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前言:随着科技的进步,电子元件小型化、微型化、智能化,带来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。几代仪器的工作原理图示如下:
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本次要拆解的手腕式血压计,属于第三代:
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仪器参数:
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戴在手腕上检测的样子:
二、拆解卸下背面两颗固定螺丝:
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掀开后盖,看见内部的元件分布:
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拆绷带,背面另一端还有一颗固定螺丝,卸下:
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拨开四个塑料卡扣:
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分离开后背与绷带:
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剪断绷带缝纫线:
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取出塑料托架及气囊:
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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。
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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)。
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电路板正面,在互通气管下方,有一个长方形屏蔽罩:
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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(内部是压力传感器)、压电蜂鸣器等电子元件,液晶显示屏连接采用“斑马纸线”,不耐用:
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取下气泵组件:
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取下电机及气泵:
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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:
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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:
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动力由电机偏心轮轴带动:
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撬开电机尾部的铁片,看看内部情况:
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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:
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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:
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下面是快速排气电磁阀,中心的细管与气路接通:
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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:
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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:
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卸下三颗螺丝,掀开上电极板,下面是下电极板,银白色,是另一种金属:
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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:
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拆开电路板正面小个头的屏蔽罩,内部是一个IC:
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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:
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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。