專利名稱：一種血壓測量設備及血壓測量方法
技術領域：
本發明涉及無創血壓測量，具體涉及一種允許將電連接和氣動連接同步連接到帶 有電子元件的血壓袖帶的方法及設備。
背景技術：
使用自動設備進行無創血壓(Non-Invasive Blood Pressure，簡稱NIBP)測量已 成為醫學實踐的常規做法。這些設備不僅可以作為獨立的設備使用，還可以集成到多參數 醫療監測設備。現在常用的許多無創血壓測量設備使用所謂的振蕩示波原理工作。在這種 設備中，唯一連接到血壓袖帶的是自然界的氣體，通常以軟管的形式存在。大多數情況下， 軟管的兩端分別設有一個連接器；其中，一個連接器將軟管的一端耦合到無創血壓測量設 備，另一個連接器使得軟管的另一端連接到血壓袖帶。這樣，不同類型的袖帶就可以連接到 同一根軟管。而且，對于一次性袖帶，更換袖帶時無需丟棄整根軟管。基于袖帶的血壓測量方法依賴于對纏繞在人肢體上的氣動式袖帶進行充放氣，動 脈血完全閉塞時的氣動壓力對應為收縮壓，動脈沒有閉塞時的氣動壓力對應為舒張壓。有 些方法，如聽診法，依賴于檢測聲音或振動以確定動脈閉塞的程度，如同手動測量血壓時通 常要用聽診器。示波法的特點是只需通過觀測袖帶內的氣動壓力即可確定血壓。血液流動 通過袖帶下方時在袖帶壓力中產生每分鐘的脈搏數或振動數。如果將袖帶充氣至遠高于 收縮壓時，動脈完全閉塞，沒有血液流過袖帶下方，因此沒有或幾乎沒有觀測到袖帶壓力脈 動；當袖帶放氣至低于收縮壓，血壓循環至峰值時，血液開始通過袖帶下方流動，可以觀測 到袖帶壓力脈搏快速增加。袖帶壓力脈動的幅度持續增加，直到袖帶放氣超過平均動脈壓， 位于收縮壓和舒張壓之間；此時，隨著袖帶進一步放氣，袖帶壓力脈動的幅度開始向舒張壓 下降。在很多情況下，隨著袖帶放氣超過舒張壓，這種下降趨向平穩。通過觀察袖帶壓力中 發生的袖帶壓力脈動幅度的變化，利用已知方法可以確定收縮壓、平均壓和舒張壓。由于示波法僅通過觀測袖帶氣動壓力及其脈動即可操作，所以，除了袖帶本身，不 需要在患者身上放置任何的傳感器。而且，袖帶和測量儀器之間的連接可以只由一根氣動 軟管組成。利用測量儀器上的傳感器，通過軟管可以確定袖帶壓力和壓力脈動。正因如此， 現在的商業示波儀器中，患者和測量儀器間的連接僅為氣體。有些儀器使用一根軟管實現 對袖帶的充氣和放氣，以及測量袖帶壓力。然而，由于袖帶放氣時氣體流時，壓力隨著軟管 的長度而下降，因此，這種只采用一根軟管的結構必然會有一定的誤差。為減小這種源誤 差，有些儀器使用雙軟管或是具有雙管腔的單軟管，其中一根軟管或一個管腔用于為袖帶 的充氣或放氣提供氣流，另一根軟管或另一個管腔僅用于測量壓力。然而，連接到袖帶的仍 僅是自然界的氣體。根據預期用途的不同，血壓袖帶有不同的尺寸和型號；可設計為用于多名患者的 耐久型袖帶，或用于單個患者的一次性袖帶。袖帶的尺寸各異，有適合體型大的成年人大腿 的袖帶，也有適合早產兒肢體的袖帶。無創血壓測量儀器的操作，在一定程度上受到與其 連接的袖帶的型號和尺寸的影響；尤其是袖帶的初始充氣壓力。許多測量儀器將成人袖帶初始充氣至大約180mmHg，因為這個值稍高于一個成年患者的正常收縮壓。但是，這樣一個 充氣壓力會極大地傷害到剛出生的患兒。對于剛出生的患兒來說，更低的初始壓力才是合 適的。許多儀器依賴于由操作者確定患者的體型大小以選擇用合適的初始壓力。然而，從 便利的角度以及從體型小的患者的安全方面考慮，完全自動地選擇初始壓力才是更為可取 的。有些儀器通過測量附接袖帶的尺寸來自動推斷患者體型；還有的采用各種氣動的方式 確定初始壓力，例如，開始充氣時的壓力上升速率可以作為袖帶容量的一個指標。但是，當 有干擾信號存在時，氣動方式會導致誤差，如在儀器確定袖帶尺寸時人恰好在動。根據推斷確定袖帶尺寸比選擇合適的初始充氣壓力更為有用。無創血壓測量儀器 通常設定有一個可接受的脈動幅度范圍，其中振幅較小的脈動視為環境噪聲，振幅較大的 脈動視為人為噪聲。大尺寸袖帶產生的脈動信號通常比小尺寸袖帶的大很多；所以脈動幅 度的可接受的范圍取決于在使用的袖帶尺寸，這也是需要知道袖帶尺寸的另一個原因。由于袖帶結構的不同，需要修改運用于從氣動脈博信號確定血壓的算法。例如，長 度相同但寬度不同的袖帶，如果不進行矯正會產生不同的血壓值。另外，由不同材料制成的 袖帶，其矯正方式可能相似，如用不同材料制成的耐久性袖帶和一次性袖帶，其修正方法可 能相似。因此，除了要確定用于什么體型病人的袖帶尺寸外，還要獲得袖帶的其他特性信 息，這樣，測量儀器就能作出相應的調整，例如，采用一種改進的壓力確定算法或采用校正 常數。現有技術中，氣動袖帶尺寸的確定方法只是粗略地測量了袖帶容量。所以，這些方 法就不能區分出具有相同容量但不同形狀的兩只袖帶。而且，這些方法不能區分出具有相 同容量但其他特性不同的袖帶，如具有不同材料或結構的袖帶。最后，由于系有袖帶的病人 運動所產生的機械干擾，這些方法也不能穩健地識別微小的差異，最終實際上導致了對袖 帶的誤判。軟管用于感應袖帶壓力；即使是在雙軟管系統中，軟管也會產生假象，這些假象掩 蓋了真實的袖帶壓力或者使搏動失真或衰減。在這些情況下，可以在袖帶上添加壓力或者 放置具有相同作用的傳感器是有用的，然而現有的氣動連接系統不允許這樣的做法。現有技術中，用示波法測量血壓的設備結構如圖1所示，氣動血壓袖帶1纏繞在人 或者動物的肢體9上；袖帶設有短管2，短管終接于氣動連接器3上。在使用時，該氣動連 接器安插進位于軟管5 —端的連接器4。軟管的另一端設有連接器7，該連接器與血壓監測 儀器8上相應的氣動連接器6相配合。在有些儀器中，軟管5配備雙管腔。這樣，可以使用 另一個連接器，或者設計成將兩個管腔通過不同路徑連接到同一個連接器。不管是采用單 管腔還是雙管腔，這種系統的缺點是顯而易見的，袖帶1和儀器8之間只能以氣動的方式交 換信息。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是，提供一種有效的血壓測量設備及方法。本發明提供一種血壓測量設備，包括血壓袖帶，所述血壓袖帶通過軟管部件和連 接器可拆卸地連接到血壓監測儀器；其中，所述血壓袖帶包含能與血壓監測儀器交換信息 的電子元件；所述軟管部件設有一個或多個的氣動管腔和電導線，至少所述袖帶與所述軟 管部件之間相對接的連接器設有氣動耦合和電耦合，從而當所述袖帶連接到所述軟管部件時，所述袖帶和所述儀器間建立電連接和氣動連接。本發明還提供一種血壓軟管部件，包括一個或多個氣動管腔和集成式電導線。本發明還提供一種血壓袖帶的連接器，所述連接器集成有電連接器和氣動連接 器，從而連接器對接時同時啟用電連接和氣動連接。本發明還提供一種血壓測量方法，包括血壓袖帶通過軟管部件和連接器可拆卸 地連接到血壓監測儀器；在所述血壓袖帶設置電子元件，用于與所述血壓監測儀器進行信 息交換；在所述軟管部件上設置一個或多個氣動管腔及電導線；至少在所述血壓袖帶和所 述軟管部件之間的連接器設置氣動耦合和電耦合，從而當所述血壓袖帶連接到所述軟管部 件時，所述血壓袖帶和所述儀器間同步建立電連接和氣動連接。本發明的有益效果在于通過軟管部件和連接器將血壓袖帶可拆卸地連接到血壓 監測儀器上，從而使得血壓袖帶和血壓監測儀器間同步建立電連接和氣動連接，血壓袖帶 和血壓監測儀器之間可以電連接和氣動的方式交換信息。


圖1是現有的示波法血壓測量設備的示意圖；圖2是帶有電子元件的血壓袖帶連接到血壓監測儀器的示意圖；圖3是電子元件與血壓測量儀器通過導電方式進行連接的示意圖；圖4是電子元件與血壓測量儀器電磁耦合的示意圖；圖5是電連接器和氣動連接器的組合處于分離狀態時的示意圖，其中電連接和氣 動連接相鄰；圖6是電連接器和氣動連接器的組合處于分離狀態時的示意圖，其中電連接為圓 環結構，與氣動連接同心；圖7是電連接器和氣動連接器的組合處于分離狀態時的示意圖，其中電連接為輻 射取向；圖8是包含同軸電觸點的凸形氣動耦合器的剖視圖；圖9是電連接器和氣動連接器的組合處于未對接狀態時的剖視圖，其中，通過使 用毗鄰線圈的感應實現電耦合；圖10是電連接器和氣動連接器的組合處于對接狀態時的剖視圖，其中，通過使用 同軸線圈的感應實現電耦合；圖11是無源二端網絡的各種形式的示意圖，其中，無源二端網絡用于處在袖帶上 的電子元件；圖12是由電感耦合線圈與用于電子元件的電容構成的諧振電路示意圖。
具體實施例方式下面通過具體實施方式
結合附圖對本發明作進一步詳細說明。如圖2所示，除圖1所示各元件外，還增加了電子元件。在一個具體實施方式
中， 袖帶1設有電子元件10，該電子元件10設有電連接器11，連接器11對接到相應的電連接 器12，電連接器12附接在與軟管5平行的電導線13上。這些導線終接于電連接器14，而 電連接器14對接到設在血壓監測儀器8上的電連接器15。連接器15可以訪問位于儀器8內的接口電路16。所以，如圖示，所有連接器都對接完畢，袖帶1通過軟管5氣動連接到血 壓監測儀器，而電子元件10通過導線13電連接到位于儀器8內的接口電路16。電子元件10與接口電路16之間的電通路可以有各種方式。最直接的方式是導電 連接，其具體實施方式
如圖3所示。電子元件10設有兩個或兩個以上的電觸點17，這些電 觸點包含在電連接器11中，與電連接器11對接的電連接器12設有與電觸點17配對的電 觸點18，當連接器相連時，電觸點17和電觸點18相接觸并建立一條導電通路。連接器12 的電觸點18附接在導線13上，導線13終接于與觸點17相似的一組觸點，該組觸點位于電 連接器14內，并與連接器15內的觸點18緊密結合。連接器15內的觸點18連接到接口電 路16。雖然圖示每個連接器內有兩個觸點，并只有兩根導線，但根據電子元件10和接口電 路16的需求，可以有多個觸點和多根導線；這是可以理解的。這種使用導電通路的裝置，能 夠廣泛用于不同種類的電子元件、接口電路，以及用于電子元件與接口電路間進行通信的 信令方案。一種替代方式中可以不用觸點相接觸的方式，即用電磁耦合取代至少一組觸點17 及其配對的觸點18。如圖4，連接器11的觸點替換為電感耦合線圈19，連接器12的觸點 替換為電感耦合線圈20。當連接器12與連接器11對接，將線圈19靠近線圈20，從而線圈 之間通過初級線圈與次級線圈的方式或是變壓器繞組的方式產生電磁耦合。雖然圖示只在 導線13的一端使用了電磁耦合，可以理解的是，電磁耦合同樣可以應用于連接器14和15。 所以，可以在導線13的一端或兩端采用電磁耦合替代觸點。線圈19與線圈20靠近時會產生耦合，如同變壓器一樣。然而，根據線圈的結構和 布局，線圈耦合的程度實質上比普通的變壓器的耦合還小；尤其是導線13兩端都采用電磁 耦合，此時耦合損耗呈級聯。然而，電子元件10和接口電路16可以設計為能工作于任意程 度的耦合。這種線圈的耦合只適用于交流信號。另外，特殊設計的線圈只能通過有限頻率 范圍內的信號；這就使得電子元件10、接口電路16的設計以及用于兩者間通信的信令方案 的類型受到一定的限制。而且，通過電磁耦合增加的多條通路比在電耦合中增加需要的觸 點要困難的多。盡管有這些不足，電磁耦合有其獨特的優勢，即在電感耦合電路之間提供共 模電隔離。這是醫療設備中的重要因素，因出于安全方面的考慮，這種隔離通常要強行設置 在用于患者的電路中。電連接和氣動連接可以獨立布置，如圖2所示。但是這種布置對用戶來說不方便； 并且如果用戶忘記了同時使用電連接和氣動連接，儀器會有故障的風險。所以，在一種最佳 實施方式中，將電連接和氣動連接組合到集成式軟管部件中。軟管5和導線13集成，從而 用戶可以將其作為一個整體進行操作。另外，袖帶的電連接器11和氣動連接器3組合在一 起，其分別配對的電連接器12和氣動連接器4也組合在一起，同步提供了電和氣的連接及 斷開。軟管5靠近儀器的一端的氣動連接器7與導線14靠近儀器一端的電連接器也可以 采用這種集成方式。然而，在某些情況下，血壓監測儀器8可能需要電連接和氣動連接維持 獨立。例如，在某些監測儀器8的設計中，氣動連接和電連接可能連通到儀器上相隔較遠的 區域，使得這兩種連接不需要組合在一起。電導線13和軟管5可以使用各種集成方式。一種方法是將導線13放置在軟管5 的氣流管腔內。此時要保證導線的截面相對于管腔的來說足夠小，從而不會阻塞氣流。根 據所使用的連接器的設計，這種結構使得集成式軟管終端的導線很難做到不泄漏。所以，這
6種情況建議使用其他結構的集成式軟管。例如，一種結構中軟管設有兩個獨立管腔，其中一 個管腔用于氣動方面的目的，另一個作為容納導線13的導管。一種可替代的結構是，將導 線13嵌入軟管5的內壁。例如，軟管由擠壓的熱塑塑料制成；此時可以在擠壓過程中將導 線嵌入塑料管壁。也可以將一根普通的軟管同導線13包裹在同一個管套內，使其看起來是 一個整體。該方法可以變化為，將導線做成管套的一部分，如嵌入其管壁或者織入麻花狀的 管套。還可以采用混合結構，如將一根或多根導線放置在氣流管腔內，其余導線放在上述的 其他一個或多個位置中。集成在一起的氣動連接器和電連接器可以有不同形式。一種具體實施方式
如圖5 所示，氣動連接器和電連接器并列地放置在通用的集成式外殼里。圖示為連接器未對接圖， 包括集成式凹形連接器22和集成式凸形連接器23，均附接于集成式軟管21上，圖示中軟管 21分段，設有氣動腔29和集成式電導線13。凸形連接器23上設有凸形氣動耦合器24，該 氣動耦合器上設有與附在軟管上的氣動腔29相連通的氣動通道30。凸形耦合器上還包含 凹槽28或是具有類似特征的結構，其使用鎖扣裝置以保證連接器在拉壓力情況下都能相 對接。凹形連接器22上設有凹形氣動插口 25，該插口與氣動腔29連通，并與凸形耦合器 24相配合。插口 25上設有鎖扣裝置，該裝置可以是如拉環、棘爪或滾球結構，并與鎖扣結 構28配合使用。當連接器不需要對接時，該鎖扣裝置可以通過滑動軸環51分離，或是通過 如按鈕等類似結構分離。凸形連接器23上還設有電接觸針27，用于連接到集成在軟管21 內的導線13。這些電接觸針與凹形連接器22上的插口 26配合使用，并依次連接到軟管內 的導線13。所以，將凸形連接器23插入凹形連接器22，就能同時產生電連接和氣動連接。 通過松動滑動軸環51，并將凸形連接器和凹形連接器分離，電連接和氣動連接將同時斷開。 可以理解的是，還可以使用其他鎖扣方式；例如，摩擦阻力足夠大時則不需要明顯的鎖扣裝 置，可以將鎖扣裝置集成到連接器體內或電觸點內，而非氣動耦合器內。—種最佳實施方式中，凸形氣動耦合器24及其插口 25在形狀和大小上可制造為 標準的氣動連接器，如由Rectus GmbH(Eberdingen-Nussdorf，德國)生產的20KA系列。這 樣，傳統血壓袖帶在不采用電子元件10時，可以使用標準連接器與凹形連接器22的插口 25 對接，此時，電插口 26沒有電連接。可以通過設計接口電路16來檢測這種情況，并使血壓 監測儀器8在沒有使用電子元件10時可以在后備模式下工作。圖5所示的凸形和凹形電觸點的布局只是一種特定方式，但并不是唯一的一種方 式；這是可以理解的。例如，凸形和凹形電觸點的位置可以單獨地或整體地互換。另外，除 了電觸針和插口外還可以采用其他的電連接方式。這些方式包括但不僅限于對接觸點、波 紋管觸點、無極性觸點、同軸觸點、彈簧觸點、或者其他電氣和電子連接器結構中為人們所 熟知的方式。雖然圖中所示是兩個電觸點及導線，但是可以理解為任意數目的電觸點和導 線都是可以的。另外，凸形氣動耦合器24和插口 25可作為附加的電觸點或替代品使用，此 時，凸形氣動耦合器24和插口 25由導電材料制成，或是設有導電部分，一旦匹配即成為電 觸點，此時凸形氣動耦合器24和插口 25及其中的導電部分分別連接到導線13。圖5所示方案的缺點是，凸形連接器23和凹形連接器22必須將兩者的軸旋轉對 準后才能對接。一旦對接，連接器的凸形和凹形部分之間則不能相對旋轉。然而，普通的氣 動耦合器在任何旋轉方向都可以對接，且對接后可以轉動，這一定程度上有利于避免或者 彌補軟管的布置上的混亂。所以，在集成式電連接器和氣動連接器中，需要保持這種特性。一種實現此特性的結構如圖6所示。該結構使用滑動旋轉觸點替代電連接器的針和插口。 如圖6所示，凸形連接器32上設有同心接觸環34，這些同心接觸環以凸形氣動耦合器24的 軸為中心。接觸環34同導線13相連，并集成在軟管21內，軟管21附接于連接器32。凹形 連接器31包含有觸點33，當氣動耦合器24插入插口 25時，每個觸點都可以接觸到每個接 觸環34。這些觸點與集成在軟管21內的導線13相連，而軟管21附接于連接器31。由于 這種結構是關于耦合器24和插口 25軸對稱，因此可以以任意的旋轉對齊的方式對接，而且 對接后的一個連接器相對于另一個可以自由旋轉。圖示中接觸環34和凸形耦合器24放置在連接器32上，而觸點33和插口 25放置 在連接器31上，但可以理解的是，這種位置布局可以是隨意的，觸點和接觸環的位置可以 互換。接觸環34可以有多種形式，例如其可以是嵌入或是附接在連接器外殼的金屬環、電 路板上的箔片、導電聚合物材料、或者是導電油墨。觸點33也有多種形式，如彈簧插塞，彈 簧片觸點，合成橡膠觸點，凸圓觸點或剛性觸點。雖然圖示一個接觸環只對應一個觸點，然 而，為提供充分的接觸或對稱分布接觸力度，一個接觸環可以有多個觸點與之對應。例如， 圍繞接觸環放置三個相隔120度的觸點。雖然圖示為一個接觸環和兩根導線13，但是其數目可以是任意的；這是可以理解 的。另外，凸形氣動耦合器24和氣動插口 25可以作為附加的電觸點或者替代已有的某個 電觸點，此時，氣動耦合器24和氣動插口 25必須是導電材料，或者設有導電部件，對接時通 過接觸建立電連接，此時，耦合器24和插口 25，或者是它們的導電部件分別連接到導線13。 一種最佳實施方式中采用兩根導線13，導線13使用氣動耦合器和單個同心圓環作為觸點。圖6所示同心圓環觸點的一種替代方案是限制連接器對接后的旋轉。例如，可以 提供基準線來去除這種旋轉，或者將其旋轉限制在一定的角度范圍，如低于180度。此時， 通過將觸點圓環以輻射的方式劃分為多個扇形，每個扇形都有一個觸點33與之配對，使得 單個觸點圓環可以提供多條回路，并且。圓環的每個扇形和對應的觸點為導線13構成了回 路。此時，對接后的連接器的旋轉范圍小于一個扇形的寬度。只要插口 25或耦合器24尺寸上兼容，上述任一形式的連接器，不包括電觸點，可 以與標準的血壓連接器兼容。在圖6所示的觸點結構中，觸點33施加給圓環34的力是軸向的，并且與凸形連接 器和凹形連接器對接的方向相反。所以，為了保證觸點緊靠著接觸環，當凸形連接器和凹形 連接器對接時，需要將凸形連接器牢牢地鎖在凹形連接器內。這可以通過在凸形氣動耦合 器24上增加鎖扣結構實現，或者通過連接器外殼或其體內的某些結構來實現，例如扣環、 卡栓鎖扣、帶螺紋的耦合環、摩擦間、或者止動器等。圖7所示是觸點結構的一個替代方案，其中接觸力不是趨于把連接器分開。在這 種方案中，接觸力是徑向而不是軸向。圖7所示該方案的最佳實施方式包括支持與兩根導 線13接觸的接觸結構，其中，一種接觸是通過氣動耦合器實現，另一種接觸是通過接觸帶 實現。凸形連接器36包括氣動耦合器24，該啟動耦合器由導電材料制成或是含有導電部 件，并連接到一根導線13。凸形連接器還設有導電接觸帶37，用于與另一根導線相連。凹 形連接器35設有與耦合器24配對的插口(圖未示出)，并按前述方法建立氣動連接和電連 接。凹形連接器還可以包括接觸指38，用于連接器對接時與接觸帶37接觸并建立電連接。 接觸指38和氣動插口的接觸部分分別連接到各自對應的導線13。
由于圖7所示的結構的接觸力是徑向的，不會阻礙連接器的套接。而且，通過給接 觸帶37選擇合適的帶寬，使其可以承受連接器對接的不同深度。這種結構可以通過在耦合 器上增加鎖扣結構實現，或者通過連接器外殼或其體內的某些結構來實現，如扣環、卡栓鎖 扣、帶螺紋的耦合環、摩擦間、或者止動器等。雖然圖示為兩根導線及其相關的觸點，但是可以通過增加接觸帶37和接觸指38 來支持更多的導線。各接觸帶平行放置的，并且每條接觸帶各有一個接觸指。另外，雖然上 述實施例把耦合器24當作觸點，但如果提供有額外的觸點帶37和觸點指38則可以不用把 耦合器24當作觸點。盡管圖示為中每條接觸帶37只有一個接觸指38，為提高接觸的可靠 性或者使接觸力均勻分布，每條接觸帶可以對應有多個接觸指。圖7所示的連接器并不要求連接器要在特定的旋轉位置以能對接，但對接后可以 自由旋轉。如果需要的話，可以通過基準線來限制或者消除旋轉。此時，通過將接觸帶劃分 為多片小帶，使得一條接觸帶可以支持多根導線，這類似于直流電動機的換向部分。每片小 帶設有一個接觸指38，并連接到導線13。由于限制了套接的連接器轉動角度，這使得每個 接觸指保留在與其對應的那片小帶上。雖然圖7中接觸帶設在凸形連接器部件36上，而接觸指38設在凹形部件上，但它 們的位置可以互換。例如，位于凸形連接器36上的接觸指可以與位于凹形連接器35的接觸 帶接觸。甚至，在另一種結構中，氣動耦合器24放置在凹形連接器35內部，并與接觸指38 相鄰；氣動插口置于凸形連接器36上，并置于接觸帶37內部且與其同心。只要氣動插口和 耦合器尺寸上兼容，且氣動插口和觸點周圍或者外罩足夠的清潔，則任何此類型的連接器， 不包括電觸點，都可以與標準袖帶連接器兼容，這樣，標準連接器就不會產生機械干擾。出于緊湊性考慮，氣動耦合器和與之配對的插口通常可設計一個為多根導線提供 接觸的接觸點。圖8是氣動耦合器24為兩根導線13提供觸點的截面圖。如果導線13設 置在軟管21的管腔29內，使用這種結構非常有利，因為不需要將導線引出管腔即可實現與 觸點的接觸。氣動耦合器24設有中心氣流通道30，由兩個導電部件和一個絕緣器40組成。 導電部件39位于耦合器頂端及其內表面，另一個導體部件41位于耦合器的外管套。具有 鎖扣功能的凹槽28設置在絕緣體上，或設置在一個導電部件上，或是在連接部分以溝槽形 式存在。相應的凹形氣動插口包括多個接觸區，分別與位于耦合器頂端的導電部件39和位 于耦合器管套的導電部件41接觸。在增加基準線以限制連接器自由轉動時，可通過縱向地將耦合器24分割成一個 或多個導電部分以增加接觸點。例如，可以將管套41在耦合器兩側縱向分成兩個獨立的接 觸區域；以這種方式增加的接觸區域可以用來替代導電端39或增加導電端。雖然圖中只顯 示了兩個接觸區域和兩根導線，但可以通過增加絕緣部分將管套41分割成多個接觸帶以 增加接觸點和電導線。此外，具有兩個或兩個以上的電路的氣動耦合器可以結合到前述使 用耦合器24作為接觸點的任意連接器中。有些醫療條件下不需要電接觸，如出于安全考慮，應該避免患者與通電電路之間 的接觸。因此，用于患者的電路往往設有隔離屏障，如果沒有這個屏障，則須將所有的觸點 設置為不可碰觸。然而，在醫療處理中，導電液體的溢出現象屢見不鮮。如果溢出的液體進 入連接器，并延伸至觸點或導線，可能會對患者產生漏電。而且，這些液體還可能會引起觸 點之間的連接異常，從而導致儀器故障；另外，處于醫療環境的觸點易受腐蝕、損壞和污染，使得觸點的可靠性受到影響。所以，避免觸碰到電子元件10和接口電路6之間的連接是非 常有必要的，至少在病患區。可以通過電感耦合來實現上述目的。圖9所示為采用電感耦合的未進行對接的連 接器的截面圖。凸形連接器43包括連接到軟管21的管腔29的氣動耦合器24，還可以包括 與集成在軟管21的導線13相連的耦合線圈45。線圈與耦合器24同軸并纏繞在耦合器24 上，且設置在靠近與之配對的連接器的一側。該與之配對的凹形連接器42設有插口 25，并 連接到軟管21的管腔29。插口設有封蓋46，用于在耦合器24插入后密封耦合器24。鎖扣 裝置47在連接器對接時扣住位于耦合器24上的具有鎖扣功能的凹槽28。凹形連接器還包 括耦合線圈44，并連接到集成在軟管21的導線13。該線圈的纏繞放置方式與凸形連接器 中的線圈45相似。當兩個連接器對接時，線圈44與線圈45的位置相近，因此線圈會產生 至少部分磁鏈；從而使得與線圈相連的電路之間耦合相連。圖10所示是電感耦合線圈的一種替代方案的截面圖，此時連接器未進行對接。在 本方案中，當連接器對接時，線圈不是相鄰放置而是同軸放置，即將一個線圈放在另一個線 圈內。這種結構設置可以得到更好的線圈耦合。通過使用磁核或者使用殼體來包圍線圈可以提高耦合線圈的性能。這種磁核或者 殼體可以用鐵素體、鐵鎳合金、或其他在變壓器或電子線圈內核中常用的如電磁材料等來 制得。根據需要得到的耦合頻率，由于固體金屬材料不太合適，需要采用其它現有技術中的 壓片以避免渦流及相關損耗。將磁材料放置在可以引導磁通線連接線圈；簡單地通過使磁 材料的中心軸對齊可提高耦合。例如，如果耦合器24選用合適的磁材料，任一圖中所示結 構的磁耦合程度都可以提高。在圖10所示的線圈44周圍放置磁材料制的外套具有類似效 果。圖9中，每個線圈可以放置在一半的鐵芯上，為耦合器24和插口 25提供了一個中心孔。 當連接器對接時，套有線圈的半截鐵芯組合成一個封閉的磁電路中。若鐵芯的頂端暴露在 連接器外殼，則可獲得最好的耦合效果；從而，在連接器對接時，套有線圈的這兩個半截鐵 芯可以無縫隙或只有很小縫隙地放置在一起。然而，即使鐵芯之間有縫隙，比如將鐵芯頂端 放在連接器相對接的一端，其耦合也是可以令人滿意的。通過這樣設置鐵芯或極片，就沒有 必要將線圈本身放置在連接器相對接的部位。而且鐵芯或極片可以弓I導磁通量到連接器對 接的區域，其中磁通量來自位于連接器殼體任一位置的線圈。根據使用電子元件10的目的以及可以使用的導線13的數目，附在袖帶上的電子 元件10可以有多種形式。一種最佳實施方式中，為簡化連接器的結構，只使用兩根導線13。 電子元件用于識別袖帶的特性，其最簡單的形式是采用無源網絡的形式。如圖11所示，為 用于袖帶識別的電子元件10的各種簡單實現方式。其中，常用的方式如圖IlA所示，包括 跨接在端子50上的通用阻抗Z網絡49。網絡49最簡單的形式是為一個電阻，如圖IlB所 示，其中Z等于R。電阻R的不同的阻值代表不同屬性的袖帶，如R值為1000歐姆表示為新 生兒袖帶，R值為2000歐姆表示為幼兒袖帶，R值為3000歐姆則表示為成人袖帶等。理論 上，可以有非常多的不同電阻取值，即可以表示非常多種型號的袖帶或者非常多的袖帶屬 性值，但是實際上不同電阻值的數目受限于電阻器的容限、以及在導線13和不同觸點阻值 影響下所能夠測量的精度。電阻器也可以用在電感耦合結構中，但此時由于線圈耦合可能 存在變化，使得阻值的測量具有更大的不確定性。盡管如此，仍有一定數量的不同電阻值可 以可靠地識別出袖帶的類型或其屬性值。
可以用一個電容器或者電感器代替電阻器，不同的電容值或電感值表示袖帶的不 同類型。可以使用包括電阻器，電容器和電感器中至少兩個的混合網絡，該網絡表示一個復 數阻抗Z，其包括實部和虛部，此時實部和虛部可以編碼為從不同的角度描述袖帶。例如，在 電阻器和電容器串聯或并列組合的網絡中，實部(即電阻值)可以表示為袖帶的尺寸，而虛 部(即電容值)可以表示為袖帶的一些其他特性，如為可循環使用的袖帶或是一次性的袖市。阻抗Z也可以是非線性的阻抗，如二極管或者穩壓二極管。這種方法可以用非常 簡單的編碼來表示有限數目的袖帶的類型或屬性值。如，圖11中C，D，E，F示出了使用簡 單的二極管連接來表示袖帶的四種類型和屬性。圖IlC中，兩端開路，所以加何種極性的測 試電壓都不會有電流。圖IlD中，二極管跨接線路兩端，只有當下端接電源正極時才有電流 流經二極管。如圖IlE所示，二極管相對于圖IlD倒置，所以當上端接電源正極時才有電流 流過二極管。在圖IlF中，一對極性相反的二極管并聯在一起，因此無論加何種極性的電壓 網絡中都有電流流過。所以，通過采用定性測量，簡單觀測加上各種極性測試電壓時電流是 否存在，而無需精確測量，即可檢測出這四種不同的狀態。此時，圖IlF中并聯的二極管可 以由一根連接兩端點的線短路代替。通過定量的測量可以檢測到更多的狀態。圖IlG中，兩端間接有一穩壓二極管。穩 壓二極管的不同擊穿電壓可以用來編碼為袖帶的不同屬性值，例如用5. 6伏的擊穿電壓表 示新生兒袖帶，6. 8伏表示幼兒袖帶等。改變穩壓二級管的極性可以將能夠表示的狀態翻 倍，或者編碼為新的屬性。例如，擊穿電壓可以編碼為袖帶的尺寸，而連接二極管的極性可 以表示可循環用的袖帶或一次性用的袖帶。使用無源器件如電阻器，連同二極管或穩壓二極管，可以得到兩種新的表示方法。 如圖IlH所示為一個電阻器和一個穩壓二極管并聯。電阻器的阻值可以用一個小的測試電 流或電壓來測量，這樣穩壓二極管還沒有達到擊穿電壓，然后用大的測試電流來測量穩壓 二級管的擊穿電壓，而電阻器的分流影響不大。測出的阻值和擊穿電壓可以分別用來編碼 為袖帶的兩個不同的屬性，也可以用這些值的組合來表示一個屬性的多個級別。例如有四 個電阻值和四個擊穿電壓值，它們可以用來表示某種屬性的16個級別。穩壓二級管的連接 極性也可以編碼為袖帶的屬性。電阻器也可以結合普通二極管使用，此時，二極管根據它的 連接極性(兩個值)和總阻抗可以編碼為三個屬性值。雖然并聯組合更容易測得參數值， 對本領域技術人員來說，顯而易見，串聯組合也是可行的。在電感耦合情況下，一種非常有用的結構是將電子元件10做成一個電容器。如圖 12所示，其中電子元件10包括電容值為C的電容48，同電感系數為L的耦合線圈19組成 了一個諧振電路，因此耦合線圈本身則成為L-C阻抗網絡中的一部分。使用不同的C值和 L值得到的不同振蕩頻率可以編碼為袖帶的不同屬性。例如，IOOkHz可以表示新生兒袖帶， 150kHz表示幼兒袖帶，200kHz表示成人袖帶等等。由L和C組成的諧振電路的共振由接口 電路16決定，其通過耦合線圈20耦合到諧振電路。共振頻率的測量可以通過阻抗測量技 術實現，或者在接口電路16包含有振蕩器，其頻率由相耦合的諧振環路的共振確定，可通 過多種手段測量振蕩器的頻率，如利用儀器8中的計數電路。目前所描述的各種無源器件編碼為袖帶屬性，是通過將其阻抗、擊穿電壓或極性 固定設為預設值。然而，電子元件10的屬性并非一成不變。例如，用熱敏電阻代替圖IlB中的電阻，此時，電子元件不再表示袖帶的屬性，而是一個傳感器，在該例中為溫度傳感器。 又例如，用壓阻式傳感器代替電阻，其可以用于感知如壓強或脈搏信號導致的機械力。類似 地，也可使用電容或電感變化的傳感器。電感器還可以與一個固定標識符結合使用。例如， 熱敏電阻與穩壓二極管分流連接，從而，熱敏阻抗表示變化的溫度，而穩壓二極管的擊穿電 壓表示固定屬性，如袖帶尺寸。電子元件10中也可以包含有源元件，而不僅是無源電子元件。例如，電子元件10 可以是用來獲得脈搏信號的駐極體麥克風，包括位于同一外殼內的傳感器和前置放大器以 及兩個端子，兩端子為設備供電并傳遞信號。然而，除了模擬傳感器外，也有些數字傳感器僅用兩個端子為設備供電并傳遞信 號，例如Dallas Semiconductor (達拉斯，德克薩斯州)生產的“One-Wire”協議設備。這些 設備以寄生的方式從一個雙向數字信令線獲得電源，以實現串行協議與設備的數據交換； 其中一些設備特別適合用數字碼編碼為袖帶屬性。Dallas Semiconductor DS2401的設備 采用定制的48位數字進行數字編碼，其中一些位數可以用來描述袖帶屬性，例如尺寸和型 號。如若需要，剩余的位數可以用來作為唯一的袖帶序列號或者識別碼。這種袖帶序列號 也可以用作患者的識別碼，此時，袖帶，特別是一次性袖帶，則替代常用于識別患者的腕帶 而成為識別臂章。DS2401是有效的只讀存儲器件，對48位數字的編程只能在設備的制造期間進 行。具有可讀寫的非易失性存儲器的設備具有附加功能，如可以記錄血壓袖帶的使用次 數，當袖帶用壞需要更換時可以通知用戶。如果將袖帶給指定患者使用，袖帶則作為患 者的識別臂章將患者的數據信息記錄在電子元件10內。合適的可讀寫設備包括Dallas Semiconductor DS2300A以及相關設備，這些設備包含有電可擦除可編程只讀存儲器 (EEPROM)，具有非易失性，且可以隨時擦除和改寫。電子組件10傳遞的信息中除了已存儲的數字信息外，也可以包括傳感器信息。 如，Dallas Semiconductor DS1820的系列設備中含有溫度傳感器，當僅使用兩個端子為設 備供電并進行數據交換時，除了數字標識符外，可以傳遞表示溫度的數字信息。具有這種裝 置的血壓袖帶不僅提供表示袖帶屬性的數字標識符，而且還可以報告正在使用袖帶的人或 動物的體溫。顯然，對本領域技術人員而言，獲得溫度傳感器信號的技術同樣可以應用于其 他類型的傳感器。當接口電路16采用如圖3所示的導電連接時，這種數字設備特別適合用作電子元 件10，如上述的Dallas Semiconductor的設備。但是，這種設備應用在如圖4所示的電感 耦合方案中很困難。這是因為這種用于驅動并與這些設備交流信息的信令方案要求以非常 低的頻率傳輸能量，最好要包括直流信號。這對于電感耦合方案來說是有問題的，該方案要 求大感應系數的線圈，這是不利的。而且，這種信令方案還要求以高頻率傳輸，要求這些耦 合線圈能通過大范圍的頻帶。然而這種線圈在實際應用中是不可接受的，即使可行其結構 實現也很困難。這些不足可以通過以射頻載波承載能量和信息的信令方案克服。此時，需要將線 圈設計為只能在特定的載波頻率包圍的窄帶上工作，這種設計是出于方便線圈構造的考 慮。圖4所示方案中，接口電路16生成射頻載波，通過電感耦合由線圈20傳遞給線圈19。 電子元件10接收該射頻能量，對其整流以適應自身的電源要求。接口電路16可以向電子組件10發送信息，經過整流以提供能量的載波也可以利用該信息進行調制。電子元件10 也可以通過各種途徑向接口電路16反饋信息，例如，電子元件10可以在線圈19上加一個 可變負載，可變負載可以通過線圈20將影響傳遞給接口電路16。這種信令方案，有時也稱 為合并調制器，可以傳遞與數據流對應的邏輯狀態。可替換地，電子元件10可在第二載頻 產生一個輸出，通過耦合線圈傳遞給接口電路16。第二載頻可使用從電子元件10發送給接 口電路16的信息進行調制。在商業中基于這些原理運行的設備為人們所熟知，并且能夠廉價地大量生產。射 頻識別領域也使用類似的原理于識別裝置，也稱為讀卡器，來讀取存儲在標簽或ID卡中的 信息，該標簽或ID卡附在人或物上。標簽包含稱為射頻識別應答器的集成電路，并與一個 小型耦合線圈連接。讀卡器含有與電子器件連接的耦合線圈。實際操作中，將讀卡器中的 線圈靠近標簽中的線圈，如前述地進行能量和數據的交換。標簽就相當于圖4中的電子元 件10和線圈19，而讀卡器相當于接口電路16和線圈20。射頻識別設備的一個特點是應答 器和識別裝置能在線圈很小的耦合度下工作。所以，如果圖4系統使用商用射頻識別裝置， 線圈19和20在設計上就有很大的自由空間，且對于線圈所在的連接器而言，獲得高的耦合 度已不再是設計需要考慮的首要問題。許多廠商生產的射頻識別設備都是以類似原理工作 的。如，飛利浦半導體(埃因霍溫，荷蘭)生產的型號為HT2M0A2S20的發射機應答器適合 用作電子元件10，該設備包括唯一的識別碼和用戶可編程EEPROM存儲器，相應的讀卡器可 采用飛利浦半導體型號為HTCM400設備，其適用于接口電路16。這些設備工作在125kHz的 載頻上，該載頻非常便于耦合線圈的構造。顯然，對本領域的技術人員而言，可以將構造這 些商用發射機應答器的技術用于轉發傳感器輸入給接口電路16的發射機應答器。雖然圖 4中導線13只有一端采用了電感耦合，可以在導線13的任一端采用，或兩端都采用；這是 可以理解的。
在圖2中，電子組件10直接連接到袖帶1。但是，在許多情況下，將電子組件10放 在袖帶連接器內靠近觸點和耦合線圈則方便很多。如前述將氣動連接器和電連接器組合放 置在同一個連接器內時，由于包含組件的連接器通過短管2附在袖帶上，這樣放置后的電 子元件仍然可以連接到袖帶。當電子元件10含有傳感器時，如需要溫度傳感器通過纏繞在 肢體上的袖帶來測量溫度，該傳感器需要安裝在袖帶上。在這種情況下，電子元件10中的 其它元件既可以置于袖帶上，也可以放在連接器內。當然，使用兩根以上的導線13是可行的，需要相應數目的接觸點和電磁耦合來支 持連接到這些導線。此時，電子元件10可以利用額外的導線組成不同的形式，例如使用分 離的導線以提供能量和信號交換；用多根導線以交換數據信號，如時鐘信號和數據信號。不 同的導線可以表示不同的袖帶屬性。例如，3根導線，其中第一根的設計跟常用的一樣，第二 根導線與第一根之間的電阻可以表示袖帶的尺寸，而第一根與第三根導線間的電阻可以表 示袖帶的其他屬性。上述這些及類似變換都應當視為屬于本發明的保護范圍。以上內容是結合具體的實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發 明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫 離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發明的保護 范圍。
權利要求
一種血壓測量設備，其特征在于，包括血壓袖帶，所述血壓袖帶通過軟管部件和連接器可拆卸地連接到血壓監測儀器；其中，所述血壓袖帶包括能與血壓監測儀器交換信息的電子元件；所述軟管部件設有一個或多個的氣動管腔和電導線，至少所述血壓袖帶與所述軟管部件之間相對接的連接器設有氣動耦合和電耦合，從而當所述血壓袖帶連接到所述軟管部件時，所述血壓袖帶和所述儀器間建立電連接和氣動連接。
2.如權利要求1所述的設備，其特征在于，所述電子元件用于對所述袖帶的屬性進行 編碼。
3.如權利要求1所述的設備，其特征在于，所述電子元件為傳感器或電阻或非線性元件。
4.如權利要求1所述的設備，其特征在于，所述電子元件為只讀存儲器或可重寫存儲 器，用于存儲所述袖帶的使用次數和/或儲存患者的數據。
5.如權利要求1所述的設備，其特征在于，所述袖帶上的電子元件用于對唯一標識符 或序列號進行編碼；所述袖帶及其關聯的所述唯一標識符用于作為患者的標識符。
6.一種血壓軟管部件，其特征在于，包括一個或多個氣動管腔和集成式電導線。
7.如權利要求6所述的軟管部件，其特征在于，所述電導線或位于所述軟管部件的氣 動管腔內或嵌入所述軟管部件的管壁；所述電導線和所述軟管的氣動部件集成到同一個管 套。
8.—種血壓袖帶的連接器，其特征在于，所述連接器集成有電連接器和氣動連接器，從 而連接器對接時同時啟用電連接和氣動連接。
9.如權利要求8所述的連接器，其特征在于，所述電連接由與所述氣動連接相鄰的一 個或多個的電觸點組成，所述一個或多個的電觸點圍繞所述氣動連接或呈圓環排列或呈帶 狀排列；所述氣動連接還作為電觸點使用，由絕緣材料隔離以支持多個電連接。
10.如權利要求8所述的連接器，其特征在于，所述電連接是由圍繞所述氣動連接的電 感耦合線圈獲得，所述電感耦合線圈的電感構成阻抗網絡的一部分。
11.一種血壓測量方法，其特征在于，包括血壓袖帶通過軟管部件和連接器可拆卸地連接到血壓監測儀器；在所述血壓袖帶設置電子元件，用于與所述血壓監測儀器進行信息交換；在所述軟管部件上設置一個或多個氣動管腔及電導線；至少在所述血壓袖帶和所述軟管部件之間的連接器設置氣動耦合和電耦合，從而當所 述血壓袖帶連接到所述軟管部件時，所述血壓袖帶和所述儀器間建立電連接和氣動連接。
全文摘要
本發明公開了一種血壓袖帶，所述血壓袖帶設有電子元件，用于對袖帶屬性進行編碼表示；用于連接袖帶與血壓測量儀器的連接器和軟管上都設有導線和電耦合器以允許測量儀器能夠訪問用于編碼表示袖帶屬性的電子元件；所述袖帶、軟管及連接器的布局使得在將袖帶附接上軟管時能同時啟用氣動連接和電連接。
文檔編號A61B5/022GK101991409SQ20101026564
公開日2011年3月30日 申請日期2010年8月19日 優先權日2009年8月19日
發明者卡德斯魯·瑞加高帕蘭, 杰克·寶潔 申請人:邁瑞Ds美國有限責任公司