電子臺式水銀血壓計的製作方法

2023-07-06 04:58:06

專利名稱：電子臺式水銀血壓計的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種測量人體血壓的電子臺式水銀血壓裝置。
目前，人體血壓測量一般所用的臺式水銀血壓計，符合國家GB3053－82《臺式血壓計》標準。它的使用方法是，把臂帶綁在上臂上，將聽診器的胸件塞入放在肘部肱動脈上，通過擠壓橡膠球，使臂帶充氣，同時使水銀柱上升，當柱高超過收縮壓20～30mmHg時，停止充氣，打開回氣閥門放氣，水銀柱下降，從聽診器中第一次聽到搏動聲時的水銀柱高即為收縮壓，繼續放氣，直到搏動聲剛好消失時的水銀柱高即為舒張壓。這種血壓計的優點是度量精確，穩定耐用，缺點是使用時必須配合聽診器去測聽搏動信號，才能測得血壓數值，因而比較麻煩，特別是一般人測量自身的血壓就很困難。作為其改進的第一種形式為電子數字血壓計，雖操作方便，並用數字顯示血壓數值，但需定期校正，且價格昂貴，約為普通臺式血壓計的10倍，不利於普及，若要降低價格會使儀器穩定性降低。作為其改進的第二種形式為電子臺式水銀血壓計，如CN213287Y提供了一種不用聽診器的血壓脈搏助讀器，其信號處理電路靈敏度較低，抗幹擾能力不強。
本實用新型的基本目的是，提供一種靈敏度較高，抗幹擾能力較強的，性能價格比較高的電子臺式水銀血壓計。
實現本實用新型的基本目的的技術方案－－基礎技術方案是，以現有水銀臺式血壓計為基本裝置，增加壓電陶瓷傳感器，電子血壓檢測器及電子顯示器，壓電陶瓷傳感器設在臂帶之中，電子血壓檢測器固定在臺式血壓計外殼內，電子顯示器固定在臺式血壓計上，壓電陶瓷傳感器的輸出通過導線與電子血壓檢測器的輸入相連，電子血壓檢測器的輸出接電子顯示器的輸入，其特徵在於，電子血壓檢測器的電路由阻抗變換器，具有釋抑功能的有源帶通濾波器，集成比較電路，正反饋電路及顯示電路組成，壓電陶瓷傳感器以壓電陶瓷片為所接收搏動信號的輸入及電信號輸出的變換器，通過導線接阻抗變換器的輸入，阻抗變換器的輸出接具有釋抑功能的有源帶通濾波器的輸入，具有釋抑功能的有源帶通濾波器的輸出接集成比較電路的輸入，集成比較電路的輸出接顯示電路的輸入，顯示電路的輸出接電子顯示器，在集成比較電路與具有釋抑功能的有源帶通濾波器之間設有正反饋電路，上述的具有釋抑功能的有源帶通濾波器的電路組成是，在集成運放有源帶通濾波器的集成運放的反饋輸出端的電阻與地之間串接一電解電容，該電解電容稱為釋抑電容。
本實用新型開始工作時，壓電陶瓷傳感器銅基片一面朝向手臂，當臂帶中的壓力等於收縮壓時，傳感器接收到搏動信號並轉換成電壓信號，該電壓信號通過阻抗變換電路變成電流信號，該電流信號通過集成運放有源帶通濾波器後，濾去所選頻帶外的電流信號，放大所選頻帶內的電流信號並輸出電壓信號，該電壓信號是以搏動信號為主要成分的電壓信號，簡稱頻帶內電壓信號，頻帶內電壓信號通過集成比較電路時，使比較電路輸出電壓的狀態翻轉，該輸出電路分兩路，一路接顯示電路，該電壓信號通過顯示電路使電子顯示器工作，輸出顯示信號。另一路通過正反饋電路使集成運放有源帶通濾波器的輸出電壓轉入並保持為抑制狀態；與此同時，釋抑電容開始充電，當電壓升至使有源帶通濾波器集成運放反相輸入端的注入電流大於正向輸入端的注入電流時，集成運放輸出電壓狀態翻轉，成為釋放狀態，恢復至初始狀態等待下一次的搏動信號；當下一次搏動信號到來時，重複上述過程。當臂帶中的壓力小於舒張壓時，因傳感器接收不到搏動信號，電子顯示器不再顯示，當顯示信號剛消失時的水銀柱高的讀數即為舒張壓。從而實現了本實用新型的目的。
上述阻抗變換器是源極跟隨阻抗變換器或射極跟隨阻抗變換器；具有釋抑功能的有源帶通濾波器所使用的運算放大器是電流輸入型集成運算放大器或電壓輸入型集成運算放大器，集成比較電路是具有一級集成運放或二級集成運放的比較放大電路；正反饋電路是由單一的反饋電阻組成的正反饋電路或由隔離二極體及反饋電阻串接組成的正反饋電路；顯示電路是電子聲顯示電路或電子光顯示電路或電子聲光顯示電路；電子顯示器是蜂鳴器或發光二極體或同時具有蜂鳴器、發光二極體。
本實用新型的進一步目的是，提供一種靈敏度更高的電子臺式水銀血壓計。
實現這一進一步目的的技術方案是，在上述技術方案的基礎上，對通用壓電陶瓷傳感器進行改進，即，將圓形壓電陶瓷片與銅基片的直徑比例由1520改變為1527±2，壓電陶瓷片的直徑為12～18mm。
本實用新型壓電陶瓷傳感器還可增加一桶狀圓柱形外殼，銅基片固定連接在外殼開口處的端面上，與銅基片固定連接在一起的壓電陶瓷片設置在外殼的腔內。
本實用新型壓電陶瓷傳感器的銅基片的外側還可再增加一圓形彈性絕緣層，該絕緣層固定貼在銅基片的外表面。
本實用新型將壓電陶瓷片與銅基片的直徑比例改變後，克服了壓電陶瓷片直徑偏小時，低頻響應差的弱點，同時也克服了直徑偏大時高頻響應差的毛病。通用壓電陶瓷蜂鳴器的規格有兩種，一種是壓電陶瓷片直徑為15mm，銅基片直徑為20mm；另一種是壓電陶瓷片直徑為20mm，銅基片直徑為27mm；後者高頻響應較差，前者因銅基片直徑較小故壓電靈敏度較差，而本實用新型壓電陶瓷傳感器的銅基片大小合適，壓電陶瓷片傳感靈敏度較高。從而實現了本實用新型的進一步目的。
當本實用新型的壓電陶瓷傳感器增加一個外殼時，選擇適當的外殼深度，可與搏動信號產生諧振，因而進一步提高了傳感靈敏度。
本實用新型的壓電陶瓷傳感器再增加一層彈性絕緣層後，增加了接收搏動信號的接觸面積，從而使傳感靈敏度更高，因此進一步實現了本實用新型的進一步目的。
本實用新型的又一進一步目的是，提供一種當工作電源低於正常工作電壓時，能發出報警顯示信號的電子臺式水銀血壓計。
實現該又一進一步目的的技術方案是，在基礎技術方案的基礎上，在電子血壓檢測器的電路中，增加電源低壓告警電路，電源線接電源低壓告警電路的輸入，電源低壓告警電路的輸出與集成比較電路的輸出並接在顯示電路的輸入端，電源低壓告警電路的組成是，兩隻電阻串接而成為電源電壓取樣電路，其中的一隻電阻的外端接電源線，另一隻電阻的外端接地，兩電阻中間引出一導線接電晶體放大電路的電晶體的基極，電晶體的集電極為輸出極，接一隻隔離二極體，隔離二極體的輸出接顯示電路的輸入。當電源電壓低於預定值時則產生報警。從而實現了本實用新型的又一進一步目的。
本實用新型具有積極的效果(1)抗幹擾能力強。在釋放期間，本實用新型的集成運放有源帶通濾波器具有選擇頻率的功能。因為增加了釋抑電容和正反饋電路，故在抑制狀態期間，可以抑制所有信號並保持釋放狀態期間內輸入的搏動信號。(2)靈敏度高。本實用新型的高靈敏度由兩方面疊加而成。一是傳感靈敏度高；二是由於存在正反饋電路，在釋放期間，只要有搏動信號，比較電路就能轉入並保持抑制狀態；在釋放開始至搏動電信號到來時，只要保證阻止頻帶內雜質信號即可，因而在設置集成比較電路的比較電位差時可設置得較低，從而進一步提高了靈敏度。(3)本實用新型除保持原有臺式水銀血壓計的讀數準確、穩定的優點外，還具有使用方便的特點，不需聽診器即可由電子顯示器顯示的提示信號再對照水銀柱高讀出收縮壓和舒張壓的數值，即適合專業人員使用，也適合普通人員使用。本實用新型成本約為普通臺式血壓計的一倍，是電子數字血壓計價格的五分之一，因而具有較高的性能價格比。


圖1為本實用新型的結構示意圖。
圖2為本實用新型電子血壓檢測器的方框圖。
圖3為本實用新型壓電陶瓷傳感器的一種結構示意圖。
圖4為圖3的A－A剖視圖。
圖5為本實用新型壓電陶瓷傳感器的另一種結構示意圖。
圖6為本實用新型電子血壓檢測器電路的電原理圖。
以下結合實施例和應用例對本實用新型作進一步詳細說明。
實施例1、由
圖1、圖2、圖3、圖4和圖6，(1)為臺式水銀血壓計，(2)為壓電陶瓷傳感器，(3)為電子血壓檢測器，(4)為電子顯示器，(5)為電子血壓檢測器的上蓋，(6)為導線。
將直徑為15mm的圓形壓電陶瓷片(21)與直徑為27mm的圓形銅基片(22)粘結在一起，製得傳感片，將傳感片粘在直徑與銅基片相適的深度為5mm的塑料桶狀圓柱形外殼的開口處的一端，有壓電陶瓷片的一面置於外殼的腔內，便得到壓電陶瓷傳感器(2)，將壓電陶瓷傳感器(2)縫在臂帶(12)之中，有銅基片(22)的一面朝外。將電子血壓檢測器(3)固定在外殼(18)內，電子血壓檢測器上蓋(5)固定在外殼(18)上、在電子血壓檢測器(3)的上方；電子聲光顯示器為發光二極體LED1及蜂鳴片FM，發光二極體LED1和蜂鳴片FM固定在電子血壓檢測器上蓋(5)上，壓電陶瓷傳感器的輸出壓電陶瓷片(21)通過導線(6)與源極跟隨阻抗變換器(31)的輸入相連，具體元件的電連接，由電連接網絡表(表1)給出
表1電連接網絡表
表中每一對圓括號之間為一個網絡，前括號後的第一行為網絡名稱，在同一網絡內各元件的一隻腳連接在一起；從第二行開始到後括號前，每一行都分別表示一個元件的一隻腳。xxx－1表示1腳，xxx－2表示2腳。與電原理圖相對照，電解電容正極為1腳，負極為2腳，晶體三極體B為基極，C為集電極，E為發射極，場效應管G為柵極、S為源極、D為漏極，二極體K為負極、A為正極。其餘元件的腳在元件下方或在元件左方為1腳，元件的腳在元件的上方或在元件的右方為2腳。各元件型號參數選擇是BG1為N溝道結型場效應管、型號為K30A，U1為電流輸入型集成四運放，型號為LM3900，電解電容C4參數為2.2uF，設定電路釋抑時間為300ms，可變電位器的數值根據設定的釋抑時間選擇；有源帶通濾波器各元件參數以有源帶通濾波器中心頻率為33Hz進行選擇，其餘元件的參數為一般通常的數值。
實施例2、由
圖1、圖2、圖5和圖6，其餘同實施例1，不同之處在於，在銅基片(22)外表面固定粘接有一層厚度為1mm，形狀與銅基片相似的矽橡膠(24)。
應用例由1、圖2、圖5和圖6，取實施例2所得的本實用新型，在測人體血壓時，把臂帶(12)綁在上臂上，具有壓電陶瓷傳感器(2)的一面朝內，通過擠壓橡膠球(11)，使臂帶(12)中的橡膠袋充氣，同時使示值管(15)中的水銀柱上升，根據標尺(16)的示值，當柱高超過被測者通常收縮壓20～30mmHg時，開始放氣，當橡膠袋中的壓力等於收縮壓時，壓電陶瓷傳感器的壓電陶瓷片(21)接收到肱動脈的搏動信號，並轉換成電信號，該電信號經過導線(6)輸入到源極跟隨阻抗變換器(31)的結型場效應管BG1的柵極，當輸入負脈衝時，由BG1將電壓信號轉換成負向電流信號，從源極輸出。該負向電流信號通過具有釋抑功能的有源帶通濾波器(32)。經其中的中心頻率為33Hz、3dB帶寬約為10Hz的集成運放有源帶通濾波器(321)後，濾去所選頻帶外的電流信號，保留並倒相放大所選頻帶內的電流信號成為電壓信號輸出，該電壓信號是以搏動電壓信號為主要成分的電壓信號，為正電壓，簡稱頻帶內電壓信號，頻帶內電壓信號通過集成比較電路(33)時，使集成比較電路(33)的集成運放U1C的輸出電壓狀態翻轉成高電平。該輸出電壓分兩路，一路接顯示電路(35)BG2的基極，BG2飽和導通，使接在BG2發射極的發光二極體LED1發光，表示此時有搏動信號。BG2的集電極變為低電平，使D2截止，故使RC音頻振蕩器自由振蕩，壓電陶瓷蜂鳴器FM發出聲音。另一路通過正反饋電路(34)的隔離二極體D1及電阻R6，使集成運放有源帶通濾波器(321)的輸出電壓轉入並保持為高電平的抑制狀態，而U1C的輸出(9腳)電壓狀態仍保持高電平，LED1繼續發光，FM繼續發聲。此時組成RC電路(322)的釋抑電容C4開始充電，C4正極電壓逐漸升高，當電壓升至使集成運放U1A的反相輸入端(3腳)的注入正向電流大於同相輸入端(2腳)的注入正向電流時，U1A輸出端(4腳)的電壓狀態由高電平翻轉為低電平。該低電平使集成比較電路(35)的U1C輸出(9腳)翻轉為低電平，使LED1停止發光，FM停止發聲，U1C輸出的低電平也使D1截止，此時電容C4的電位高於U1A輸出端(4腳)的電位，故C4通過U1A的輸出端放電至C4端電壓等於U1A輸出端的電壓為止，此時電路處於釋放狀態，U1A等待下一次搏動信號的到來。
當下一次搏動信號到來時，電路重複上述過程，使LED1發光，FM發聲，連續的搏動信號，使LED1閃爍發光，FM持續間斷性發聲。
隨著臂帶(12)內橡膠袋中的氣體逐漸放出，當壓力小於舒張壓時，因傳感器(2)接收不到搏動信號，故電子聲光顯示器(4)不再顯示。當聲光剛消失時的水銀柱高的讀數即為舒張壓。
本實用新型開機時，若電源電壓低於預定電壓，則取樣電壓不能使BG3保持飽和狀態，故BG3集電極電壓升高，使D3導通，從而致使顯示電路(35)工作，LED發光，FM發聲，告警電源電壓低於預定值。可有效防止因電源電壓過低而使電路工作點偏移致使血壓測量不準確的問題。
權利要求1.一種電子臺式水銀血壓計，具有臺式水銀血壓計(1)，壓電陶瓷傳感器(2)，電子血壓檢測器(3)及電子顯示器(4)，壓電陶瓷傳感器(2)設在臂帶(12)之中，電子血壓檢測器(3)固定在外殼(18)內，電子顯示器(4)固定在臺式水銀血壓計(1)上，壓電陶瓷傳感器(3)的輸出通過導線(6)與電子血壓檢測器(3)的輸入相連，電子血壓檢測器(3)的輸出接電子顯示器(4)的輸入，其特徵在於，電子血壓檢測器(3)的電路由阻抗變換器(31)、具有釋抑功能的有源帶通濾波器(32)、集成比較電路(33)、正反饋電路(34)及顯示電路(35)組成，壓電陶瓷傳感器(2)以壓電陶瓷片(21)為所接收搏動信號的輸入及電信號輸出的變換器，通過導線(6)接阻抗變換器(31)的輸入，阻抗變換器(31)的輸出接具有釋抑功能的有源帶通濾波器(32)的輸入，具有釋抑功能的有源帶通濾波器(32)的輸出接集成比較電路(33)的輸入，集成比較電路(33)的輸出接顯示電路(35)的輸入，顯示電路(35)的輸出接電子顯示器(4)，在集成比較電路(33)與具有釋抑功能的有源帶通濾波器(32)之間設有正反饋電路(34)；所述的具有釋抑功能的有源帶通濾波器(32)的電路組成是，在集成運放有源帶通濾波器(321)的集成運放的反饋輸出電阻與地之間串接一電解電容。
2.根據權利要求1所述的電子臺式水銀血壓計，其特徵在於，所述的阻抗變換器(31)是源極跟隨阻抗變換器或射極跟隨阻抗變換器；所述的具有釋抑功能的有源帶通濾波器(32)所使用的運算放大器是電流輸入型集成運算放大器或電壓輸入型集成運算放大器；所述的集成比較電路(33)是具有一級集成運放或具有二級集成的比較放大電路；所述的正反饋電路是單一的反饋電阻組成的正反饋電路或由隔離二極體及反饋電阻串接組成的正反饋電路；所述的顯示電路(35)是電子聲顯示電路或電子光顯示電路或電子聲光顯示電路；所述的電子顯示器(4)是蜂鳴器或發光二極體或同時具有蜂鳴器、發光二極體。
3.根據權利要求1或2所述的電子臺式水銀血壓計，其特徵在於所述的壓電陶瓷傳感器(2)的壓電陶瓷片(21)與銅基片(22)的形狀為圓形，它們的直徑比例為1527±2，壓電陶瓷片(21)的直徑為12～18mm。
4.根據權利要求3所述的電子臺式水銀血壓計，其特徵在於，所述的壓電陶瓷傳感器(2)有一外殼(23)，該外殼的形狀為桶形圓柱面，銅基片(22)固定在外殼開口處的端面上，與銅基片(22)固定連接在一起的壓電陶瓷片(21)設置在外殼(23)的腔內。
5.根據權利4所述的電子臺式水銀血壓計，其特徵在於，所述的壓電陶瓷傳感器(2)的銅基片(22)的外側固定貼有一層彈性絕緣層(24)。
6.根據權利要求1或2所述的電子臺式水銀血壓計，其特徵在於，所述的電子血壓檢測器(3)的電路具有電源低壓告警電路(36)，電源線接電源低壓告警電路(36)的輸入，電源低壓告警電路(36)的輸出與集成比較電路(33)的輸出並接在顯示電路(35)的輸入端，電源低壓告警電路(36)的組成是，串接而成為電源電壓取樣電路的兩電阻中的一隻電阻的外端接電源線，另一電阻的外端接地，兩電阻中間引出一導線接電晶體放大電路的電晶體的基極，電晶體的集電極為輸出極，接一隔離二極體，隔離二極體的輸出接顯示電路(35)的輸入。
專利摘要本實用新型涉及一種電子臺式水銀血壓裝置。由臺式水銀血壓計，壓電陶瓷傳感器，電子血壓檢測器，電子顯示器等組成。採用高靈敏度的傳感器，通過導線將搏動信號輸入由阻抗變換器、具有釋抑功能的有源帶通濾波器、集成比較電路及正反饋電路組成的電子血壓檢測器電路，由電子聲光顯示器提示，通過水銀血壓計讀出血壓值。測血壓時抗幹擾能力強，靈敏度高，讀數準確穩定，操作簡便。有較高性能價格比，可對電源低壓告警。
文檔編號A61B5/022GK2189903SQ94241860
公開日1995年2月22日 申請日期1994年5月17日 優先權日1994年5月17日
發明者周國方, 陶亦軍 申請人:周國方, 陶亦軍