无创血压计动态校验仪制造技术

本发明专利技术公开无创血压计动态校验仪，包括电源管理模块、CPU控制系统、输入输出模块和血压脉搏模拟模块；所述CPU控制系统的输入输出端与所述输入输出模块的输入输出端通信连接；所述电源管理模块向所述CPU控制系统、所述输入输出模块和所述血压脉搏模拟模块供电。本发明专利技术可以解决航天员血压测量仪器的量值传递问题，可以作为全军和全国检定血压测量仪器的计量标准装置推广应用的基础。

Noninvasive sphygmomanometer dynamic calibrator

The invention discloses a non-invasive sphygmomanometer dynamic calibrator, which comprises a power management module, a CPU control system, an input and output module and a blood pressure pulse simulation module; the input and output terminals of the CPU control system are communicated with the input and output terminals of the input and output modules; and the power management module is connected to the CPU control system, the input and output modules and the blood pressure pulse simulation module. Power supply. The method can solve the problem of transferring the value of the astronaut blood pressure measuring instrument, and can be used as the basis for popularization and application of the measuring standard device of the blood pressure measuring instrument for the whole army and the whole country.

【技术实现步骤摘要】
无创血压计动态校验仪
本专利技术涉及医学计量
具体地说是无创血压计动态校验仪。
技术介绍
血压测量仪主要指半/全自动电子血压计、血压监护仪(盒)、多参数监护仪(含无创血压检测系统)等袖带式血压测量设备。目前国内没有血压测量仪检定装置和量值传递体系。本专利技术研究有以下几方面重要意义。①科研任务的需要：航天员选拔、航天员训练、航天员日常检查、航天飞行等载人航天任务过程中，血压是确保航天员身体健康和判断航天员生理指标的重要技术指标之一，很多时候都使用血压测量仪对航天员进行医监医保。②医疗救护的需要：血压是保证生命活动的基本要素之一，也是人体的一个重要生命体征。血压是人体非常重要的病理、生理指标，因此血压测量仪也成为全世界各种规模的医疗机构使用最频繁的医疗仪器之一，它是普遍用于临床检查、诊断、急救(包括战地急救)、重症病人和手术后监护。血压测量仪的性能和诊断数据准确与否对病人生命起重要作用，反之会成为病人的杀手。目前大多数医疗机构使用的血压测量仪一直没有列入强检，致使许多医院普遍没有对其计量检定和引起重视，多数在用的血压测量仪没有进行量值传递，还有皮管漏气，气泵充放气不均匀等现象，存在许多故障和隐患，严重影响了医疗救治。③军队医学计量发展的需要军队医学计量走在地方医学计量工作的前面，通过前期调研分析，血压测量仪的量值传递工作成为迫切需要解决的生物力学计量参数，通过课题组与解放军生物力学总站和军队医学计量监督管理办公室联系沟通，开展此课题研究并应用于血压测量的量值传递符合军队医学计量发展方向。目前，全球70多个厂家生产血压测量仪，型号达500余种，血测量仪数量大、应用面广、地位重要、风险值高，国内进口各种血压测量仪总量约10万台，一般省级和军队中心级以上医院总量可达百台以上。军队有150家军队医院计量站和更多地方医院计量机构需要急需研制配套齐全的检定装置，编写检定规程，开展量值传递。因此，开展本课题研究，可以解决航天员血压测量仪器的量值传递问题，可以作为全军和全国检定血压测量仪器的计量标准装置推广应用的基础。
技术实现思路
为此，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种可解决血压测量量值传递的无创血压计动态校验仪。为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：无创血压计动态校验仪，包括电源管理模块、CPU控制系统、输入输出模块和血压脉搏模拟模块；所述CPU控制系统的输入输出端与所述输入输出模块的输入输出端通信连接；所述电源管理模块向所述CPU控制系统、所述输入输出模块和所述血压脉搏模拟模块供电。本专利技术的技术方案取得了如下有益的技术效果：因此，本专利技术的无创血压计动态校验仪血压脉搏模拟系统，可以提供静态压力输出和测量、自动泄露测试、动态血压模拟功能、自动测试模拟的功能，可以解决航天员血压测量仪器的量值传递问题，可以作为全军和全国检定血压测量仪器的计量标准装置推广应用的基础。本专利技术中的电源管理模块通过合理配置+24V降压到+22V降压电路、+5V_D降压到+3.3V_D降压电路以及+3.3V_D降压到+1.5V_D降压电路，为无创血压计动态校验仪血压脉搏模拟系统提供了不同需求的准确的电源支持，防止元器件的烧毁损坏，协调了CPU控制系统与输入输出模块和血压脉搏模拟模块之间的供电需求，为无创血压计动态校验仪提供全方位的供电解决方案，从而实现无创血压计动态校验仪血压脉搏模拟系统多种功能。本专利技术中的CPU控制系统通过接收输入输出模块的指令，然后核心芯片FPGA接收指令，并控制相应的电路驱动步进电机、光电开关、放气阀、充气气泵和压力传感器的工作，完成无创血压计动态校验仪血压脉搏模拟系统血压脉搏波的模拟，从而实现静态压力输出和测量、自动泄露测试、动态血压模拟功能、自动测试模拟的功能。本专利技术中的血压脉搏模拟模块通过压力传感器感应测试管路中压力，并通过第一放气阀、第二放气阀、第三放气阀和充气泵精准调节管路中的压力，模拟血压值和实现泄露测试；巧妙的设计步进电机驱动活塞杆，使活塞在活塞行走段内，模拟脉搏波，并通过分别在活塞行走段的始端和终端安装始端光电开关和终端光电开关来检验活塞是否复位或达到最大行程，从而防止校验仪的损坏。本专利技术无创血压计动态校验仪主要技术指标如下：1、模拟技术：示波法。2、动态血压模拟值：可测量范围：收缩压：(20～250)mmHg；舒张压：(5～200)mmHg。重复性：±0.5mmHg；具有7组可预置的收缩压/舒张压。3、压力测量：压力测量范围：0～400mmHg；测量精度：±0.5mmHg。4、脉冲波形：脉冲幅值：2.0mmHg；上升时间：80ms；心率范围：(1～200)BPM；步长：1BPM；心率精度：±1％。5、系统泄漏测试：开始压力：200mmHg；最大压力：400mmHg；运行时间：60s；可测量泄漏范围：(0.25～400)mmHg；测量结果：显示当前压力值、起始压力、结束压力、运行时间、泄漏率。6、压力释放测试：测量范围：0～400mmHg；测量结果：显示峰值。附图说明图1无创血压计动态校验仪的结构示意图；图2a本专利技术无创血压计动态校验仪的系统框图；图2b本专利技术无创血压计动态校验仪的CPU控制系统框原理图；图3电压管理模块的+5V_D降压到+3.3V_D降压电路图；图4电压管理模块的+3.3V_D降压到+1.5V_D电路图；图5电压管理模块的+24V降压到+22V降压电路图；图6电压管理模块的J5V接口电路图；图7电压管理模块的J24V接口电路图；图8电压管理模块的J22V接口电路图；图9放气阀/充气气泵驱动电路电路图；图10步进电机驱动电路图；图11步进电机驱动器电路图；图12步进电机驱动器接口Jm1电路图；图13步进电机驱动器接口Jm2电路图；图14FPGA芯片EP1C3T100C8的BANK1电路图；图15FPGA芯片EP1C3T100C8的BANK2电路图；图16FPGA芯片EP1C3T100C8的BANK3电路图；图17FPGA芯片EP1C3T100C8的BANK4电路图；图18FPGA芯片EP1C3T100C8的U1FPGA_E电路图；图19FPGA芯片EP1C3T100C8的电源连接电路图；图20FPGA芯片EP1C3T100C8的接地电路图；图21传感器信号采集电路的+A5V的转换电路图；图22传感器信号采集电路的+D2.5V转换电路图；图23传感器信号采集电路的+A2.5V转换电路图；图24传感器信号采集电路的基准电压输出电路图；图25传感器信号采集电路的双运放放大电路图；图26传感器信号采集电路的滤波电路图；图27传感器信号采集电路ADC转换电路图；图28传感器信号采集电路的传感器接口J1_SENSOR；图29传感器信号采集电路的有源晶振接口J3_40MHZ；图30传感器信号采集电路的传感器电路板接口J2电路图；图31传感器信号采集电路的传感器电路板电路图；图32输入输出模块控制电路的DSP芯片电路图；图33输入输出模块控制电路的无源晶振电路图；图34输入输出模块控制电路的调试电路的电路图；图35输入输出模块控制电路的接口Jc2_arm与接口Jc_pc的电路图；图36输入输出模块控制电路的串口电路图；图37数据输出及存储电路中USB接口电路图和存储电路图；图38CPU控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.无创血压计动态校验仪，其特征在于，包括电源管理模块、CPU控制系统、输入输出模块和血压脉搏模拟模块；所述CPU控制系统的输入输出端与所述输入输出模块的输入输出端通信连接；所述电源管理模块向所述CPU控制系统、所述输入输出模块和所述血压脉搏模拟模块供电。

【技术特征摘要】
1.无创血压计动态校验仪，其特征在于，包括电源管理模块、CPU控制系统、输入输出模块和血压脉搏模拟模块；所述CPU控制系统的输入输出端与所述输入输出模块的输入输出端通信连接；所述电源管理模块向所述CPU控制系统、所述输入输出模块和所述血压脉搏模拟模块供电。2.根据权利要求1所述的无创血压计动态校验仪，其特征在于，所述血压脉搏模拟模块包括放气阀、测试管路、充气气泵(8)、步进电机(9)、活塞(10)、活塞杆(11)和压力传感器(12)，所述测试管路包括血压脉搏模拟段(71)和活塞行走段(72)，所述放气阀的进气端与所述血压脉搏模拟段(71)流体导通，所述充气气泵(8)的出气端与所述血压脉搏模拟段(71)的进气端流体导通，所述活塞(10)位于所述活塞行走段(72)内，所述活塞杆(11)的一端与所述活塞(10)固定连接，所述活塞杆(11)的另一端与所述步进电机(9)的动力输出端驱动连接，所述压力传感器(12)用于测试所述血压脉搏模拟段(71)内的气体压力并将测试结果反馈给所述CPU控制系统；所述活塞行走段(72)起始端安装有用于检测所述活塞(10)是否复位的始端光电开关，始端光电开关将检测结果反馈给所述CPU控制系统，每次测试开始时所述CPU控制系统首先根据反馈结果判断所述活塞(10)是否复位，若判断所述活塞(10)没有复位则所述CPU控制系统向所述步进电机(9)发出活塞复位的控制信号，所述步进电机(9)通过所述活塞杆(11)驱动所述活塞(10)回到所述活塞行走段(72)起始端以完成复位；所述活塞行走段(72)终端安装有用于判断所述活塞(10)是否到达最大行程位置的终端光电开关，终端光电开关将检测结果反馈给所述CPU控制系统，所述CPU控制系统根据检测结果判断所述活塞(10)是否达到最大行程，若所述活塞(10)达到最大行程则向所述步进电机(9)发出活塞停止前进或后退的控制信号，所述步进电机(9)停止驱动所述活塞(10)继续前进或者驱动所述活塞(10)后退复位；所述始端光电开关由始端光电开关发射端(13)和用于接收所述始端光电开关发射端(13)发射光的始端光电开关接收端(14)组成，所述终端光电开关均由终端光电开关发射端(15)和用于接收所述终端光电开关发射端(15)发射光的终端光电开关接收端(16)组成。3.根据权利要求1所述的无创血压计动态校验仪，其特征在于，电源管理模块包括220V交流电源、24V开关电源、5V开关电源、+24V降压到+22V降压电路、+5V_D降压到+3.3V_D降压电路以及+3.3V_D降压到+1.5V_D降压电路；220V交流电源的电流输出端分别与24V开关电源的电流输入端和5V开关电源的电流输入端电连接，24V开关电源的电流输出端与+24V降压到+22V降压电路的电流输入端电连接，+24V降压到+22V降压电路的电流输出端分别向第一放气阀(61)的电流输入端、第二放气阀(62)的电流输入端、第三放气阀(63)的电流输入端、充气气泵(8)的电流输入端和步进电机(9)的电流输入端供电；5V开关电源的电流输出端分别向始端光电开关的电流输入端、终端光电开关的电流输入端、压力传感器(12)的电流输入端、步进电机驱动器的电流输入端、CPU控制系统的存储芯片24LC64的5V电流输入端、CPU控制系统的USB接口芯片FT245BM的5V电流输入端、以及+5V_D降压到+3.3V_D降压电路的电流输入端供电；+5V_D降压到+3.3V_D降压电路的电流输出端分别向CPU控制系统的USB接口芯片FT245BM的3.3V电流输入端、CPU控制系统的ARM电路3.3V的电流输入端、CPU控制系统的芯片DSP的3.3V电流输入端、CPU控制系统的核心芯片FPGA的3.3V电流输入端、以及+3.3V_D降压到+1.5V_D降压电路的电流输入端供电，+3.3V_D降压到+1.5V_D降压电路的电流输出端与CPU控制系统的核心芯片FPGA的1.5V电流输入端电连接。4.根据权利要求1所述的无创血压计动态校验仪，其特征在于，CPU控制系统包括核心芯片FPGA、步进电机驱动电路放气阀/充气气泵驱动电路步进电机驱动器、传感器信号采集电路、光电开关驱动电路、输入输出模块控制电路、以及数据输出及存储电路；FPGA的输入输出端分别与放气阀/充气气泵驱动电路输入输出端、传感器信号采集电路的输入输出端、光电开关驱动电路的输入输出端、输入输出模块控制电路的输入输出端和数据输出及存储电路的输入输出端通信连接。5.根据权利要求4所述的无创血压计动态校验仪，其特征在于，24V开关电源的电流输出端与+24V降压到+22V降压电路的电流输入端电连接，+24V降压到+22V降压电路的电流输出端与步进电机驱动电路的电流输入端和放气阀/充气气泵驱动电路的电流输入端电连接；5V开关电源的电流输出端与+5V_D降压到+3.3V_D降压电路的电流输入端、光电开关驱动电路的输入端、步进电机驱动器电路的电流输入端、传感器信号采集电路的电流输入端和数据输出及存储电路的电路输入端电连接；+5V_D降压到+3.3V_D降压电路的电流输出端与+3.3V_D降压到+1.5V_D降压电路的电流输入端、核心芯片FPGA的电流输入端、输入输出模块控制电路的电流输入端、数据输出及存储电路的数据输出电路的电流输入端电连接；+3.3V_D降压到+1.5V_D降压电路的电流输出端与核心芯片FPGA的电流输入端电连接，为核心芯片FPGA提供+1.5V_D的电压。6.根据权利要求5所述的无创血压计动态校验仪，其特征在于，放气阀/充气气泵驱动电路中，电源管理模块的+24V降压到+22V降压电路的电流输出端分别与放气阀/充气气泵芯片TAS5102的电流输入端管腿31、管腿26、管腿23和管腿18电连接；放气阀/充气气泵芯片TAS5102的输出端管腿30与第一放气阀(61)的输入端接口Jemv1电连接和通信连接，在接口Jemv1与放气阀/充气气泵芯片TAS5102的管腿30之间并联有二极管指示灯Dv1，用于指示第一放气阀(61)工作状态；放气阀/充气气泵芯片TAS5102的输出端管腿27与第二放气阀(62)的输入端接口Jemv2电连接和通信连接，在接口Jemv2与放气阀/充气气泵芯片TAS5102的管腿27之间并联有二极管指示灯Dv2，用于指示第二放气阀(62)工作状态；放气阀/充气气泵芯片TAS5102的输出端管腿22与第三放气阀(63)的输入端接口Jemv3电连接和通信连接，在接口Jemv2与放气阀/充气气泵芯片TAS5102的管腿22之间并联有二极管指示灯Dv3，用于指示第三放气阀(63)工作状态；放气阀/充气气泵芯片TAS5102的输出端管腿19与充气气泵(8)的输入端接口Jemv4电连接和通信连接，在接口Jemv4与放气阀/充气气泵芯片TAS5102的管腿19之间并联有二极管指示灯Dv1；放气阀/充气气泵芯片TAS5102输入输出端管腿7、管腿8、管腿9、管腿10和管腿11分别与FPGA芯片EP1C3T100C8输入输出端管腿48、管腿37、管腿36、管腿35和管腿34通信连接。7.根据权利要求5所述的无创血压计动态校验仪，其特征在于，步进电机驱动电路中，电源管理模块的+24V降压到+22V降压电路的电流输出端分别与步进电机芯片TAS5102的电流输入端管腿31、管腿26、管腿23和管腿18电连接，为步进电机(9)提供+22V电压；步进电机芯片TAS5102的输出端管腿30、管腿27、管腿22和管腿19与步进电机(9)的输入端接口Jmotor电连接和通信连接；FPGA芯片EP1C3T100C8的输出端管腿53、管腿41、管腿40、管腿39和管腿38分别与步进电机芯片TAS5102的输入端管腿7、管腿8、管腿9、管腿10和管腿11通信连接；步进电机驱动器电路中：5V开关电源的电流输出端与步进电机驱动器芯片am26lv31的电流输入端管腿4电连接，为芯片am26lv31提供+5V电压；5V开关电源的电流输出端与步进电机驱动器接口Jm1的电流输入端管腿1电连接，5V开关电源的电流输出端与步进电机驱动器接口Jm2的电流输入端管腿1电连接，为步进电机驱动器提供+5V电压；步进电机驱动器芯片am26lv31的输出端管腿2、管腿3、管腿5和管腿6分别与步进电机驱动器接口Jm1的输入端管腿3、管腿5、管腿4和管腿6通信连接；进电机驱动器芯片am26lv31的输出端管腿14、管腿13、管腿11和管腿10分别与步进电机驱动器接口Jm2的输入端管腿3、管腿5、管腿4和管腿6通信连接；FPGA芯片EP1C3T100C8的输出端管腿49、管腿50、管腿51和管腿52分别与步进电机驱动器芯片am26lv31的输入端管腿1、管腿7、管腿9和管腿15通信连接。8.根据权利要求5所述的无创血压计动态校验仪，其特征在于，光电开关驱动电路中，5V开关电源的电流输出端与光电开关芯片74LVC4245的电流输入端管腿1和管腿2电连接；5V开关电源的电流输出端分别与始端光电开关接口Jsw1的电流输入端管腿1和管腿4电连接、5V开关电源的电流输出端分别与终端光电开关接口Jsw2的电流输入端管腿1和管腿4电连接，为始端光电开关和终端光电开关所述提供+5V_D电压；光电开关芯片74LVC4245的输入输出端管腿3与始端光电开关接口Jsw1的输入输出端管腿2通信连接，光电开关芯片74LVC4245的输入输出端管腿4与始端光电开关接口Jsw1的输入输出端的管腿5通信连接；光电开关芯片74LVC4245的输入输出端管腿5与终端光电开关的输入输出端接口Jsw2的管腿2通信连接，光电开关芯片74LVC4245的输入输出端管腿6与终端光电开关接口Jsw2输入输出端管腿5通信连接；光电开关芯片...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘金生，林瑞初，凌波，陈星，肖永超，祝付帅，丁军平，牛岩，安德华，李长福，孙海鹏，肖莉，张玉梅，王玮，
申请(专利权)人：中国航天员科研训练中心，
类型：发明
国别省市：北京,11