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深圳哪有赌场: [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

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1#
发表于 2021-1-3 12:24:13 | 只看该作者 |倒序浏览 |阅读模式

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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:

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:

仪器参数印在腕带上:

戴在手腕上检测时的样子:


二、拆解
卸下背面两颗固定螺丝:

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:

拆绷带,背面另一端还有一颗固定螺丝,卸下:

拨开绷带的四个塑料卡扣:

分离开机壳后背与绷带:

剪断绷带缝纫线

取出绷带内部的塑料托架及气囊:

分离开托架与气囊。如果材质差、热合有缺陷,深圳哪有赌场: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。

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)。



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:

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:

取下气泵组件:

取下电机及气泵:

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:

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:

动力由电机偏心轮轴带动:

撬开电机尾部的铁片,看看内部情况:


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:

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:


下面是快速排气电磁阀,中心的细管与气路接通:

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:

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:

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):

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:

拆开电路板正面小个头的屏蔽罩,内部是一个IC:

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:

HC02构成的气压/频率转换器,电路见下图:


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):

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)

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2#
发表于 2021-1-3 13:01:37 | 只看该作者
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
3#
发表于 2021-1-3 19:17:37 | 只看该作者
是电容的吗?一种以为这种血压计是扩散硅压力传感器
4#
 楼主| 发表于 2021-1-3 19:21:40 | 只看该作者
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。
5#
 楼主| 发表于 2021-1-3 19:25:33 | 只看该作者
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。
6#
发表于 2021-1-3 23:33:38 | 只看该作者
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?
7#
发表于 2021-1-3 23:48:06 来自手机浏览器 | 只看该作者
真的很厉害
8#
发表于 2021-1-5 07:53:51 | 只看该作者
见识了,我以为是类似于胎压那种传感器
9#
发表于 2021-1-5 08:19:54 | 只看该作者
这种传感器的精度还是不能和集成气压传感器比吧
10#
发表于 2021-1-5 09:07:24 | 只看该作者
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
11#
发表于 2021-1-5 13:44:55 | 只看该作者
谢谢分享,原来是这样的检测原理
12#
发表于 2021-1-5 18:26:05 | 只看该作者
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。
13#
发表于 2021-1-5 18:29:14 | 只看该作者
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。
14#
发表于 2021-1-7 16:09:15 | 只看该作者
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。
15#
发表于 2021-1-7 17:12:41 | 只看该作者
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.......
16#
发表于 2021-1-8 07:25:32 来自手机浏览器 | 只看该作者
膜片老化变硬,会影响精度吧
17#
发表于 2021-1-8 15:48:23 | 只看该作者
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。
18#
发表于 5 天前 | 只看该作者
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。
19#
发表于 4 天前 | 只看该作者
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。
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