带自动校准系统的无毒液柱血压计

摘要

本发明提供一种带自动校准系统的无毒液柱血压计，包括：一个长形管；一个与上面所指的长形管的第一端相连的气腔；一个与上面所指的长形管的第二端相连的液缸，液缸装着无毒液体，可与外部压力源相连；一个检测上述血压计周围环境大气压的大气压传感器；一个自动监测上述气腔体积的体积传感系统；一个显示上述血压计的校准误差的显示器。能够使得用户通过操作自动校准系统获得更精确的血压测量读数。

权利要求

1.带自动校准系统的无毒液柱血压计，包括：

一个长形管；

一个与所述长形管的第一端相连的气腔；

一个与所述长形管的第二端相连的液缸，液缸装着无毒液体，能够与外部压力源相连；

一个检测上述血压计周围环境大气压的大气压传感器；

一个自动监测上述气腔内气体体积的体积传感系统，所述体积传感系统包括有传感器和一个为获得当前周围环境大气压的微处理器，所述微处理器用于计算相应于所述气腔内气体体积的安装大气压，并根据所述当前周围环境大气压和安装大气压确定校准误差；

一个显示上述血压计的校准误差的显示器，

一个用于调整上述气腔内气体体积的校准旋钮。

2.根据权利要求1所述的带自动校准系统的无毒液柱血压计，其中，所述的体积传感系统包括两对用于检测所述校准旋钮旋转方向和数量的红外传感器。

3.根据权利要求1所述的带自动校准系统的无毒液柱血压计，其中，所述气腔包括用于调节所述气腔内气体体积大小的气缸活塞。

4.根据权利要求3所述的带自动校准系统的无毒液柱血压计，其中，所述活塞连接位于气缸外的所述校准旋钮。

5.根据权利要求3所述的带自动校准系统的无毒液柱血压计，其中，所述体积传感系统包括磁敏位置传感器部件和磁体材料部件，其中一个部件同步于活塞行程，另一个部件定位于与前一个所述部件一直相对应，并且不会与活塞行程同步的位置。

6.根据权利要求5所述的带自动校准系统的无毒液柱血压计，其中，所述磁体材料部件内置于活塞中。

说明书

带自动校准系统的无毒液柱血压计

技术领域

[0001] 本发明涉及用于测量人体血压的无毒液柱血压计，特别是一种带自动校准系统的无毒液柱血压计，所述校准是指无毒液柱血压计中位于指示液柱上方的气腔体积通过调节使其匹配于实际的环境大气压，即不同的气腔体积适应不同的环境大气压，以消除环境大气压的变化所导致的血压测量误差。用户可以通过操作自动校准系统使它在给定大气压下的血压测量读数更精确。

背景技术

[0002] 现有技术中的无毒液柱血压计，包含一个气腔，气腔中有一个调节气腔体积的可调节插件，根据血压计使用地点处的大气压，通过调节该插件改变气腔内气体体积来校准该血压计。校准的原理是，每一个给定的气腔气体体积有一个与之对应的安装大气压，当此安装大气压与当前大气压相等时，所述血压计便得到校准。该血压计要求手动确定并调节可调节插件插入的体积量来调节气腔中的气体体积，并手动向微处理器输入调节后的气腔体积信息。这个过程不便使用，容易出现人为误差，从而产生校准误差。

[0003] 这里的安装大气压是指某一个确定的气腔体积所应该对应的环境大气压。

发明内容

[0004] 本发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种带自动校准系统的无毒液柱血压计，能够使得用户通过操作自动校准系统获得更精确的血压测量读数。

[0005] 此项发明提供的是一个带自动校准系统的无毒液柱血压计。校准系统包含一个可调节体积的气腔，一个监测气腔体积的体积传感系统，一个监测当前大气压的大气压传感器，一个用来判定当前大气压和安装大气压差异的微处理器，还有一个显示由当前大气压和安装大气压不匹配引起的校准误差的数字显示器。

[0006] 气腔体积调节系统可以由一个柱形气缸和一个连接到螺丝上的活塞组成，螺丝将活塞固定在其上，并置于气缸内，通过操作一个与螺丝相连的校准旋钮，移动活塞在气缸中的位置，从而调整限制在活塞和气缸间的空气的体积。体积传感系统可以由一对红外传感器组成，通过发射和接收红外光来监测校准旋钮的旋转。当校准旋钮转动时，红外传感器向微处理器发送信号，微处理器将校准旋钮转数转化为气缸内气体体积的变化。

[0007] 本发明的技术方案如下：

[0008] 带自动校准系统的无毒液柱血压计，包括：

[0009] 一个长形管；

[0010] 一个与上面所指的长形管的第一端相连的气腔；

[0011] 一个与上面所指的长形管的第二端相连的液缸，液缸装着无毒液体，可与外部压力源相连；

[0012] 一个检测上述血压计周围环境大气压的大气压传感器；

[0013] 一个自动监测上述气腔体积的体积传感系统；

[0014] 一个显示上述血压计的校准误差的显示器。

[0015] 更进一步的组成是包括一个为调整上述气腔的体积的校准旋钮。

[0016] 其中，所述的体积传感系统包括两对用于检测校准旋钮旋转方向和数量的红外传感器。

[0017] 其中，所述的体积传感系统由一个为获得当前大气压的微控制器，计算相应于所述气腔内气体体积的安装大气压，并根据所述的当前环境大气压和安装大气压确定校准误差。

[0018] 所述气腔包括用于调节气腔体积大小的气缸活塞机构。

[0019] 所述活塞连接位于气缸外的旋拧装置。

[0020] 所述体积传感系统包括磁敏位置传感器部件和磁体材料部件，其中一个部件同步于活塞行程，另一个部件定位于活塞行程之外且与前一个部件相对应的位置。

[0021] 所述磁体材料部件内置于活塞中。

附图说明

[0022] 通过举例，并配以插图，这种更可取的方式将更多的特点和优势在以下的详细描述中展现出来，其中：

[0023] 图1是血压计的剖视图，包括可调节气腔。

[0024] 图2是血压计电子部分的结构框图。

[0025] 图3包括3a到3d，是光学传感器旋转监测系统及相关波形。

[0026] 图4是光学传感器旋转监测过程的流程图。

[0027] 图5是带磁敏位置传感器的血压计剖视图，包括可调节气腔。

[0028] 图6是带磁敏位置传感器的血压计电子部分的结构框图。

[0029] 附图标记列示如下：

[0030] 10-血压计，12-顶部多出口通道体，13-液体零点偏差通道，14-长形管，16-液体通道，17-压力标尺，18-底部多出口通道体，19-通气支管，20-多出口通道空间，21-无毒液体，34-压力读数区域，36-零点偏差区域，37-通气管，38-液缸，50-电子校准系统，68-自动通气阀，72-隔膜片，78-压力输入端口，80-通气端口，138-压力传感器，140-放大器，142-微处理器单元，144-显示器，200-可调节气腔，202-校准旋钮，204-中心轴，206-顶盘，208-栓子，210-袖套气压通道，212-可调节气缸，213-O型圈，214-活塞，216-螺丝，
218-弹簧，220-传感器，222-永久磁铁，223-磁敏位置传感器。

具体实施方式

[0031] 如图1所示，血压计10包含一个连接到长形管14上端的顶部多出口通道体12。长形管14的下端与底部多出口通道体18相连。通过顶部多出口通道体12中的一条多出口通道空间20将长形管14的液体通道16与可调节的气腔200相互连接。在不同海拔地方，通过手动调节校准旋钮202来调整可调节气腔200内空气的体积。为保证血压计10的精度，要求对应于每一个大气压值，可调节气腔200都有一个相应的体积与之对应。

[0032] 底部多出口通道体18与液缸38进行液体流通。无毒液体21存放在液缸38内，用作压力指示。当被测压力施加在液缸38内的液体21上时，无毒液体21也被用来压缩长形管14组成的液体通道16和气腔200内的空气。

[0033] 通气孔位于长形管14的通气支管19中，通过通气管37与自动通气阀68相连。为了在血压计非使用期间，周围空气与液体通道16里的空气进行流通，自动通气阀68通常是打开的。自动通气阀68的压力输入端口78与液缸38和外部压力源相连。

[0034] 可调节气腔200用来压缩空气和作为基本的压力源来抗衡施加在液缸38中的液体表面的被测压力。可调节气腔200与多出口通道体的通道20，长形管14相互连通。在压力测量过程中，通过对液缸38中液体不断施加压力使长形管14中的液面上升，从而使长形管14，多出口通道体20和可调节气腔200中的空气压缩。长形管14按照液体平面的指示显示压力值。

[0035] 血压计10由一个大气压传感器，带存储和计算功能的微处理器单元，LCD显示部分组成。前两部分提供大气压变化信息和由大气压变化引起的压力测量误差，LCD将此信息显示给用户。血压计记忆与气缸体积对应的安装大气压。当血压计所处海拨不同或天气变化引起大气压改变时，血压计10产生一个由大气压变化引起的压力读数误差。这个误差与大气压的改变成比例。血压计10首先记下当前大气压值，然后，它将当前的大气压与存储在存储器内的安装大气压进行比较，用二者的差值除以安装大气压，并用百分比的形式提供结果。这个由大气压改变产生的百分比与血压计压力测量误差百分比一样。用户可以使用这个数值去校准血压计读数，从而获得所加压力的准确测量值。

[0036] 需要注意的是，大气压变化的极性与血压计读数误差的极性是相反的。比如，如果大气压改变是负1％，血压计的读数就会是高于真实值1％。为了得到真实值，需要减去1％。换句话说，当大气压误差监测器显示-1％时，血压计的读数需要减去读数的1％；同样地，当大气压误差监测器显示+1％或1％时，血压计的读数需要加上读数的1％。

[0037] 为使血压计10能够正确使用，它必须被恰当安装。当血压计10被制造出厂时，一个默认的安装大气压被存储在存储器内，调节气缸内气体的体积使其对应于这个安装大气压。当血压计10被安装在一个新地点时，此时新地点的大气压值可能不同于默认的安装大气压。大气压传感器检测该新地点的大气压值，微处理器单元计算该安装大气压与该新地点处的大气压的差值百分比，并将此百分比作为误差显示在LCD上。血压计10的校准是通过旋转校准旋钮202来调节气缸直到显示器50显示百分数误差为0.0％。对应于每一个给定的气缸体积，都有一个相应的安装大气压。在气缸的体积调整过程中，相应的安装大气压同时被保存在微处理器的存储单元中。

[0038] 在装配时，可调节气腔200上的校准旋钮202连接到一个中心轴204上，装配时二者即被固定在一起。中心轴204上提供一个安装O形圈213的位置，使得O形圈213能够连接顶盘206下侧，在中心轴204和顶盘206之间形成一个密封腔。中心轴204是中空的，可以使里面的螺丝216上下垂直移动。栓子208固定在中心轴204上，通过一个扁形键沟与到螺丝216相连接。这样做可以确保中心轴204和螺丝216一起旋转，但是二者并不是一个组成部分。螺丝216上的螺纹与可调气缸212上的螺纹相啮合，固定在顶部多通道体12上。螺丝216的底端连接到一个活塞214上，使得当螺丝216逆时针旋转时，能够在可调节气缸212里提升活塞214；当螺丝216顺时针旋转时，能够在可调节气缸212里降低活塞214。通过降低可调节气缸212里面活塞214的位置，可调整气腔200里面的气体体积缩小。通过提升可调节气缸里面活塞214，可调整气腔200里面的气体体积增大。为了减少摩擦力，将螺丝216固定到活塞214上，使得活塞不随螺丝旋转，只做垂直运行。气腔通过多通道体20连接到长形管的顶部。通过使用O形圈213，活塞214将可调气缸212的壁密封。为了限制气缸内受压空气从活塞214和可调气缸212之间泄露出去，通过袖套气压，对活塞214的后方施加压力，使通过O形圈213上下两侧的压力差很小。顶盘206提供一个连通袖套压力的装置。袖套气压可通过可调节气缸212上的袖套气压通道210到达活塞
214的后方。袖套气压也可能通过螺丝216上的扁形键沟到达活塞214的后方。弹簧218将校准旋钮202和中心轴204都固定在顶盘206上。顶盘206固定在可调节气缸212的顶部。使用弹簧218的目的是，当降低校准旋钮202以完成一个合适的调整时，帮助密封中心轴204和顶盘206之间的O形圈213。中心轴204和顶盘206之间O形圈213的分开，减少了O形圈213的磨损，并且减少了旋转校准旋钮202所要求的扭矩。旋转度数是通过传感器220监测，它是用校准旋钮202的下侧作为一次触发。只要可测量气腔200体积改变的传感器都可以使用。首选的方法是用一对光学传感器与一个黑白两色条信号旋转单元组合，检测校准旋钮202的旋转的方向和数量。微处理器用输入旋转量，乘以存储器中的一个校准因子“E”将校准旋钮202的旋转转化为安装大气压的变化。“E”为每转对应的毫米汞柱压力数，由公式E＝Vx/A给出，其中，Vx＝Ax*Pt是每转对应的气体体积，Ax是可调节气缸212的横截面积，Pt是螺丝216的螺距，单位mm，A是体积到压力的转换因子，由波义尔定律决定。

[0039] 图2显示校准系统的电子电路部分的结构框图。压力传感器138检测环境大气压并产生压力信号，放大器140将此信号放大，并将放大的信号送给内置数/模转换功能的微处理器单元142，数据存储在微处理器142中。模拟压力传感器138和放大器140，微处理器单元的数/模转换功能也可用一个数字传感器模块来代替实现，典型的产品是采用深圳惠贻华普电子有限公司的HP03。两个光学传感器A和B向微处理器142发送信号，在微处理器中信号被转化为转数和方向信息，然后微处理器142用转数和方向信息去确定安装大气压的改变。

[0040] 图3a和图3b显示黑白两色条信号旋转单元，在图1中校准旋钮202的下侧有标识。用光学传感器检测旋转。这个特别的模式是由八个黑条和八个白条相间隔组成，这种设计可检测到至少1/8转的改变。依精度要求，可有其他黑白信号条的数目组合。在本装置中，有两个传感器，传感器A和B，它们用以检测旋转的数量和方向。

[0041] 图3c显示顺时针旋转时，从校准旋钮202的顶部看去，位于校准旋钮202下侧的校准旋钮202上两个传感器的输出波形。t1点是检测到传感器A由黑色带到白色带，产生信号上升沿的时刻，此时检测传感器B处于低电平。这也可从图3a看出。运动首先被检测到，是当传感器A先产生一个信号上升沿，此时检测到传感器B处于低电平。随校准旋钮202持续旋转，检测到传感器A处于高电平状态直到时刻t2，此时传感器A出现信号下降沿，传感器B处于高电平状态。这可从图3b看出。此处，顺时针转动1/8转。

[0042] 图3d显示当校准旋钮202逆时针旋转时两传感器的相应输出波形。逻辑同上，不同的是，这一次是当传感器A产生信号上升沿时，在时刻t3，传感器B是处于高电平状态。当传感器A产生一个信号下降沿时，在时刻t4，传感器B是处于低电平状态。

[0043] 图4显示调节可调气腔的流程图。这个过程可以在显示误差比可接受值大的任何时候执行，旋转校准旋钮202即可重新调整气腔体积。微处理器等待传感器A的信号上升沿产生，一旦发生便表明校准旋钮202在旋转。为了确定旋转的方向，微处理器检测传感器B的状态。如果传感器B处于高电平，表明校准旋钮202在进行逆时针旋转，参见上述。如果传感器B处于低电平，表明校准旋钮202在进行顺时针旋转。之后微处理器等待传感器A的信号下降沿产生。当传感器A产生一个信号下降沿时，检查传感器B的状态，如果传感器B的状态没有发生改变，这表明校准旋钮202没有完成一个完整的1/8转，取而代之的可以是向前转了1/16转，然后又向后转了1/16转，回到了传感器A最初检测到信号上升沿的位置。如果传感器B的状态发生了改变，这表明校准旋钮202完成了一个完整的1/8转。如果是逆时针旋转，表明气腔内气体体积在缩小，微处理器里存储的安装大气压增加E的1/8倍(前已述及)。如果是顺时针旋转，表明气腔内气体体积在增大，微处理器里存储的安装大气压减少E的1/8倍。然后，微处理器采用改变后的安装大气压和当前大气压来计算血压计的最新误差百分比，计算结果显示在LCD上。

[0044] 另外还有其他对可调节气腔200内空气体积的改变，进行测量的方法。例如如图5所示，在活塞214的底部加入一个永久磁铁222，在可调节气腔200底部与永久磁铁222对应的位置加入一个磁敏位置传感器223。微处理器142记录下活塞214上的永久磁铁222和磁敏位置传感器223在距离最远和最近处，磁敏位置传感器223中的磁敏电阻接受的永久磁铁222磁场强度的电信号和可调节气腔200内空气体积，由此可以得到磁敏电阻接受的永久磁铁222磁场强度的电信号与可调节气腔200内空气体积之间的关系式。则在当活塞214上下移动时，带动永久磁铁222与磁敏位置传感器223的距离产生改变，这样磁敏位置传感器223中的磁敏电阻接受的永久磁铁222磁场强度改变，距离远磁场强度弱，由此微处理器142可根据磁敏位置传感器223中的磁敏电阻接受的永久磁铁222磁场强度大小和可调节气腔200内空气体积的关系计算在出活塞214在任何位置，可调节气腔200内的空气体积。

[0045] 图6显示校准系统的电子电路部分的结构框图。压力传感器138检测环境大气压并产生压力信号，放大器140将此信号放大，并将放大的信号送给内置数/模转换功能的微处理器单元142，数据存储在微处理器142中。模拟压力传感器138，放大器140，和微处理器单元的数/模转换功能也可用一个数字传感器模块来代替实现。磁敏位置传感器223向微处理器142发送电信号，然后微处理器142根据电信号与可调节气腔200内空气体积之间的关系式，去确定安装大气压的改变。

[0046] 当用说明性的方案描述这项发明时，这个描述不限制在所解释的有限的意义上。对说明性方案的不同改造，及其它创造性的方案，对于掌握上述技术的人来说是显然的。因此，可以预期，任何改造或者具体化方案，都将落在本发明的真实范围内。