CN105078430A - 脉搏波血压模拟器及其模拟方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于医疗器械技术领域，提供了一种脉搏波血压模拟器，其包括：血压模拟装置，用于模拟人体血压信号，其包括充满气体且可弹性舒张和收缩的软胶管以及用于挤压软胶管的挤压组件，软胶管设于挤压组件内；压力传感器，用于检测软胶管内的压力，其与软胶管连接；脉搏波模拟装置，用于模拟人体脉搏波信号，其包括用于提供脉冲气流的充气泵；控制器，用于控制血压模拟装置及脉搏波模拟装置的工作状态且用于收集压力传感器的反馈信息，血压模拟装置、脉搏波模拟装置及压力传感器均与控制器电性连接。该脉搏波血压模拟器可以真实准确地模拟人体血压和脉搏信号，可用于准确地检测血压计。本发明还提供了与上述脉搏波血压模拟器相配合的模拟方法。

Description

脉搏波血压模拟器及其模拟方法

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，尤其涉及一种脉搏波血压模拟器及其模拟方法。

背景技术

在生产血压计的过程中以及检测血压计成品质量时，通常需要使用血压模拟器来测试血压计的准确度，检测血压计的质量是否合格。但是现有血压模拟器只能用于测试采用示波法原理的血压计，针对示波法原理设计的血压模拟器，只能用于测试单袖带血压计，不能用于测试采用脉搏波原理测量的血压计。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种可以真实准确地模拟人体血液和脉搏的脉搏波血压模拟器，该模拟器可以准确地检测血压计的准确度。

本发明所提供的脉搏波血压模拟器是这样实现的，一种脉搏波血压模拟器，包括：

血压模拟装置，用于模拟人体血压信号，其包括充满气体且可弹性舒张和收缩的软胶管以及用于挤压所述软胶管的挤压组件，所述软胶管设于所述挤压组件内；

压力传感器，用于检测所述软胶管内的压力，其与所述软胶管连接；

脉搏波模拟装置，用于模拟人体脉搏波信号，其包括用于提供脉冲气流的充气泵；

控制器，用于控制所述血压模拟装置及所述脉搏波模拟装置的工作状态且用于收集所述压力传感器的反馈信息，所述血压模拟装置、所述脉搏波模拟装置及所述压力传感器均与所述控制器电性连接。

进一步地，所述挤压组件包括固定框、可在所述固定框内上下活动且用于挤压所述软胶管的活动框、用于检测所述活动框在所述固定框内上下移动状况的位移传感器、具有转轴的电机以及偏心轮，所述位移传感器设于所述固定框上，所述活动框设于所述固定框内，所述电机与所述固定框固定连接，所述偏心轮套设于所述转轴上且位于所述活动框内，所述活动框内设有可与所述偏心轮相抵顶的轴承，所述轴承位于所述偏心轮的下方，所述软胶管位于所述活动框的下方。

更进一步地，所述偏心轮为椭圆形。

具体地，所述固定框下端设有容所述软胶管置入的槽位，所述槽位位于所述活动框的下方。

更具体地，所述活动框顶端设有凸块，所述位移传感器设有可容所述凸块***的凹槽。

进一步地，所述血压模拟装置还包括血压空气管，所述血压空气管一端与所述软胶管接驳，所述压力传感器设于所述血压空气管上；所述脉搏波模拟装置还包括脉搏波空气管，所述脉搏波空气管一端与所述充气泵接驳。

更进一步地，所述血压模拟装置还包括血压缓冲瓶，所述血压空气管包括第一血压空气管和第二血压空气管，所述第一血压空气管的两端分别与所述软胶管和所述血压缓冲瓶接驳，所述第二血压空气管一端与所述血压缓冲瓶接驳；所述脉搏波模拟装置还包括脉搏波缓冲瓶，所述脉搏波空气管包括第一脉搏波空气管和第二脉搏波空气管，所述第一脉搏波空气管两端分别与所述充气泵和所述脉搏波缓冲瓶接驳，所述第二脉搏波空气管一端与所述脉搏波缓冲瓶接驳。

具体地，所述第二血压空气管的另一端设有血压气管接头，所述第二脉搏波空气管的另一端设有脉搏波气管接头。

更具体地，还包括机壳，所述血压模拟装置、所述脉搏波模拟装置、所述压力传感器及所述控制器均设于所述机壳内。

本发明所提供的脉搏波血压模拟器具有以下技术效果：

本发明通过血压模拟装置和脉搏波模拟装置分别模拟人体血液信号和人体脉搏波信号，控制器控制血压模拟装置和脉搏波模拟装置之间的时间配合关系，从而真实准确地模拟人体内的血液信号和脉搏波信号，可见，本发明所提供的脉搏波血压模拟器适用于检测各种血压计的准确度，尤其适用于采用脉搏波原理测量的血压计，其稳定性好，准确度高，受外界干扰影响小。

本发明还提供了上述脉搏波血压模拟器的模拟方法，其包括以下步骤：

预设所述控制器；

所述血压模拟装置的挤压组件以一定的初始压力挤压所述软胶管；

所述挤压组件在T1时间内进一步挤压所述软胶管使其达到一定压力，然后在T2时间内松放所述软胶管使其恢复至初始压力，接着停止工作T3时间；所述脉搏波模拟装置的充气泵以T为周期提供脉冲气流，T＝T1+T2+T3；不断循环该步骤模拟人体的血压信号和脉搏波信号。

本发明所提供的模拟方法可以配合上述脉搏波血压模拟器真实准确地模拟出人体血压信号和脉搏信号。

附图说明

图1为本发明实施例中脉搏波血压模拟器的整机视图；

图2为本发明实施例中脉搏波血压模拟器拆去机壳后的视图；

图3为本发明实施例中挤压组件的立体视图；

图4为本发明实施例中挤压组件另一视角的立体视图；

图5为本发明实施例中挤压组件的主视图；

图6为本发明实施例中挤压组件拆去固定框后的主视图；

图7为本发明实施例中脉搏波血压模拟器内部装置连接方式的简化示意图；

图8为本发明实施例中检测外部血压计时“软胶管所受压力-偏心轮转动角度”的关系坐标图；

图9为本发明实施例中血压模拟装置和脉搏波模拟装置工作周期关系的示意图；

图10为本发明实施例中脉搏波血压模拟器模拟检测收缩压时血压模拟装置与脉搏波模拟装置工作时间关系的坐标图；

图11为本发明实施例中脉搏波血压模拟器模拟检测舒张压时血压模拟装置和脉搏波模拟装置工作时间关系的坐标图；

图12为本发明实施例中脉搏波血压模拟器模拟检测舒张压时血压模拟装置和脉搏波模拟装置工作时间点间隔时间与软胶管所受压力的关系坐标图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1与图2，本发明实施例提供了一种脉搏波血压模拟器，包括：

血压模拟装置1，用于模拟人体血压信号，其包括充满气体且可弹性舒张和收缩的软胶管11以及用于挤压所述软胶管11的挤压组件12，所述软胶管11设于所述挤压组件12内；

压力传感器2(参见图7)，用于检测所述软胶管11内的压力，其与所述软胶管11连接；

脉搏波模拟装置3，用于模拟人体脉搏波信号，其包括用于提供脉冲气流的充气泵31；

控制器4，用于控制所述血压模拟装置1及所述脉搏波模拟装置3的工作状态且用于收集所述压力传感器2的反馈信息(参见图7)，所述血压模拟装置1、所述脉搏波模拟装置3及所述压力传感器2均与所述控制器4电性连接。

血压模拟装置1工作时，其挤压组件12迅速挤压软胶管11，软胶管11内的气压迅速上升，然后挤压组件12迅速松放软胶管11，使软胶管11恢复到初始压力，这样，软胶管11内的气压一升一降，即可达到模拟人体血压的效果。脉搏波模拟装置3工作时，其充气泵31射出一阵阵的脉冲气流，从而达到模拟脉搏波的效果。血压模拟装置1和脉搏波模拟装置3的工作均由控制器4的预设程序控制，其中，控制器4采用PWM的方式控制充气泵31的工作。

本发明通过血压模拟装置1和脉搏波模拟装置3分别模拟人体血液信号和人体脉搏波信号，控制器4控制血压模拟装置1和脉搏波模拟装置3之间的时间配合关系，从而真实准确地模拟人体内的血液信号和脉搏波信号，可见，本发明所提供的脉搏波血压模拟器适用于检测各种血压计的准确度，尤其适用于采用脉搏波原理测量的血压计，其稳定性好，准确度高，受外界干扰影响小。

参见图3与图4，所述挤压组件12包括固定框121、可在所述固定框121内上下活动且用于挤压所述软胶管11的活动框122、用于检测所述活动框122在所述固定框121内上下移动状况的位移传感器123、具有转轴1241的电机124(步进电机)以及偏心轮125，所述位移传感器123设于所述固定框121上，所述活动框122设于所述固定框121内，所述电机124与所述固定框121固定连接，所述偏心轮125套设于所述转轴1241上且位于所述活动框122内，所述活动框122内设有可与所述偏心轮125相抵顶的轴承1221，所述轴承1221位于所述偏心轮125的下方，所述软胶管11位于所述活动框122的下方。

挤压组件12工作时，电机124驱动偏心轮125转动，当偏心轮125转动一定角度后，将与轴承1221相抵顶，轴承1221套设于活动框122内的一根固定轴上，轴承1221可绕轴转动，因此偏心轮125与轴承1221相抵顶时，将迫使活动框122向下移动并挤压软胶管11，这样，软胶管11内的压力便随即上升；偏心轮125继续转动一定角度后迅速反向回转，活动框122受软胶管11的回弹力往上移动，从而软胶管11内的压力又迅速下降，从而达到模拟血压上升和下降的效果。具体地，在本实施例检测外部血压计的过程中，偏心轮125的转动角度与软胶管11所受的压力的关系可参考图8。

挤压组件12工作前会通过控制器4的预设控制，预先一定程度地挤压软胶管11，使软胶管11达到一个初始压力，对于偏心轮125的预设角度，可以参考图8所示的坐标系设置，其中F1为舒张压，F2为收缩压。

结合图5与图6，所述偏心轮125为椭圆形。需要说明的是，偏心轮125的形状还可根据具体需要，设计为符合要求的形状。

具体地，所述固定框121下端设有容所述软胶管11置入的槽位1211，所述槽位1211位于所述活动框122的下方。

参见图4与图6，所述活动框122顶端设有凸块1222，所述位移传感器123设有可容所述凸块1222***的凹槽1231。在本实施例中，位移传感器123为光电传感器，当活动框122上升时，其凸块1222***凹槽1231内，光电传感器输出反馈信号“1”；当活动框122下降时，其凸块1222随之抽离凹槽1231，光电传感器输出反馈信号由“1”变为“0”，光电传感器收集的信号反馈给控制器4，控制器4对有关装置发出对应的工作指令。

可以理解，挤压组件12的实现形式并不限于本实施例所提供的具体结构，其还可以是能够对软胶管11提供挤压力的气缸等。

结合图7，所述血压模拟装置1还包括血压空气管，所述血压空气管一端与所述软胶管11接驳，所述压力传感器2设于所述血压空气管上；所述脉搏波模拟装置3还包括脉搏波空气管，所述脉搏波空气管一端与所述充气泵31接驳。

具体地，所述血压模拟装置1还包括血压缓冲瓶15，所述血压空气管包括第一血压空气管131和第二血压空气管132，所述第一血压空气管131的两端分别与所述软胶管11和所述血压缓冲瓶15接驳，所述第二血压空气管132一端与所述血压缓冲瓶15接驳；所述脉搏波模拟装置3还包括脉搏波缓冲瓶16，所述脉搏波空气管包括第一脉搏波空气管141和第二脉搏波空气管142，所述第一脉搏波空气管141两端分别与所述充气泵31和所述脉搏波缓冲瓶16接驳，所述第二脉搏波空气管142一端与所述脉搏波缓冲瓶16接驳。在第二脉搏波空气管142上还可设有机械放气阀19，用于消除电机124与充气泵31震动时所产生的外界干扰。

更具体地，所述第二血压空气管132的另一端设有血压气管接头17，所述第二脉搏波空气管142的另一端设有脉搏波气管接头18。血压气管接头17与脉搏波气管接头18用于与外部(待检测血压计)的空气管接驳。

本发明实施例所提供的脉搏波血压模拟器还包括机壳5，所述血压模拟装置1、所述脉搏波模拟装置3、所述压力传感器1及所述控制器4均设于所述机壳5内。

本发明实施例还提供了一种上述脉搏波血压模拟器的模拟方法，其包括以下步骤：

预设所述控制器4；

所述血压模拟装置1的挤压组件12以一定的初始压力挤压所述软胶管11；

所述挤压组件12在T1时间内进一步挤压所述软胶管11使其达到一定压力，然后在T2时间内松放所述软胶管11使其恢复至初始压力，接着停止工作T3时间；所述脉搏波模拟装置3的充气泵31以T为周期提供脉冲气流，T＝T1+T2+T3(T1、T2、T3与T之间的关系可参见图9)；不断循环该步骤模拟人体的血压信号和脉搏波信号。

本发明所提供的模拟方法可以真实准确地模拟出人体血压信号和脉搏信号。

基于上述模拟方法，本发明实施例所提供的脉搏波血压模拟器检测外部待检测血压计时，外部血压计与脉搏波血压模拟器连接/接驳，操作人员通过对控制器4的预设(预设收缩压和舒张压)，启动外部血压计充气，当压力大于收缩压时，脉搏波模拟装置3的充气泵31停止工作，脉搏波信号停止；外部血压计放气，血压模拟装置1继续工作，当压力刚好降至收缩压(或者收缩压附近)时，充气泵31重新开始工作，产生脉搏波信号，脉搏波第一次跳动时对应的压力值即为收缩压。在检测收缩压的过程中血压升降与脉搏跳动的时间关系可参见图10所示的坐标系，其中虚线表示血压信号，实线代表脉搏(波)信号，该坐标系中的横坐标表示时间，纵坐标无实际确定的数值，其仅用于表示血压信号和脉搏信号的跳动。

参见图11，检测完收缩压后，上述血压模拟装置1、脉搏波模拟装置3继续工作，血压计继续放气，在这个过程中血压信号与脉搏信号之间的间隔时间Δt(每一个血压信号产生的时间点与脉搏信号产生的时间点之间的间隔)不断变化，当压力达到舒张压(或者舒张压附近)时，间隔时间Δt将会发生突变，突变得很小，该突变点所对应的压力即为舒展压。图11中虚线表示血压信号，实线代表脉搏(波)信号，该坐标系中的横坐标表示时间，纵坐标无实际确定的数值，其仅用于表示血压信号和脉搏信号的跳动。间隔时间Δt的压力值可对应参见图12。

特别指出，本实施例中的外部(待测)血压计的测压原理和工作过程与现有血压计类似，因此在本实施例中不再赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种脉搏波血压模拟器，其特征在于，包括：

血压模拟装置，用于模拟人体血压信号，其包括充满气体且可弹性舒张和收缩的软胶管以及用于挤压所述软胶管的挤压组件，所述软胶管设于所述挤压组件内；

压力传感器，用于检测所述软胶管内的压力，其与所述软胶管连接；

脉搏波模拟装置，用于模拟人体脉搏波信号，其包括用于提供脉冲气流的充气泵；

控制器，用于控制所述血压模拟装置及所述脉搏波模拟装置的工作状态且用于收集所述压力传感器的反馈信息，所述血压模拟装置、所述脉搏波模拟装置及所述压力传感器均与所述控制器电性连接。

2.如权利要求1所述的脉搏波血压模拟器，其特征在于：所述挤压组件包括固定框、可在所述固定框内上下活动且用于挤压所述软胶管的活动框、用于检测所述活动框在所述固定框内上下移动状况的位移传感器、具有转轴的电机以及偏心轮，所述位移传感器设于所述固定框上，所述活动框设于所述固定框内，所述电机与所述固定框固定连接，所述偏心轮套设于所述转轴上且位于所述活动框内，所述活动框内设有可与所述偏心轮相抵顶的轴承，所述轴承位于所述偏心轮的下方，所述软胶管位于所述活动框的下方。

3.如权利要求2所述的脉搏波血压模拟器，其特征在于：所述偏心轮为椭圆形。

4.如权利要求2所述的脉搏波血压模拟器，其特征在于：所述固定框下端设有容所述软胶管置入的槽位，所述槽位位于所述活动框的下方。

5.如权利要求2所述的脉搏波血压模拟器，其特征在于：所述活动框顶端设有凸块，所述位移传感器设有可容所述凸块***的凹槽。

6.如权利要求1所述的脉搏波血压模拟器，其特征在于：所述血压模拟装置还包括血压空气管，所述血压空气管一端与所述软胶管接驳，所述压力传感器设于所述血压空气管上；所述脉搏波模拟装置还包括脉搏波空气管，所述脉搏波空气管一端与所述充气泵接驳。

7.如权利要求6所述的脉搏波血压模拟器，其特征在于：所述血压模拟装置还包括血压缓冲瓶，所述血压空气管包括第一血压空气管和第二血压空气管，所述第一血压空气管的两端分别与所述软胶管和所述血压缓冲瓶接驳，所述第二血压空气管一端与所述血压缓冲瓶接驳；所述脉搏波模拟装置还包括脉搏波缓冲瓶，所述脉搏波空气管包括第一脉搏波空气管和第二脉搏波空气管，所述第一脉搏波空气管两端分别与所述充气泵和所述脉搏波缓冲瓶接驳，所述第二脉搏波空气管一端与所述脉搏波缓冲瓶接驳。

8.如权利要求7所述的脉搏波血压模拟器，其特征在于：所述第二血压空气管的另一端设有血压气管接头，所述第二脉搏波空气管的另一端设有脉搏波气管接头。

9.如权利要求1-8任一项所述的脉搏波血压模拟器，其特征在于：还包括机壳，所述血压模拟装置、所述脉搏波模拟装置、所述压力传感器及所述控制器均设于所述机壳内。

10.权利要求1-9任一项所述的脉搏波血压模拟器的模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

预设所述控制器；

所述血压模拟装置的挤压组件以一定的初始压力挤压所述软胶管；

所述挤压组件在T1时间内进一步挤压所述软胶管使其达到一定压力，然后在T2时间内松放所述软胶管使其恢复至初始压力，接着停止工作T3时间；所述脉搏波模拟装置的充气泵以T为周期提供脉冲气流，T＝T1+T2+T3；不断循环该步骤模拟人体的血压信号和脉搏波信号。