电子控制排气阀技术在电子血压计中的应用
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【摘要】电控排气阀ECV是由小电流来控制气阀的开启、关闭及能够达到精密控制气阀开启大小的一种伺服技术;它涉及到磁、电等技术领域,对于零部件的精密加工以及生产工艺的技术要求非常高。尤其是对于能够使用于电子血压计等医疗用监护仪器的微小压力的精密控制,更是需要克服零部件自重对阀门开启程度控制的影响,所以在国内电子血压计生产厂家能够掌握该技术的寥寥无几。
【关键词】电控排气阀;ECV(Electronic Exhaust Valve);电子血压计
doi:10.3969/j.issn.1006-1959.2010.09.362文章编号:1006-1959(2010)-09-2596-02
1.ECV的结构设计
如(下图所示),ECV包括阀体①,阀体①的上部设有进气口②,进气口②可与血压计的排气管连接,阀体①的下部设有排气口③,阀体①内固定有开口向上的U形极片④,U形极片④的一侧固定有永久磁铁⑤,U形极片④的另一侧套有线圈架⑥,线圈架⑥上绕制有线圈⑦,线圈架⑥的上端向上延伸有一凸台⑧,凸台⑧上设有与进气口②位置对应的阀塞⑨线圈架6的凸台8上连接固定有弹簧片10,可以在线圈架6上下运动时克服自身重力,起到缓冲作用,确保进气口2排气的稳定性和精确度。
在线圈架6下端向下延伸有一导向杆11,导向杆11插入到阀体1上对应设置的导向孔12中,可以在线圈架6上下运动时起到导向作用,同样也能确保进气口2排气的稳定性和精确度。
ECV结构图
2.ECV的工作原理
使用时,线圈7通电产生电磁场,并与永久磁铁5产生的永久磁场相斥,从而推动线圈架6向上运动,使阀塞9接近进气口2直到将进气口2关闭,通过改变电流的大小可以实现控制线圈架6上下运动的幅度,来达到改变进气口2开、关以及开关程度的目的。
该ECV将运用于第一代电子血压计测量的定速排气部分和急速排气部分合为一体,并通过永久磁铁5与通电线圈7之间的电磁感应来推动阀塞9接近或远离进气口2,控制ECV排气量大小和排气速度,结构简单、管路短、体积小、重量轻。
3.ECV在电子血压计中的应用
电子血压计普遍采用示波法原理,在测量血压的过程中对于气路的控制需要做到二点:
在气泵加压的过程中,需要整个气路是密闭的。
在降压测量的过程中需要气路按照设计好的一定排气速度进行排气。
首先我们结合下面第一代电子血压计原理图看第一代电子血压计:
采用减压时测量血压的技术,使用的主要元器件:快速加压气泵、急速排气阀、机械式定速排气阀(俗称“气芯”)、压力传感器。
第一代电子血压计原理图
测量特点:快速加压到某一压力值,通过一个机械式定速排气阀按2~7mmHg/s的速度放气,并在此放气的过程中进行血压测量。
特征1:使用了两个排气阀-急速排气阀、机械式定速排气阀;
特征2:初始的加压压力大多设定在180mmHg以上,强调加压速度要快,通常10秒钟以内达到设定的加压值;
特征3:加压刚停止时,放气速度超过7mmHg/s,几秒钟之后才能大致稳定在2~7mmHg/s。
这一代产品由于没有ECV技术,因此不得不采用二个阀:即一个定速排气阀(负责在降压测量血压的过程中降压速度的控制)和一个急速排气阀(血压计测量完成后快速的将袖带内的压力释放)来实现测量血压的目的。
机械式定速排气阀(俗称“气芯”),其实就是一定固定孔径的塑料或金属制品,它的不稳定性(原理性缺陷)在于气泵在加压的过程中定速排气阀也是处于排气的状态,所以对于气泵加压的时间控制无法准确,并且定速排气时也存在衰减的现象,所以,为了弥补该缺陷,一般会提高初始的加压压力,如目前大部分国产血压计,初始的加压压力大多设定在190~200mmHg,这在一定程度上可以克服加压刚停止时放气速度造成的测量不稳定的问题。
其缺陷是使用者手臂(或手腕)有明显的压迫感,同时由于机械式定速排气阀的不稳定性,测量结果有时也会不稳定。
这一代血压计技术,目前日本的制造商,大多于十几年前停止使用。
但目前国内一些购入电子血压计方案的制造商,其技术水平大都处于第一代,而且所有的方案提供商手上也只有这一代的技术方案。
我们再看使用了ECV技术的第二代电子血压计,如(下图所示):
第二代电子血压计原理图
使用的技术:依然是减压时测量的技术。
使用的主要元器件:加压气泵、电子控制排气阀ECV、压力传感器
测量特点:由于采用了电子控制排气阀技术ECV(Electronic Exhaust Valve),定速排气的速度真正做到了定速,并能根据测量者的血压进行智能加压,测量结果更加稳定(其他影响因素除外)。
特征1:只使用一个排气阀:电子控制排气阀,同时用于定速排气及测量结束时的快速排气;
特征2:智能加压:即血压计会在加压过程中预先对测量者血压进行一次初期的判断,从而决定最终需要加至的压力值,通常压力值加至测量者收缩压+30mmHg左右;
特征3:排气速度稳定:一开始排气就能稳定在设定的排气速度上 ......
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