放大器140將此信號放大，并將放大的信號送給內(nèi)置數(shù)/模轉(zhuǎn)換功能的微處理 器單元142，數(shù)據(jù)存儲在微處理器142中。模擬壓力傳感器138和放大器140，微處理器單 元的數(shù)/模轉(zhuǎn)換功能也可用一個數(shù)字傳感器模塊來代替實現(xiàn)，典型的產(chǎn)品是采用深圳惠貽華 普電子有限公司的HP03。兩個光學傳感器A和B向微處理器142發(fā)送信號，在微處理器 中信號被轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)數(shù)和方向信息，然后微處理器142用轉(zhuǎn)數(shù)和方向信息去確定安裝大氣壓 的改變。圖3a和圖3b顯示黑白兩色條信號旋轉(zhuǎn)單元，在圖1中校準旋鈕202的下側(cè)有標識。 用光學傳感器檢測旋轉(zhuǎn)。這個特別的模式是由八個黑條和八個白條相間隔組成，這種設計 可檢測到至少l/8轉(zhuǎn)的改變。依精度要求，可有其他黑白信號條的數(shù)目組合。在本裝置中， 有兩個傳感器，傳感器A和B，它們用以檢測旋轉(zhuǎn)的數(shù)量和方向。圖3c顯示順時針旋轉(zhuǎn)時，從校準旋鈕202的頂部看去，位于校準旋鈕202下側(cè)的校準 旋鈕202上兩個傳感器的輸出波形。tl點是檢測到傳感器A由黑色帶到白色帶，產(chǎn)生信號 上升沿的時刻，此時檢測傳感器B處于低電平。這也可從圖3a看出。運動首先被檢測到， 是當傳感器A先產(chǎn)生一個信號上升沿，此時檢測到傳感器B處于低電平。隨校準旋鈕202持續(xù)旋轉(zhuǎn)，檢測到傳感器A處于高電平狀態(tài)直到時刻t2，此時傳感器A出現(xiàn)信號下降沿， 傳感器B處于高電平狀態(tài)。這可從圖3b看出。此處，順時針轉(zhuǎn)動l/8轉(zhuǎn)。圖3d顯示當校準旋鈕202逆時針旋轉(zhuǎn)時兩傳感器的相應輸出波形。邏輯同上，不同的 是，這一次是當傳感器A產(chǎn)生信號上升沿時，在時刻t3，傳感器B是處于高電平狀態(tài)。當 傳感器A產(chǎn)生一個信號下降沿時，在時刻t4，傳感器B是處于低電平狀態(tài)。圖4顯示調(diào)節(jié)可調(diào)氣腔的流程圖。這個過程可以在顯示誤差比可接受值大的任何時候 執(zhí)行，旋轉(zhuǎn)校準旋鈕202即可重新調(diào)整氣腔體積。微處理器等待傳感器A的信號上升沿產(chǎn) 生， 一旦發(fā)生便表明校準旋鈕202在旋轉(zhuǎn)。為了確定旋轉(zhuǎn)的方向，微處理器檢測傳感器B 的狀態(tài)。如果傳感器B處于高電平，表明校準旋鈕202在進行逆時針旋轉(zhuǎn)，參見上述。如 果傳感器B處于低電平，表明校準旋鈕202在進行順時針旋轉(zhuǎn)。之后微處理器等待傳感器 A的信號下降沿產(chǎn)生。當傳感器A產(chǎn)生一個信號下降沿時，檢查傳感器B的狀態(tài)，如果傳 感器B的狀態(tài)沒有發(fā)生改變，這表明校準旋鈕202沒有完成一個完整的1/8轉(zhuǎn)，取而代之 的可以是向前轉(zhuǎn)了 1/16轉(zhuǎn)，然后又向后轉(zhuǎn)了 1/16轉(zhuǎn)，回到了傳感器A最初檢測到信號上升 沿的位置。如果傳感器B的狀態(tài)發(fā)生了改變，這表明校準旋鈕202完成了一個完整的1/8 轉(zhuǎn)。如果是逆時針旋轉(zhuǎn)，表明氣腔內(nèi)氣體體積在縮小，微處理器里存儲的安裝大氣壓增加E 的1/8倍(前已述及)。如果是順時針旋轉(zhuǎn)，表明氣腔內(nèi)氣體體積在增大，微處理器里存儲 的安裝大氣壓減少E的1/8倍。然后，微處理器采用改變后的安裝大氣壓和當前大氣壓來 計算血壓計的最新誤差百分比，計算結果顯示在LCD上。另外還有其他對可調(diào)節(jié)氣腔200內(nèi)空氣體積的改變，進行測量的方法。例如如圖5所 示，在活塞214的底部加入一個永久磁鐵222，在可調(diào)節(jié)氣腔200底部與永久磁鐵222對應 的位置加入一個磁敏位置傳感器223。微處理器142記錄下活塞214上的永久磁鐵222和磁 敏位置傳感器223在距離最遠和最近處，磁敏位置傳感器223中的磁敏電阻接受的永久磁 鐵222磁場強度的電信號和可調(diào)節(jié)氣腔200內(nèi)空氣體積，由此可以得到磁敏電阻接受的永 久磁鐵222磁場強度的電信號與可調(diào)節(jié)氣腔200內(nèi)空氣體積之間的關系式。則在當活塞214 上下移動時，帶動永久磁鐵222與磁敏位置傳感器223的距離產(chǎn)生改變，這樣磁敏位置傳 感器223中的磁敏電阻接受的永久磁鐵222磁場強度改變，距離遠磁場強度弱，由此微處 理器142可根據(jù)磁敏位置傳感器223中的磁敏電阻接受的永久磁鐵222磁場強度大小和可調(diào)節(jié)氣腔200內(nèi)空氣體積的關系計算在出活塞214在任何位置，可調(diào)節(jié)氣腔200內(nèi)的空氣 體積。圖6顯示校準系統(tǒng)的電子電路部分的結構框圖。壓力傳感器138檢測環(huán)境大氣壓并產(chǎn) 生壓力信號，放大器140將此信號放大，并將放大的信號送給內(nèi)置數(shù)/模轉(zhuǎn)換功能的微處理 器單元142，數(shù)據(jù)存儲在微處理器142中。模擬壓力傳感器138，放大器140，和微處理器 單元的數(shù)/模轉(zhuǎn)換功能也可用一個數(shù)字傳感器模塊來代替實現(xiàn)。磁敏位置傳感器223向微處 理器142發(fā)送電信號，然后微處理器142根據(jù)電信號與可調(diào)節(jié)氣腔200內(nèi)空氣體積之間的 關系式，去確定安裝大氣壓的改變。當用說明性的方案描述這項發(fā)明時，這個描述不限制在所解釋的有限的意義上。對說 明性方案的不同改造，及其它創(chuàng)造性的方案，對于掌握上述技術的人來說是顯然的。因此， 可以預期，任何改造或者具體化方案，都將落在本發(fā)明的真實范圍內(nèi)。
權利要求
1. 帶自動校準系統(tǒng)的無毒液柱血壓計，包括一個長形管；一個與上面所指的長形管的第一端相連的氣腔；一個與上面所指的長形管的第二端相連的液缸，液缸裝著無毒液體，可與外部壓力源相連；一個檢測上述血壓計周圍環(huán)境大氣壓的大氣壓傳感器；一個自動監(jiān)測上述氣腔體積的體積傳感系統(tǒng)；一個顯示上述血壓計的校準誤差的顯示器。
2. 根據(jù)權利要求1所述的帶自動校準系統(tǒng)的無毒液柱血壓計，其中，包括一個為調(diào)整上 述氣腔的體積的校準旋鈕。
3. 根據(jù)權利要求1所述的帶自動校準系統(tǒng)的無毒液柱血壓計，其中，所述的體積傳感系 統(tǒng)包括兩對用于檢測校準旋鈕旋轉(zhuǎn)方向和數(shù)量的紅外傳感器。
4. 根據(jù)權利要求1所述的帶自動校準系統(tǒng)的無毒液柱血壓計，其中，所述的體積傳感系 統(tǒng)由一個為獲得當前大氣壓的微控制器，計算相應于所述氣腔內(nèi)氣體體積的安裝大氣壓， 并根據(jù)所述的當前環(huán)境大氣壓和安裝大氣壓確定校準誤差。
5. 根據(jù)權利要求1所述的帶自動校準系統(tǒng)的無毒液柱血壓計，其中，所述氣腔包括用于 調(diào)節(jié)氣腔體積大小的氣缸活塞機構。
6. 根據(jù)權利要求5所述的帶自動校準系統(tǒng)的無毒液柱血壓計，其中，所述活塞連接位于 氣缸外的旋擰裝置。
7. 根據(jù)權利要求5所述的帶自動校準系統(tǒng)的無毒液柱血壓計，其中，所述體積傳感系統(tǒng) 包括磁敏位置傳感器部件和磁體材料部件，其中一個部件同步于活塞行程，另一個部件定 位于活塞行程之外且與前一個部件相對應的位置。
8. 根據(jù)權利要求7所述的帶自動校準系統(tǒng)的無毒液柱血壓計，其中，所述磁體材料部件 內(nèi)置于活塞中。
全文摘要
本發(fā)明提供一種帶自動校準系統(tǒng)的無毒液柱血壓計，包括一個長形管；一個與上面所指的長形管的第一端相連的氣腔；一個與上面所指的長形管的第二端相連的液缸，液缸裝著無毒液體，可與外部壓力源相連；一個檢測上述血壓計周圍環(huán)境大氣壓的大氣壓傳感器；一個自動監(jiān)測上述氣腔體積的體積傳感系統(tǒng)；一個顯示上述血壓計的校準誤差的顯示器。能夠使得用戶通過操作自動校準系統(tǒng)獲得更精確的血壓測量讀數(shù)。
文檔編號A61B5/022GK101278831SQ200810112090
公開日2008年10月8日 申請日期2008年5月21日 優(yōu)先權日2008年5月21日
發(fā)明者D·莫西爾, K·威廉姆斯, 云 徐, 陳云權 申請人:普立思勝醫(yī)療技術(北京)有限公司