醫用電子壓力表的製作方法

2023-05-10 00:15:26

專利名稱：醫用電子壓力表的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種醫用電子壓力表。
背景技術：
隨著社會不斷發展，不僅科技領域不斷擴大，環境汙染也在不斷的擴張，近些年來 呼吸道疾病的發病率越來越低齡化、群體化。病原也不再是單純的人類，更多的出現了禽 流感、H1N1等變異性很強的呼吸疾病。老式的呼吸檢測設備本身就存在體積重大，移動不 方便，重複使用等多種弊端，其機器本身所帶的儀器儀表也時常出現產品陳舊、系統老化、 操作繁雜等一系列影響使用效果的問題。 一次性使用呼吸機上市對搶救病人起了很大的作 用，但一次性呼吸機和供氧管之間易發生一些問題，如供氧管被不經意擠壓或脫離輸氧裝 置，而且不可對氣體壓力及呼吸次數進行實時監控。因此，操作簡便，數據精準，體積小巧的 醫用電子儀器需要更快的發展更新。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種醫用電子壓力表，不僅可以幫助減少一次性呼吸機
和供氧管之間發生的任何問題，而且可對氣體壓力及呼吸次數進行實時監控。 本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現 —種醫用電子壓力表，包括上殼體、下殼體和電路板，其中，所述電路板設於上殼 體與下殼體之間，電路板上設有主控制器，電路板與上殼體之間設有背光板，背光板與上殼 體之間且在背光板的正上方設有液晶顯示器，背光板與液晶顯示器均與設於電路板上的主 控制器電連接；所述上殼體的上表面設有與所述液晶顯示器相對應的透明視窗、透明視窗 的一側設有切換按鈕和蜂鳴器，切換按鈕通過按鍵電路與主控制器電連接，蜂鳴器直接與 主控制器電連接；所述下殼體的底部設有電池殼體，電池殼體內設有電源電路；所述主控 制器還電連接有LED指示燈和運算放大電路，運算放大電路分別與溫度補償電路、設於下 殼體內部的壓力傳感器電連接。 本實用新型的有益效果為實現了一機多用的功能，外形小巧，攜帶方便，便於使 用，可協助醫護人員隨時對急救設備及病人進行實時監控護理。

圖1是本實用新型實施例所述醫用電子壓力表的結構示意圖； 圖2是本實用新型實施例所述醫用電子壓力表的主視圖； 圖3是圖2的A-A剖視圖； 圖4是本實用新型實施例所述醫用電子壓力表的原理框圖； 圖5是本實用新型實施例所述醫用電子壓力表的電源電路原理圖； 圖6是本實用新型實施例所述醫用電子壓力表的按鍵電路原理圖； 圖7是本實用新型實施例所述醫用電子壓力表的液晶顯示器驅動原理圖；[0014] 圖8是本實用新型實施例所述醫用電子壓力表的檢測電路原理圖； 圖9是本實用新型實施例所述醫用電子壓力表的指示部分原理圖。
圖中 1、上殼體；101、背光板；102、液晶顯示器；103、透明視窗；104、切換按鈕；105、蜂 鳴器；2、下殼體；201、壓力傳感器；202、零度調節；3、電路板；4、按鍵電路；5、電池殼體； 501、電源電路；6、 LED指示燈；7、運算放大電路；8、補償電路。
具體實施方式如圖1-4所示，本實用新型實施例所述的醫用電子壓力表，包括上殼體1、下殼體2 和電路板3，其中，所述電路板3設於上殼體1與下殼體2之間，電路板3上設有主控制器 301，電路板301與上殼體1之間設有背光板101，背光板101與上殼體1之間且在背光板 101的正上方設有液晶顯示器102，背光板101與液晶顯示器102均與設於電路板3上的主 控制器301電連接；所述上殼體1的上表面設有與所述液晶顯示器102相對應的透明視窗 103、透明視窗103的一側設有切換按鈕104和蜂鳴器105，切換按鈕104通過按鍵電路4與 主控制器301電連接，蜂鳴器105直接與主控制器301電連接；所述下殼體2的底部設有電 池殼體5，電池殼體5內設有電源電路501 ;所述主控制器301還電連接有LED指示燈6和 運算放大電路7，運算放大電路7分別與溫度補償電路8、設於下殼體2內部的壓力傳感器 201電連接。 所述主控制器31採用美國Freescale公司生產的8位微控制器MC9RS08KA8RM。 該單片機內置了 8路10位A/D轉換器、兩個定時器、4路P麗輸出。在實施例中，使用了三 路A/D轉換，分別對氣壓、當前溫度、電池電壓進行採樣，用以實現氣體壓力檢測，溫度補償 和電池電壓檢測。 所述電源電路501採用日本Torex公司生產的XC9111C501MR和XC6206P362MR。 XC9111C501MR的作用是把兩節AAA電池的3V電壓升壓至5V，作為主電源為壓力傳感器 201，運算放大電路7及後續電路供電。而XC6206P362MR的作用是將5V的主電源降壓至 3. 6V，為主控制器301及液晶顯示器102供電。 所述壓力傳感器201採用臺灣全磊公司生產的US-9111-001-S，或美國Freescale 公司生產的MPX2300DT1，壓力傳感器201採用5V電壓供電方式，並將檢測到的壓力值轉換 成電信號輸出。 所述運算放大電路7使用美國Microchip公司生產的MCP6004TISL四運放晶片， 壓力傳感器201檢測到壓力後，將輸出與該壓力值相對應的電信號，此電信號輸入到運算 放大電路7，並經過運算放大電路7將信號放大後，輸出至主控制器301，並由主控制器301 完成相應的計算後，將數據輸出到液晶顯示器102進行顯示。 本實用新型所述的醫用電子壓力表的整機工作原理為 1、供電採用兩節AAA電池為主工作電源，電池的連接方式為串聯。因此，主工作 電源的電壓應為3V。 2、電壓等級變換如圖5所示，由於採用電池供電，隨著電池中存儲的電量的減 少，主供電電源的供電電壓是不穩定的，同時很多器件是不能工作在3V電源下的，為此設 計了專用的電源電路501 。接通主電源後，電源電路501首先將電壓升至5V， 5V電源將為壓力傳感器201及運算放大電路7供電。同時，在5V的基礎上，通過降壓器，將5V降至3. 6V，
為主控制器301，液晶顯示器102，按鍵電路4，等其他外圍電路供電。由於採用了這樣的供
電方式，在電池能量下降到不能維持工作之前，即使電池電壓發生變化，5V和3. 6V電源都
是穩定的，這樣就保證了醫用電子壓力表的檢測精度及其工作的穩定性。 3、按鍵電路4 :上殼體1的上表面設有切換按鈕104，這是一個多功能的按鈕，該
切換按鈕104可以實現開機，顯示內容轉換，關機功能。而這些功能都是由按鍵電路4實現
的，如圖6所示。 由圖6可以看出，在安裝好電池後，由於T1不導通，所以電池電壓VBAT是建立不 起來的；當按下按鍵K1即切換按鈕104後，電池通過按鍵K1，二極體D1，電阻R3給電容C1 充電；當電容C1充電完成後，無論按鍵是否還處於按下狀態，都不會在向Cl充電，而這時， Cl通過電阻R2向三極體T2的基極放電，使得三極體T2導通，T2導通後Tl就導通，這時電 池會給後面的電路提供暫時的電源，主控制器301開始工作。在主控制器301上電復位後， 第一個要做的工作就是使連接二極體D4和R8的I/O 口置成高電平，這個高電平通過電阻 R8，二極體D2，電阻R2使三極體T2保持導通狀態。而由於三極體T2保持了導通狀態，Tl 就會保持導通，這樣整個設備的工作電源就建立起來了 。 在設備進入正常工作狀態後，再按下按鍵Kl，由電池輸出的電流會通過按鍵Kl， 電阻R5流入三極體T3的基極。這時，連接三極體T3和電阻R7的I/O 口會出現低電平，這 個低電平信號將作為按鍵按下信號輸入到主控制器301中。主控制器301會知道有按鍵按 下了，這時主控制器301將按照程序，完成相應的操作。 當按鍵長時間按下時，主控制器在檢測到有按鍵按下，如果這個按鍵按下信號保 持3秒以上，連接二極體D4和電阻R8的I/O 口會輸出低電平。這時，雖然電容C1已經充 滿電了，但是由於這時已經沒有注入到三極體T2基極中的電流。因此，三極體T2關斷，而 T2的關斷又會導致T1的關斷，這樣，設備下電過程完成。 二極體D3和電阻R4是給電容Cl提供一個放電迴路，用以保證在斷電後，Cl可以 充分放電。這樣就可以保證下一次的正常開機。 4、液晶顯示器104 :採用了無驅動器的液晶，兩位段碼顯示的液晶玻璃，其顯示驅 動方式為主控制器1/0 口直接驅動。這樣做，節省了液晶驅動器，使產品的製造成本大幅下 降，如圖7所示。 利用主控制器3011/0 口具有三態輸出的特性，將PBO到PB3作為COM 口 ，將PB4 到PB7作為SEG 口，以動態掃描的方式，對液晶顯示器進行驅動。 為了使液晶的每條COM線和SEG線兩端所施加的電壓的平均值為零，PBO到PB3將
周期性地輸出階梯波。當PBO到PB3輸出高電平時，COM線為高電平；當PBO到PB3輸出低
電平時，COM線為低電平；當PBO到PB3被置為輸入狀態時，主控制器相應的I/O 口為高阻
狀態，這時通過電阻分壓，使COM線得到VCC/2的電壓，從而產生了掃描階梯波。 因為PBO到PB3是單線掃描的，所以只要使PB4到PB7輸出相應的數據，即可完成
液晶顯示器的顯示驅動。 5、檢測電路部分檢測電路由壓力傳感器201、零點調節202、補償電路8、運算放 大電路7這幾部分組成。主要功能是調節壓力傳感器及運算放大器的零點，完成氣體壓力 的檢測，完成環境溫度對壓力傳感器影響的補償，完成電池電壓的檢測，如圖8所示。[0036] 由圖8可以看出，電阻R1， R2，運算放大器U2A組成基準電路，因為R1 二R2，所以 U2A將輸出一個1.8V的電壓。這個電壓將作為整個檢測電路的基準參考電壓。由於設置了 參考電壓，因此，檢測電路可以檢測出負值。 Pl為壓力傳感器201，通過兩級放大得到一個和壓力相對應的電壓值。由於第一 級為差動放大，所以可以將第一級的輸出信號提高到參考電壓附近。第二級為運算放大，將 壓力傳感器的輸出信號放大到主控制器A/D轉換的量程範圍內，主控制器301的A/DO 口將 完成氣體壓力的檢測。 RT為熱敏電阻，由R9， RIO， RT， Rll組成一個不平衡電橋，並通過放大器U2D完成 對環境溫度的檢測。由於RT是一個非線性器件，因此溫度所對應的電壓輸出信號也是非線 性的。為保證正確的溫度補償，環境溫度的現行校正完全有軟體完成，主控制器301的A/D2 口完成環境溫度的檢測。主控制器的A/D1 口完成電池電壓的檢測。 6、輔助及指示部分這部分由背光板101、 LED指示燈6、蜂鳴器105三部分組成， 如圖9所示。 由於本實用新型實施例所述的醫用電子電壓表採用的是液晶顯示器，所以一定要 設計背光，從而保證其全天候使用。圖9中Dl、 D2、 D3為發光二極體，其中Dl用於點亮背 光。由於是電池供電的，所以節省電能是設計的關鍵。為此，利用了主控制器具有P麗(脈 衝寬度調節)輸出的這一特性。使主控制器的I/0口PA1輸出一個佔空比為1 : 4，頻率為 5KHz的波形，用於驅動發光二極體D1，從而達到點亮背光且節電的效果。D2為超量程指示 燈，當氣體壓力小於0釐米水柱，或高於60釐米水柱，或呼吸次數小於8次時，該指示燈會 按照0. 5秒點亮，1秒熄滅的方式不停地閃爍，以提示用戶目前出現了危險狀況。D3為電池 電壓低指示燈。當主控制器檢測到電池電壓不足時，該指示燈會按照0. 5秒點亮，1秒熄滅 的方式不停地閃爍，以提示用戶需要立即更換電池。 R4、R5、C1、Q1、BELL組成了聲音提示電路。電路中R4和Cl組成了一個低通濾波 器，用以抑制蜂鳴器鳴叫時產生的高頻幹擾，保證其他電路的正常工作。主控制器的I/O 口 PA4輸出一個佔空比為1 : 2，頻率為2500Hz的波形，通過三極體Ql驅動蜂鳴器BELL鳴叫。 無論是那種檢測值超出設定範圍，在光提示的同時，蜂鳴器會按照1秒鳴叫，1.5秒靜音的
方式發出聲音報警信息。 具體使用時，安裝好電池，按下切換按鈕104後，進入正常工作狀態。默認顯示為 當前壓力值。再次按下切換按鈕104後，立即切換到呼吸次數顯示。再按下切換按鈕104， 又回到當前壓力值的顯示。在正常工作時，每按下一次切換按鈕104，液晶顯示器102就會 在當前壓力值和呼吸次數之間切換。 當檢測到當前壓力值小於0cmH20時，液晶顯示器102上顯示"LL"。當檢測到當前 壓力值大於60cmH20時，液晶顯示器102顯示"HH"。同時，在當前壓力值超出量程範圍時， 或管道中氣體壓力沒有變化時，報警指示燈即LED指示燈6會不停地閃爍，並且伴有蜂鳴器 105的鳴響，用以提示使用者有危險情況發生。 在檢測當前氣體壓力的同時，會對電池電壓進行實時檢測。當發現電池電壓低到 不能為此設備正常工作時，"電池電壓低指示燈"即LED指示燈6會不停地閃爍，同時蜂鳴器 105鳴響，提示用戶及時更換電池。 當按下切換按鈕104並保持3秒鐘以上時，會自動下電。[0046] 產品檢測範圍 a)壓力測量範圍0cmH20 99cmH20。檢測精度小於5%。 b)呼吸次數測量範圍8次/分 60次/分。呼吸計算方法為壓力差不少於6cm H20.檢測精度小於0. 5次/分。 c)電池電壓測量範圍1. 6V 3. 6V。 檢測精度小於50mV。 產品的報警模式 a)事件報警當呼吸次數低於8次/分，需要報警. b)啟動報警時間3秒 c)電池電壓低報警當檢測到電池電壓低於2. 5V時，需要報警。 產品的使用環境 a)環境溫度-30°C 60°C 。 b)相對溼度99X。 C)大氣壓力自適應。 d)倉儲溫度-40。C 75。C 。
權利要求一種醫用電子壓力表，包括上殼體(1)、下殼體(2)和電路板(3)，所述電路板(3)設於上殼體(1)與下殼體(2)之間，其特徵在於電路板(3)上設有主控制器(301)，電路板(3)與上殼體(1)之間設有背光板(101)，背光板(101)與上殼體(1)之間且在背光板(101)的正上方設有液晶顯示器(102)，背光板(101)與液晶顯示器(102)均與設於電路板(3)上的主控制器(301)電連接；所述上殼體(1)的上表面設有與所述液晶顯示器(102)相對應的透明視窗(103)、透明視窗(103)的一側設有切換按鈕(104)和蜂鳴器(105)，切換按鈕(104)通過按鍵電路(4)與主控制器(301)電連接，蜂鳴器(105)直接與主控制器(301)電連接；所述下殼體(2)的底部設有電池殼體(5)，電池殼體(5)內設有電源電路(501)；所述主控制器(301)還電連接有LED指示燈(6)和運算放大電路(7)，運算放大電路(7)分別與溫度補償電路(8)、設於下殼體(2)內部的壓力傳感器(201)電連接。
專利摘要本實用新型涉及一種醫用電子壓力表，包括上殼體、下殼體和電路板，其中，所述電路板設於上殼體與下殼體之間，電路板上設有主控制器，電路板與上殼體之間設有背光板，背光板與上殼體之間且在背光板的正上方設有液晶顯示器；所述上殼體的上表面設有與所述液晶顯示器相對應的透明視窗、透明視窗的一側設有切換按鈕和蜂鳴器；所述下殼體的底部設有電池殼體，電池殼體內設有電源電路；所述主控制器還電連接有LED指示燈和運算放大電路，運算放大電路分別與溫度補償電路、設於下殼體內部的壓力傳感器電連接。本實用新型的有益效果為實現了一機多用的功能，外形小巧，攜帶方便，便於使用，可協助醫護人員隨時對急救設備及病人進行實時監控護理。
文檔編號G01L19/08GK201510284SQ20092017575
公開日2010年6月23日 申請日期2009年9月1日 優先權日2009年9月1日
發明者凌春江, 劉京青 申請人:陳美詩