连接时间变量信号的装置及方法制造方法及图纸

一个连接时间变量信号的装置及方法，其是一种改进的装置及方法，用于连接两个硬件环境中间的一个时间变量波形。一方面，本发明专利技术包括一个模拟电路，可精确模拟一种或更多种与结构复杂不同的监控设备和／或分析设备联和使用的检测设备（如无源电桥压力传感器）的输出，因此避免了对于不同监控设备／分析设备必需专业接口电路的麻烦。在一个典型实施例中，检测设备包括一个非侵入式血压测量仪（ＮＩＢＰＭ），可借助本发明专利技术的接口电路广泛应用于连接现有技术的病人监测仪。本发明专利技术的另一方面是，提出了一个改进的能够联合接口电路运行的ＮＩＢＰＭ设备。同时还提出一种改进的切断电路，适用于探测检测设备和监控设备间的电气连接状态。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种连接时间变量信号的装置和方法，特别是涉及一种监测设备输出波形(例如血压波形)的调节和模拟的连接时间变量信号的装置和方法。
技术介绍
时间变量波形或信号已逐渐在许多领域得到了广泛的应用，包括工业、研究及医药等。在医药领域中，一个非常重要的应用是测量生物(例如人和犬科动物)的动脉血压。作为所谓的“侵入的”动脉血压监测装置的一部分，一次性的压力传感器被普遍用于通过动脉测量对象的血压，通过以适当速度注射正常的生理盐水使一条合适的动脉血管保持通畅，然后将传感器放入动脉血管。KVO(或“使血管畅通”)是指能防止血管穿刺针在血管里形成凝块的最小流速。一次性压力传感器(DPT)是通过硅应变波束技术实现的一个无源电阻桥。用于病人监控的一次性压力传感器电气接口可以从不同供货商处买到，例如惠普、安捷伦、飞利浦、通用电气、玛惠、德恩-欧美达、德塔斯高、伟林、太空实验室、Criticare、Criticon和韦.威利医疗等。病人监测仪产生励磁信号激活压力传感器的桥式电路，并提供信号调节DPT的输出，以便在病人监测仪的显示器上显示被测主体的血压波形。以上所述各种监测仪采用不同的方法激活电桥并显示输出信号。在一种简单电路中(请参阅图1所示)，压力传感器100的电桥101由恒定直流电压源102驱动。由电压源102产生的直流电压值可以是从1V到10V间的任意值，但一般设定为5V。电阻器R1 104、R1 106、R2 106、R3 108、R4110、R5 112、R6 114在消耗功率时会产生自热效应，此电压值(5V)将使这种效应减到最小。功率消耗使电桥检测电阻R3 108、R4 110、R5 112和R6 114的温度发生了变化，导致它们的电阻值改变。电阻的变化使得电桥101的输出产生我们不希望出现的误差。通常，一次性压力传感器的生产厂家会增加附加电阻(图中未显示)以补偿这些温度效应，以特定值(如5uV/V/mmHg)对传感器的输出进行校正。但最小化元件的自热效应仍然限制了误差的量级，因此这种电气补偿不可能成为最佳的方法。如图1所示，通过+E 120和-E 122的端子，将驱动信号施加给DFP100。电阻器R1 104、R2 106限制了桥电流，补偿了温度差距。当将压力施加给转换器时，改变了硅应变波束的几何形状，因此降低了R3 108和R6114的电阻值，而R4 110和R5 112的电阻值等量增加。这种变化数量级一般是电阻值的1％，通常被称作“德尔塔R”或ΔR。在典型的布置中，电阻R3 108、R4 110、R5 112和R6 114具有同样的标称值，通常用Rb表示。通常为R1和R2选用相同的阻值，以使终端+S 130和-S 132的标称电压等于驱动电压Ed的一半。在这种情况下，桥101的输出阻抗将会为Rb，输入阻抗由以式1给出Zin＝R1+R2+Rb(式1)Zin和Zout(Rb)的典型值分别为3K欧姆和300欧姆。给定以上定义值，经过终端+S 130和-S 132的桥输出电压可用以式2表示Es=+s-(-s)=Ed×]]>(式2)公式2是在以下六个假设前提下通过分析等效平衡电桥布置200(图2)得出的(i)电阻R1 202＝R2 202；(ii)桥200平衡时，电阻R3 204、R4206、R5 208和R6 210阻值全部相等，都等于Rb。(iii)桥不平衡时，如图3所示，电阻R3、R4、R5、R6变化同样的值(dR)。(iv)通过终端+S 230和-S 232的负载是一个无穷大的差动阻抗。(v)+S和+E或-E间没有负载。并且(vi)-S和+E或-E间没有负载。请参阅图2所示，当图2中的桥平衡时，终端1 240和终端2 242间的电阻值给出为Rb。(也就是说，2×Rb与2×Rb并联得出有效的电阻值Rb。)在图3不平衡结构中，终端1 340和终端2 342间的电阻值仍为Rb，因为数值(R3+R4+dR-dR)＝2Rb与(R5+R6+dR-dR)＝2Rb并联时，得出有效电阻值Rb。同样，电桥输出阻抗Zout＝Rb。请参阅图3、图4所示，图3的不平衡电路可被简化为如图4所示等值电路400。因此励磁电源Ed的输入阻抗由以式3给出Zin＝R1+R2+Rb (式3)电源Eb(也就是通过电桥的等效电压)和励磁电源Ed间的关系有以下公式4给出 Eb=Ed×]]>(式4)但是，注意到(R1+R2+Rb)＝Zin，因此，Eb可由以式5表示Eb=Ed×]]>(式5)由于通过电桥的电压Eb是恒定值(因此Rb也是恒定值)，可以单独分析电桥。不平衡等效电路500如图5所示。节点+S502的电压由式6给出。E(+S)=Eb×]]>=E(+S)=Eb×]]>=E(+S)=Eb×]]>(式6)可以得出节点-S504电压的相似表达(式7)E(-S)=Eb×]]>(式7)差动输出Es即为简单的E(+s)-E(-s)，如下E(S)=Eb×{-}=]]>E(S)=Eb×]]>(式8)最后，将式5的结果代入式8，得出上式2E(s)=Ed×]]>为使所有DPT的性能相同，生产过程中以标准灵敏度5uV/V/mmHg将其校正。这意味着，外施压力为100mmHg，驱动电压Ed为5V，则输出Es为2.5Mv。按照上式2，电阻值差dR应为1.5欧姆。对于Zin为3千欧，这种DPT的满压力为300mmHg，要求值为4.5欧姆的电阻值差，得出输出电压为7.5mV。可以看出，差动电阻dR是压力的函数dR＝Ks×Zin×P(式9)这里Ks＝放大因数5uV/V/mmHg，P＝被测压力将结果代入式2，得出电桥的转换函数，式10Es＝Ed×Ks×P(式10)注意到输出电压Es是压力P、输入变量(Ks)和由测量仪提供的驱动电压Ed的函数。对于5V直流的情况，输出的信号处理在范围上受到很大限制；例如，用放大仪器放大电桥输出，用2极低滤过器过滤输出，该滤过器的截止频率高于血压信号中任何重要的频率分量。典型的过滤截止阀频率是45HZ。当使用者不想从上述的DPT中得到波形，而是希望能施加给监测仪一个波形并显示一个波形时(如从由Assignee制造的数字型非侵入式血压测量仪)，DPT必须和监测仪断开，用新的信号源替代。对于具有固定的直流5V驱动电源，电路应便于将新的信号源(例如数字)连接到病人监测仪，如图6所示。如图6所示，接口电路600的电阻R1 602允许病人监测仪监测3千欧阻抗值(Zin)。使用DPT时，Zin经常为这个值。另外，电阻R2 606和电阻R3 608设定差动输出电阻抗(Zout)为300欧。输出节点S+610相对于参照放大器U1 616偏移+2.5V，放大器U2 618和U3 620(及其相关组件)按照式11设定-S输出-S＝2.506-0.0025×Ein(式11)+S和-S间的差动输出值由式12给出Es＝-0.006+0.0025×Ein(式12)固定偏差-6mV(图6所示示例电路)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可模拟一级或多级波形的电路，其特征在于其包括：一个数字－模拟转换器（ＤＡＣ），接受来自能够产生至少一个时间变量的至少一个波形测量仪器的数字输入；产生一个至少与所述数字输入部分有关的模拟输出信号；以及至少一个可与上述ＤＡＣ 的输出有效耦合的放大器，前述至少一个放大器可以动作，能够满足输出电压与外施励磁电压间的预置关系。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：罗纳德S科奈罗，
申请(专利权)人：坦西斯医药股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]