数码之家

 找回密码
 立即注册
搜索
查看: 32870|回复: 42

[医疗] POCT系列医疗仪器拆解~POLYGREEN KP-6170手腕式电子血压计结构解析

  [复制链接]
发表于 2021-1-3 12:24:13 | 显示全部楼层 |阅读模式

爱科技、爱创意、爱折腾、爱极致,我们都是技术控

您需要 登录 才可以下载或查看,没有账号?立即注册

x
POCT系列医疗仪器拆解——手腕式电子血压计结构解析
(2021新年献给坛友们的礼物,祝大家安康吉祥)

前言:随着科技的进步,电子元件小型化、微型化、智能化,带来许多医疗临床分析仪器的POCT(Point of Care Testing,又称“即时检验”或“床边检验”)流行趋势,更多地走入家庭,为人们健康保健发挥了积极地作用。
下面,通过拆解一个报废的手腕式电子血压计,了解原理,认识内部元件及其作用,便于正确使用和日常保养,排除小故障。

一、电子血压计的概况
       电子血压计(采用示波法)是一种运用电子技术与血压间接测量原理进行血压测量的医疗设备。主要有臂式、腕式、手表式三种形式。其测量技术经历了第一代(机械式定速排气阀,现已基本不用)、第二代(电子伺服阀)、第三代(加压同步测量)及第四代(集成气路)的发展历程。目前,使用较多的是第三代电子血压计。第四代电子血压计技术已开发成功,整个集成气路可以微缩到只占普通手表的部分空间,为可穿戴的仪器(血压手表)奠定基础,并可用于手机的附加功能。

使用过多种血压计的人,都会发现其加压(打气)方式好像不一样,这是由于不同品牌采用的测量技术不同所致。几代仪器的工作原理图示如下:
001.jpg

本次要拆解的手腕式血压计,使用两颗5号干电池,属于第三代腕式血压计:
002.jpg

仪器参数印在腕带上:
003.jpg

戴在手腕上检测时的样子:
004.jpg


二、拆解
卸下背面两颗固定螺丝:
005.jpg

掀开后盖,看见内部的元件分布。电机附近的黑色减震泡沫已经老化并掉黑渣:
006.jpg

拆绷带,背面另一端还有一颗固定螺丝,卸下:
007.jpg

拨开绷带的四个塑料卡扣:
008.jpg

分离开机壳后背与绷带:
009.jpg

剪断绷带缝纫线
010.jpg

取出绷带内部的塑料托架及气囊:
011.jpg

分离开托架与气囊。如果材质差、热合有缺陷,或老化开裂,气囊容易损坏漏气,造成气泵打气失败,无法加压。
012.jpg

再来看看超压安全阀,它是接在气囊上的。当气泵打气控制失灵,致使气囊压力不断上升,当超过安全阀设置的压力值,就会开启泄压,保护气囊不被损坏(打气控制失灵故障比较罕见,一些品牌没有此设计)。
013.jpg

014.jpg

015.jpg

电路板正面,在互通气管下方,有一个长方形屏蔽罩,内部是气压/频率转换器IC:
016.jpg

将电路板翻面,有黑胶封装的MCU(无法得知型号),大个头金属屏蔽方壳罩(内部是气压传感器)、压电蜂鸣器、微动按钮等电子元件,液晶显示屏连接采用“斑马纸”,不耐用:
017.jpg

取下气泵组件:
018.jpg

取下电机及气泵:
019.jpg

卸下4颗固定螺丝,拆开气泵,看见内部结构是橡胶双隔膜阀:
020.jpg

橡胶隔膜阀也是易损的元件,损坏后,不能打气加压,只能换总成:
021.jpg

动力由电机偏心轮轴带动:
022.jpg

撬开电机尾部的铁片,看看内部情况:
023.jpg

024.jpg

换向器电刷采用银钯合金电刷片,接触电阻小,耐电火花腐蚀,磨损很少:
025.jpg

换向器电枢的磨损也不多,总的来说,这个电机及气泵的质量还不错:

026.jpg

下面是快速排气电磁阀,中心的细管与气路接通:
027.jpg

电磁阀线圈电阻约30欧姆,通电后,后部的铁芯被磁力快速吸进,顶开阀芯快速排气:
028.jpg

拆开气压传感器的屏蔽铁盖,看见气压传感器采用的是电容式气体压力传感器,黄铜圆片是上电极板,用三颗螺丝固定在基座上:
029.jpg

卸下三颗螺丝,掀开黄铜圆片上电极板,下面是下电极板,银白色,是另一种金属(反光原因,看起来像黄铜色):
030.jpg

从侧面看,绘出其结构示意图。这是一个空气可变电容,其电容量随气体压力的高低变化,静态电容约17pF:
031.jpg

拆开电路板正面小个头的屏蔽罩,内部是一个IC:
032.jpg

这个IC的型号HC02,是一款CMOS低功耗4路2输入或非门,它与周边的压力传感器及电阻电容构成RC振荡器,将压力传感器随气压变化的电容变化转变为频率变化,送入MCU进行数据处理:
033.jpg

HC02构成的气压/频率转换器,电路见下图:
034.jpg


三、工作原理
绘出该血压计电路原理框图如下(市面上,手腕式电子血压计电路原理基本相同):
035血压计电路原理框图.jpg

电路工作原理:当按下“开/关”按钮,开机自检通过后,气泵工作,给绷带气囊“打气”,压力逐步上升,同时气压传感器检测脉搏跳动情况,经MCU内置的程序计算出高低压、脉搏,送液晶显示器显示出来,同时将数据存入存储器,便于查看以往检测情况。与此同时,MCU指令停止“打气”、电磁排气阀快速放气并保持数据显示。再次按下“开/关”按钮,仪器关机。在加压过程中,若按照系统设定时间不能增加压力,系统将判断为加压失败,显示屏提示错误代码,终止检测工作。当电池电压偏低,显示屏也会提示,仪器不能工作。
       电子血压计在使用中,常见问题有:电池电量不足,不能开机;气囊、管路漏气无法加到足够压力工作;气泵膜片损坏不能加压;电机损坏不能工作;仪器老化、严重失准;不小心摔坏等。对于正常使用中的血压计,有条件的,一般应一年校准一次,误差太大的,应送修或淘汰。


结束语:现在,电子血压计已经被广大群众接受。但市面上品种繁多,良莠不齐,有的低价产品甚至只要30元左右一只,让人不可思议。不排除是一些过时产品或残次品,质量没有保证。笔者曾用过几只大品牌血压计,时间长达5-6年都没出现过问题。应该说,用料、工艺、程序都是一流的,品质才有充分的保证。建议选购大品牌血压计使用,更加可靠、放心。目前,第四代穿戴式血压计(示波法血压手表、集成气路结构)已经面世(非某些手环的光电心电测血压方式),但价格不菲,精度尚待进一步提高,离大众化还要走一段路程。
(该文系本人原创,在其他地方发表过,现完善后发本坛,希望对坛友们有用)

打赏

参与人数 12家元 +240 收起 理由
8139 + 20 謝謝分享
jf201006 + 20 謝謝分享
ljlun + 20 優秀文章
miqi328 + 20 謝謝分享
有点不烧 + 20 謝謝分享
wangdubin + 20 原創內容
newnet1234 + 20 優秀文章
c85719286 + 20 優秀文章
沙漠臭屁虫 + 20
kkdkj + 20 謝謝分享

查看全部打赏

发表于 2021-1-3 13:01:37 | 显示全部楼层
这种电容式压力传感器很巧妙,但是,缺点是精度稍差,受到弹力膜影响较大,如果老化或位置偏移了,就会失灵不准
回复 支持 2 反对 0

使用道具 举报

发表于 2021-1-3 19:17:37 | 显示全部楼层
是电容的吗?一种以为这种血压计是扩散硅压力传感器
回复 支持 反对

使用道具 举报

 楼主| 发表于 2021-1-3 19:21:40 | 显示全部楼层
2n3055 发表于 2021-1-3 13:01
这种电容式压力传感器很巧妙,但是,缺点是精度稍差,受到弹力膜影响较大,如果老化或位置偏移了,就会失灵 ...

我很赞同,这种传感器结构简单,成本低,环境的干扰及自身材料老化都影响精度,适合短期使用,寿命不会很长。
回复 支持 1 反对 0

使用道具 举报

 楼主| 发表于 2021-1-3 19:25:33 | 显示全部楼层
l3663675 发表于 2021-1-3 19:17
是电容的吗?一种以为这种血压计是扩散硅压力传感器

这款血压计采用的是电容式压力传感器。有些血压计采用扩散硅压力传感器。
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2021-1-3 23:33:38 | 显示全部楼层
goodanytime 发表于 2021-1-3 19:25
这款血压计采用的是电容式压力传感器。有些血压计采用扩散硅压力传感器。 ...

哪种的精度高啊?这种机器怎么校准?
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2021-1-3 23:48:06 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
:lol::lol::lol::lol:真的很厉害
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2021-1-5 07:53:51 | 显示全部楼层
见识了,我以为是类似于胎压那种传感器:titter:
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2021-1-5 08:19:54 | 显示全部楼层
这种传感器的精度还是不能和集成气压传感器比吧
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2021-1-5 09:07:24 | 显示全部楼层
腕式血压计不是非常准确,臂式的略微好些,老式的水银血压计最可靠
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2021-1-5 13:44:55 | 显示全部楼层
谢谢分享,原来是这样的检测原理
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2021-1-5 18:26:05 | 显示全部楼层
bass 发表于 2021-1-5 09:07
腕式血压计不是非常准确,臂式的略微好些,老式的水银血压计最可靠

水银式血压计不再生产了。家里最好备一、两个。
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2021-1-5 18:29:14 | 显示全部楼层
谢谢楼主分享。原理讲解得非常清楚,配图也非常到位,堪比教科书。如果再展开一下,介绍目前市场上血压计常用的压力传感器的类型与特点就更好了。
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2021-1-7 16:09:15 | 显示全部楼层
我有一个类似的腕式血压计坏了几年了,也不知道能否修好。
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2021-1-7 17:12:41 | 显示全部楼层
几年前买了个200多的欧姆龙腕式的,可惜电磁阀坏了,没配的,直接扔了.......:sweat:
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2021-1-8 07:25:32 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
膜片老化变硬,会影响精度吧
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2021-1-8 15:48:23 | 显示全部楼层
汞柱式是直接测量法,电子类的都是间接测量,胜在方便快捷,一般家用自行监控血压基本够用。
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2021-1-13 07:56:44 | 显示全部楼层
前些时候看到坛内有推广腕式的,图它个头小、测量方便等,还有大额优惠券,就买了个。测了许多次,结果准确度不高,重复误差较大。与多年前的一台OMRON臂式的无法相提并论,然后就退货了。
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2021-1-14 21:46:07 | 显示全部楼层
年纪大的,或长期心血管疾病的最好选上臂式的,因血管的病变腕式的误差会变大影响病情的监控。
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2021-1-19 22:56:43 | 显示全部楼层
本帖最后由 feiyu0098 于 2021-1-19 22:58 编辑

我接触过的绝大部分医生和护士还是更信任汞柱式,精度高,耐用不摔不砸坏不了,缺点就是笨重,护士MM几十个病房搬来搬去累啊,电子式的受限于采购预算以及生产厂家的制造成本和设计加工能力精度一般,优点就是便携
回复 支持 1 反对 0

使用道具 举报

您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则

APP|手机版|小黑屋|关于我们|联系我们|法律条款|技术知识分享平台

闽公网安备35020502000485号

闽ICP备2021002735号-2

GMT+8, 2024-3-29 23:08 , Processed in 0.124800 second(s), 13 queries , Redis On.

Powered by Discuz!

© 2006-2023 smzj.net

快速回复 返回顶部 返回列表