Диафрагменный насос и монитор для контроля кровяного давления - RU2516662C2
Код документа: RU2516662C2
Чертежи
Описание
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящая группа изобретений относится к диафрагменному насосу и монитору для контроля кровяного давления.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В последние годы была определена важность самостоятельного управления кровяным давлением, и мониторы для контроля кровяного давления для домашнего использования были широко доступны. При измерении кровяного давления плечевой бандаж, содержащий эластичный баллон, обматывается вокруг части живого тела, и воздух направляется в эластичный баллон для повышения давления. Кровяное давление измеряется на основании информации об артериях, полученной обжатием живого тела. Для повышения давления эластичного баллона используется насос. Воздушный насос включает в себя резиноподобную часть диафрагмы, образующую насосную камеру в пределах корпуса, поршень, предусмотренный в части диафрагмы, и приводной элемент, прикрепленный к поршню. По мере того, как приводной элемент качается, чтобы заставлять поршень выполнять возвратно-поступательное движение, объем насосной камеры меняется. В результате изменения объема насосной камеры выполняется откачивающее действие для перекачивания воздуха. Воздушный насос оснащен обратным клапаном для того, чтобы избежать обратного потока выпускаемого воздуха и всасываемого воздуха.
Воздух непрерывно выпускается из торца наконечника насоса, в соответствии с изменением объема насосной камеры. В то время как поршень перемещается вниз, воздух втекает в насосную камеру, а в то время как поршень перемещается вверх, воздух выпускается из насосной камеры. По мере того, как поршень повторяет перемещение вверх-вниз, формируются пульсации давления насоса, то есть колебания давления газа, выпускаемого из насоса. В то время как формируются пульсации давления насоса, их амплитуда делает звук наддува (звук повышения давления) большим, и шум накачки возрастает.
Насос, включенный в монитор для контроля давления, присоединен к воздушному клапану, датчику давления и плечевому бандажу через воздушную трубку. Пульсовая волна давления человеческого тела, детектированная плечевым бандажом, измеряется датчиком давления. Здесь, для того, чтобы проводить точное измерение кровяного давления, пульсации давления, вырабатываемые из насоса, должны быть устранены, чтобы измерять чистую пульсовую волну давления человеческого тела. Поэтому традиционно были предложены различные технологии для устранения пульсаций давления (например, см. выкладку № 2003-162283 патента Японии (Патентную литературу 1), выкладку № 7-210167 патента Японии (Патентную литературу 2) и выкладку № 11-276447 патента Японии (Патентную литературу 3)).
Выкладка № 2003-162283 патента Японии (Патентная литература 1) предлагает акустический фильтр, включающий в себя резервуар и тонкую трубку, в котором резервуар и тонкая трубка сформированы наслоением корпусов фильтра. Выкладка № 7-210167 патента Японии (Патентная литература 2) предлагает акустический фильтр, включающий в себя резервуар и тонкую трубку, в котором резервуар и тонкая трубка сформированы наслоением корпуса и набивки фильтра.
Выкладка № 11-276447 патента Японии (Патентная литература 3) предлагает монитор для контроля кровяного давления, включающий в себя фильтр верхних частот для вывода составляющей пульсаций воздушного насоса, компаратор подавления пульсаций, принимающий выходной сигнал фильтра верхних частот в качестве входного сигнала, и сумматор для прибавления выходного сигнала из компаратора подавления пульсаций к выходному сигналу из компаратора компенсации объема. В дополнение, был предложен способ для устранения сигнала пульсаций насоса в мониторе для контроля кровяного давления побуждением сигнала, указывающего давление внутри манжеты, полученное датчиком давления, проходить через фильтр верхних частот, с тем, чтобы получать только составляющую пульсаций насоса без включения в состав составляющей сигнала кровяного давления, сравнением сигнала из фильтра верхних частот с опорным значением ноль, используя компаратор подавления пульсаций, прибавлением сигнала рассогласования, выданного из компаратора подавления пульсаций, к сигналу рассогласования из компаратора компенсации объема, используя сумматор, вводом результирующего сигнала в контроллер клапана и управлением клапаном утечки.
СПИСОК ССЫЛОК
ПАТЕНТНАЯ ЛИТЕРАТУРА
PTL 1: Выкладка № 2003-162283 патента Японии
PTL 2: Выкладка № 7-210167 патента Японии
PTL 3: Выкладка № 11-276447 патента Японии
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА
Традиционные технологии, предложенные в выкладке № 2003-162283 патента Японии (Патентной литературе 1), выкладке № 7-210167 патента Японии (Патентной литературе 2) и выкладке № 11-276447 патента Японии (Патентной литературе 3), однако, не являются способами для снижения самих пульсаций насоса, вырабатываемых из насоса. Поэтому та проблема, что шум повышения давления, обусловленный пульсациями давления насоса, велик, по-прежнему остается. В дополнение, так как акустический фильтр предусмотрен во впускной части датчика давления, возникают такие проблемы, как усложненная компоновка воздушной трубки, увеличение количества деталей и повышение себестоимости. Более того, способ, описанный в выкладке № 11-276447 патента Японии (Патентной литературе 3), требует компаратора подавления пульсаций, фильтра верхних частот, контроллера клапана и тому подобного, и возрастает количество деталей пневматической системы, что приводит к усложненности.
Настоящее изобретение было сделано, принимая во внимание вышеописанные проблемы, и основная задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить диафрагменный насос, способный к достижению сниженных пульсаций давления газа, выпускаемого из насоса. В дополнение, еще одна задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить монитор для контроля кровяного давления, включающий в себя диафрагменный насос, приведенный выше.
РЕШЕНИЕ ДЛЯ ПРОБЛЕМЫ
Диафрагменный насос согласно настоящему изобретению является насосом для транспортировки газа в соответствии с изменением объема насосной камеры, и диафрагменный насос включает в себя выпускной клапан для разрешения потока газа, который вытекает из насосной камеры, и предотвращения его потока в обратном направлении; воздушную камеру, в которой протекает газ, который вытек из насосной камеры через выпускной клапан, выпускной канал, через который газ выпускается через выпускной тракт наружу диафрагменного насоса, и часть разделительной перегородки для разделения между воздушной камерой и выпускным трактом. В части разделительной перегородки сформирована часть сквозного отверстия для сообщения между воздушной камерой и выпускным трактом. Часть сквозного отверстия ограничивает расход газа, который перетекает из воздушной камеры в выпускной канал.
В диафрагменном насосе, описанном выше, может быть предусмотрено множество насосных камер, и может быть предусмотрено столько же воздушных камер и частей сквозного отверстия, сколько насосных камер.
В диафрагменном насосе, приведенном выше, может быть предусмотрено множество насосных камер, может быть предусмотрена одиночная воздушная камера, и газы, которые вытекли из множества насосных камер, могут собираться в воздушной камере.
Монитор для контроля кровяного давления согласно настоящему изобретению включает в себя манжету, прикрепленную к месту измерения кровяного давления субъекта и имеющую эластичный баллон, наполненный газом. В дополнение, монитор для контроля кровяного давления включает в себя диафрагменный насос согласно любому аспекту, приведенному выше, для перекачивания газа в эластичный баллон. Более того, монитор для контроля кровяного давления включает в себя блок детектирования давления для детектирования давления внутри манжеты. Кроме того, монитор для контроля кровяного давления включает в себя измерительный блок для измерения кровяного давления субъекта на основании значения давления, детектированного блоком детектирования давления.
ПОЛЕЗНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Согласно этому диафрагменному насосу воздушная камера и регулировочная часть предусмотрены между выпускным клапаном для предоставления газу возможности вытекать из насосной камеры и выпускным каналом, через который газ выпускается наружу диафрагменного насоса, чтобы тем самым формировать акустический фильтр. Как результат функционирования этого акустического фильтра, пульсации давления газа, выпускаемого из насоса, могут быть уменьшены. Поэтому акустический фильтр во впускной части датчика давления, которая традиционно использовалась, больше не нужен, и насос может быть уменьшен по размеру. В дополнение, так как пульсации давления могут быть уменьшены в насосе, может быть снижен шум насоса, обусловленный пульсациями давления.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 - схематический вид сверху, показывающий конструкцию диафрагменного насоса согласно настоящему изобретению.
Фиг.2 - схематический вид в разрезе диафрагменного насоса по линии II-II, показанной на фиг.1.
Фиг.3 - схематический вид в разрезе диафрагменного насоса по линии III-III, показанной на фиг.1.
Фиг.4 - принципиальная схема, иллюстрирующая акустический фильтр, в качестве эквивалентной электрической схемы.
Фиг.5 - график, показывающий зависимость между частотой диафрагменного насоса и коэффициентом уменьшения пульсаций давления.
Фиг.6 - общий вид в перспективе, показывающий внешний вид монитора для контроля кровяного давления.
Фиг.7 - структурная схема, показывающая внутреннюю конфигурацию монитора для контроля кровяного давления.
ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Вариант осуществления настоящего изобретения будет описан в дальнейшем со ссылкой на чертежи. На чертежах, приведенных ниже, одинаковые или соответствующие элементы имеют идентичные номера позиций, и их описание не повторяется.
В варианте осуществления, описанном в дальнейшем, каждый компонент необязательно является обязательным в настоящем изобретении, если не указан иной образ действий. В дополнение, в варианте осуществления, приведенном ниже, ссылка на количество, величину или тому подобное, имеет место только в качестве примера, если не указан иной образ действий, и объем настоящего изобретения необязательно ограничен таким количеством, величиной или тому подобным.
Фиг.1 - схематический вид сверху, показывающий конструкцию диафрагменного насоса согласно настоящему изобретению. Фиг.2 - схематический вид в разрезе диафрагменного насоса по линии II-II, показанной на фиг.1. Фиг.3 - схематический вид в разрезе диафрагменного насоса по линии III-III, показанной на фиг.1. Как показано на фиг. с 1 по 3, в нижней части диафрагменного насоса 1 предусмотрен электродвигатель 2, который является малогабаритным двигателем постоянного тока (DC). Выходной вал 3, вращающийся вместе с вращательным движением электродвигателя, прикреплен к электродвигателю 2. Выходной вал 3 тянется в нижний корпус 4 диафрагменного насоса 1.
Элемент 5 вращения прикреплен к оконечной части выходного вала 3. Элемент 5 вращения выполняет вращательное движение как целая часть с выходным валом 3. Ведущий вал 6 крепится к элементу 5 вращения. Базовый конец ведущего вала 6, который является одной оконечной частью, прикрепленной к элементу 5 вращения, расположен на расстоянии от продолжения центра вращения выходного вала 3. С другой стороны, на другой стороне оконечной части ведущего вала 6 продолжение его центральной оси пересекается с продолжением центра вращения выходного вала 3. Ведущий вал 6, таким образом, наклонен по отношению к выходному валу 3.
Приводной элемент 7 с возможностью вращения вставлен на стороне торца наконечника ведущего вала 6. Приводной элемент 7 сформирован, чтобы иметь кольцевую форму, когда наблюдается в двух измерениях. Приводной элемент 7 включает в себя три сквозных отверстия 8, сформированных с интервалами 120°. Цилиндрическая опорная часть 9, тянущаяся в направлении, в котором тянется ведущий вал 6, сформирована под приводным элементом 7, и часть торца наконечника ведущего вала 6 с возможностью вращения вставлена в отверстие, предусмотренное в центре опорной части 9. Верхний корпус 10 скомпонован, чтобы окружать приводной элемент 7. Верхний корпус 10 прикреплен на своей нижней торцевой части к верхней торцевой части нижнего корпуса 4 посредством действия винтов или тому подобного.
Основная рабочая часть 11 диафрагмы установлена на верхнем корпусе 10. Основная рабочая часть 11 диафрагмы сформирована из упругого материала или тому подобного, такого как мягкая и тонкая резина, и отформована в форме диска. Насосные камеры 12, сформированные с постоянными интервалами угла в 120°, сформированы под основной рабочей частью 11 диафрагмы. Как показано на фиг.1, насосная камера 12 сформирована в кольцевой форме, когда наблюдается в двух измерениях.
Колоколообразная часть 13 привода предусмотрена под насосной камерой 12. Головочная часть 14 сформирована на торце наконечника части 13 привода, с тонкой шеечной частью, вставляемой между. Головочная часть 14 проходит через сквозное отверстие 8, сформированное в приводном элементе 7, а шеечная часть скомпонована, чтобы располагаться в пределах сквозного отверстия 8, так что основная рабочая часть 11 диафрагмы и приводной элемент 7 собраны. К внешней окружности части 13 привода прикреплена эластичная, имеющая форму пленки часть 15 диафрагмы. Часть 15 диафрагмы герметично присоединяет основную рабочую часть 11 диафрагмы, формируя периферийную часть насосной камеры 12 в кольцевой форме, когда просматривается в двух измерениях, и внешнюю окружность части 13 привода друг к другу.
Корпус 16 клапана, покрывающий насосную камеру 12 сверху в качестве крышки, установлен на основной рабочей части 11 диафрагмы. Насосная камера 12 сформирована из условия, чтобы она была окружена частью 13 привода, частью 15 диафрагмы, основной рабочей частью 11 диафрагмы и корпусом 16 клапана. Отмечено, что насосная камера 12 может быть сформирована из условия, чтобы внутренняя поверхность насосной камеры 12 включала в себя внутреннюю поверхность верхнего корпуса 10.
Коробка 17 сбора газа дополнительно предусмотрена на корпусе 16 клапана. Впускной клапан 20 и выпускной клапан 30 скомпонованы из условия, чтобы они были расположенными между корпусом 16 клапана и коробкой 17 сбора газа. Впускной клапан 20 является обратным клапаном, предусмотренным внутри вентиляционного канала для предоставления возможности потока газа в насосную камеру 12. Выпускной клапан 30 является обратным клапаном, предусмотренным внутри вентиляционного канала для предоставления возможности потока газа из насосной камеры 12. На схематическом виде сверху, показанном на фиг.1, показан вид сверху диафрагменного насоса 1 в поперечном разрезе, где предусмотрены впускной клапан 20 и выпускной клапан 30.
Газ, транспортируемый диафрагменным насосом 1, выпускается через выпускной канал 43 наружу диафрагменного насоса 1 через воздушную камеру 41 и выпускной тракт 42, сформированный в коробке 17 сбора газа. Часть коробки 17 сбора газа выступает внутрь, чтобы формировать часть 18 разделительной перегородки для разделения между воздушной камерой 41 и выпускным трактом 42. Часть 44 сквозного отверстия, имеющая небольшой диаметр, сформирована на участке части 18 разделительной перегородки, а воздушная камера 41 и выпускной тракт 42 сообщаются друг с другом через часть 44 сквозного отверстия. Диаметр вентиляционного канала из воздушной камеры 41 в выпускной канал 43 относительно невелик в части 44 сквозного отверстия.
Как показано на фиг.1, насосные камеры 12 предусмотрены в трех местах с интервалами угла в 120°. Воздух, который вытек из насосной камеры 12, втекает в воздушную камеру 41 через выпускной клапан 30. К тому же предусмотрены три воздушные камеры 41, и также сформированы три части 44 сквозного отверстия, каждая из которых служит в качестве выхода воздуха из воздушной камеры 41, в соответствии с тремя насосными камерами, соответственно. А именно, предусмотрено столько же воздушных камер 41 и частей 44 сквозного отверстия, сколько насосных камер 12.
Пространство, окруженное нижним корпусом 4, верхним корпусом 10 и основной рабочей частью 11 диафрагмы, образует внутреннее пространство диафрагменного насоса 1. Впускной тракт 19 сформирован в одном месте или во множестве мест в по меньшей мере одном из нижнего корпуса 4 и верхнего корпуса 10, так что внутреннее пространство диафрагменного насоса 1 и наружная часть диафрагменного насоса 1 сообщаются друг с другом. Атмосферный газ втекает через впускной тракт 19 во внутреннее пространство диафрагменного насоса 1 снаружи.
Основная рабочая часть 11 диафрагмы и часть 13 привода герметично присоединены друг к другу имеющей форму тонкой пленки частью 15 диафрагмы. Поэтому соответственные внутренние пространства диафрагменного насоса 1 и насосной камеры 12 образованы в качестве пространств, отличных друг от друга. Соответственные внутренние пространства диафрагменного насоса 1 и насосной камеры 12 сформированы, чтобы иметь такую конструкцию, что они сообщаются друг с другом через вентиляционный канал, включающий в себя впускной клапан 20, только когда впускной клапан 20 открыт.
Работа диафрагменного насоса 1 будет описана далее. Когда электропитание подается на электродвигатель 2, и выходной вал 3 вращается, вращение выходного вала 3 передается ведущему валу 6 через элемент 5 вращения, и ведущий вал 6, который является наклонным валом эксцентричного вращения, вращается. Ведущий вал 6 с возможностью вращения смонтирован на приводной элемент 7, и часть 13 привода в каждой насосной камере 12 прикреплена к приводному элементу 7 в шеечной части для присоединения головочной части 14. Поэтому, в то время как ведущий вал 6 вращается, участок, где собраны приводной элемент 7 и каждая насосная камера 12, вибрирует в верхне-нижнем направлении с разностью фаз 120°.
Вибрация заставляет часть 13 привода выполнять возвратно-поступательное движение в верхне-нижнем направлении. Вибрация части 13 привода в верхне-нижнем направлении вызывает растяжение и сжатие части 15 диафрагмы, которое имеет следствием периодическое изменение объема насосной камеры 12. А именно, когда часть 13 привода перемещается вниз, объем насосной камеры 12 увеличивается. Когда часть 13 привода перемещается вверх, объем насосной камеры 12 уменьшается. Насосная камера 12 является камерой переменного объема, сформированной из условия, чтобы ее объем мог меняться. Так как часть 15 диафрагмы сформирована из тонкого упругого материала, такого как резина, и она может легко деформироваться, часть 15 диафрагмы может добиваться откачивающего действия для транспортировки газа на основании возвратно-поступательного движения части 13 привода, поддерживаемой приводным элементом 7, некоторым образом, предоставляющим возможность возвратно-поступательного движения.
Когда часть 13 привода перемещается вниз, и объем насосной камеры 12 увеличивается, насосная камера 12 снижается по давлению. Когда насосная камера 12 снижается по давлению, клапанный элемент выпускного клапана 30 входит в плотное соприкосновение с корпусом 16 клапана, и выпускной клапан 30 закрывается, так что предотвращается обратный поток воздуха из воздушной камеры 41 через выпускной клапан 30 в насосную камеру 12. С другой стороны, клапанный элемент впускного клапана 20 упруго деформируется в соответствии с изменением давления в насосной камере 12. Впускной клапан 20, таким образом, открывается, и воздух вытекает из внутреннего пространства диафрагменного насоса 1 через впускной клапан 20 в насосную камеру 12, как показано незакрашенной стрелкой слева на фиг.2 и 3.
Когда часть 13 привода перемещается вверх, и объем насосной камеры 12 уменьшается, насосная камера 12 повышается по давлению. Когда насосная камера 12 повышается по давлению, клапанный элемент впускного клапана 20 входит в плотное соприкосновение с корпусом 16 клапана, и впускной клапан 20 закрывается, так что предотвращается обратный поток воздуха из воздушной камеры 12 во внутреннее пространство насосной камеры 12. С другой стороны, клапанный элемент выпускного клапана 30 упруго деформируется в соответствии с изменением давления в насосной камере 12. Выпускной клапан 30, таким образом, открывается, и воздух вытекает из насосной камеры 12 в воздушную камеру 41 через выпускной клапан 30, как показано незакрашенной стрелкой справа на фиг.3.
Как описано выше, посредством изменения объема насосной камеры 12 благодаря возвратно-поступательному движению части 13 привода, предусмотренной в каждой насосной камере 12, воздух принимается в насосную камеру 12 через впускной клапан 20, или воздух выпускается из насосной камеры 12 через выпускной клапан 30, так что диафрагменный насос 1 может транспортировать воздух. Впускной клапан 20 функционирует в качестве обратного клапана, дающего возможность потока газа из внутреннего пространства диафрагменного насоса 1 в насосную камеру 12 и предотвращающего его поток в обратном направлении. Выпускной клапан 30 функционирует в качестве обратного клапана, дающего возможность потока газа, который вытекает из насосной камеры 12, в выпускной канал 43, и предотвращающего его поток в обратном направлении.
Воздух, который вытек из насосной камеры 12 через выпускной клапан 30, вытекает из выпускного канала 43 наружу через воздушную камеру 41 и выпускной тракт 42, сформированный внутри коробки 17 сбора газа, как описано ранее. Часть 18 разделительной перегородки обеспечивает разделение между воздушной камерой 41 и выпускным трактом 42. Воздух вытекает из воздушной камеры 41 в выпускной тракт 42 через часть 44 сквозного отверстия, сформированной в части 18 разделительной перегородки. Часть 44 сквозного отверстия сформирована из условия, чтобы площадь поперечного сечения тракта воздушного потока была небольшой относительно воздушной камеры 41 и выпускного тракта 42, и поток воздуха регулировался частью 44 сквозного отверстия. Часть 44 сквозного отверстия, сформированная в части 18 разделительной перегородки, функционирует в качестве регулировочной части для ограничения расхода воздуха, который вытекает из воздушной камеры 41 через выпускной тракт 42 в выпускной канал 43.
В то время как воздух периодически выпускается из насосной камеры 12 в соответствии с изменением объема насосной камеры 12, воздух периодически вытекает из насосной камеры 12 в воздушную камеру 41. А именно, расход воздуха, который вытекает из насосной камеры 12, не всегда постоянен, а он колеблется. Посредством применения диафрагменного насоса трехцилиндрового типа, оснащенного тремя насосными камерами 12 с постоянными интервалами угла в 120°, колебание расхода воздуха может подавляться по сравнению с диафрагменным насосом одноцилиндрового типа, имеющим только одну насосную камеру 12, однако колебание расхода воздуха по-прежнему остается. Когда расход воздуха, который вытекает из насоса, колеблется, пульсации давления насоса вырабатываются, и шум накачки становится больше.
В диафрагменном насосе 1 в настоящем варианте осуществления воздух, который вытек из насосной камеры 12, временно накапливается в воздушной камере 41, и диафрагменный насос 1 настраивается из условия, чтобы расход воздуха, вытекающий из воздушной камеры 41 в выпускной тракт 42, регулировался благодаря части 44 сквозного отверстия, и объем воздуха, который втекает в выпускной тракт 42, может быть более равномерным. Диафрагменный насос 1 по настоящему варианту осуществления, оснащенный воздушной камерой 41 и частью 44 сквозного отверстия, добивается улучшенной равномерности расхода воздуха, который вытекает из воздушной камеры 41 в выпускной тракт 42.
А именно, диафрагменный насос 1 включает в себя воздушную камеру 41, имеющую функцию накопителя для временного накопления воздуха, который вытекает из насосной камеры 12 в выпускной канал 43, и часть 44 сквозного отверстия для регулирования расхода воздуха, который вытекает из воздушной камеры 41, сформирована в части 18 разделительной перегородки. Поэтому колебание расхода воздуха, который вытекает из диафрагменного насоса 1, подавляется. Таким образом, подавляется колебание давления воздуха, выпускаемого из диафрагменного насоса 1, то есть пульсации давления. Воздушная камера 41 и часть 44 сквозного отверстия функционируют в качестве акустического фильтра для устранения пульсаций давления диафрагменного насоса 1.
Акустический фильтр, таким образом, скомпонован в вентиляционном канале из насосной камеры 12 в выпускной канал 43, и акустический фильтр предусмотрен в диафрагменном насосе 1, так что пульсации давления могут снижаться в диафрагменном насосе 1. Так как пульсации давления подавляются, звук повышения давления также снижается. Поэтому шум, вырабатываемый диафрагменным насосом, также может подавляться.
Фиг.4 - принципиальная схема, иллюстрирующая акустический фильтр в качестве эквивалентной электрической схемы. Предполагая пульсации давления, обусловленные воздухом, который протекает через акустический фильтр (то есть воздухом, который втекает в выпускной тракт 42) в качестве напряжения V, а расход воздуха - в качестве тока I, акустический фильтр по настоящему варианту осуществления может быть представлен в качестве R-C-цепи, в которой часть 44 сквозного отверстия, образующая небольшую трубку, обозначена в качестве резистора R, а воздушная камера 41, функционирующая в качестве воздушного резервуара для накопления воздуха, обозначена в качестве конденсатора C, как показано на фиг.4. Резистор R пропорционален длине части 44 сквозного отверстия, сформированной для прохождения сквозь часть 18 разделительной перегородки, а емкость конденсатора C пропорциональна объему воздушной камеры 41.
Напряжение V0 представляет напряжение, поданное на электрическую схему, показанную на фиг.4, и оно соответствует пульсациям давления, когда акустический фильтр не предусмотрен. В дополнение, напряжение V1 представляет напряжение, выдаваемое из электрической схемы, показанной на фиг.4, и оно представляет пульсации давления, когда акустический фильтр предусмотрен. При условии, что частота обозначена как f, выражение отношения, показанное в качестве уравнения 1, сохраняется между напряжением V0 и напряжением V1:
[Уравнение 1]
где ω представляет угловую частоту, и выражение отношения, показанное в качестве уравнения 2, сохраняется между частотой f и угловой частотой ω.
[Уравнение 2]
ω=2πf
Поэтому коэффициент демпфирования акустического фильтра выражен в уравнении, показанном в качестве уравнения 3 как функция частоты f.
[Уравнение 3]
Фиг.5 - график, показывающий зависимость между частотой диафрагменного насоса 1 и коэффициентом уменьшения пульсаций давления. Абсцисса на фиг.5 представляет частоту (единица измерения: Гц), левая ордината представляет выходное значение (единица измерения: дБВ) из спектрального анализатора, использующего БПФ (быстрое преобразование Фурье, FFT), а правая ордината представляет напряжение (единица измерения: В) электродвигателя 2 диафрагменного насоса 1. График (1), показанный на фиг.5, показывает зависимость между частотой и спектром БПФ, выдаваемым, когда предусмотрен акустический фильтр. График (2) показывает зависимость между частотой и спектром БПФ, выдаваемым, когда предусмотрен акустический фильтр. График (3) показывает зависимость между частотой и напряжением электродвигателя.
Разница выходного значения спектра БПФ между графиком (1) и графиком (2) на некоторой специфичной частоте указывает коэффициент демпфирования пульсаций давления акустическим фильтром на такой частоте. Как показано на фиг.5, разность в выходном значении спектра БПФ между графиком (1) и графиком (2) является большей около частоты 195 Гц, чем около частоты 100 Гц. А именно, эффект демпфирования пульсаций давления, достигаемый акустическим фильтром, может значительнее получаться около частоты 195 Гц.
Согласно графику (3) на фиг.5, напряжение электродвигателя 2 около частоты 195 Гц достигает приблизительно 3 В. В случае трехцилиндрового диафрагменного насоса 1 частота, когда частота вращения электродвигателя 2 установлена в 4000 оборотов в минуту, имеет значение 200 Гц. А именно, в случае диафрагменного насоса 1 по настоящему варианту осуществления, когда напряжение, приложенное к электродвигателю 2, установлено в приблизительно 3 В, а частота вращения электродвигателя 2 установлена в немного ниже 4000 оборотов в минуту, может практически получаться эффект снижения пульсаций давления благодаря акустическому фильтру (воздушной камере 41 и части 44 сквозного отверстия).
Как описано выше, диафрагменный насос 1 по настоящему варианту осуществления включает в себя воздушную камеру 41, в которой протекает газ, который вытек из насосной камеры 12, и часть 18 разделительной перегородки, в которой сформирована часть 44 сквозного отверстия для ограничения расхода воздуха, который вытекает из воздушной камеры 41 в выпускной канал 43. Таким образом, так как воздушная камера 41 и часть 44 сквозного отверстия функционируют в качестве акустического фильтра, пульсации давления у давления воздуха, выпускаемого из диафрагменного насоса 1, могут снижаться.
Указанная конструкция такова, что воздушные камеры 41 и части 44 сквозного отверстия, соответствующие множеству насосных камер 12, предусмотрены соответственно независимо, и предусмотрено столько же воздушных камер 41 и частей 44 сквозного отверстия, сколько насосных камер 12, однако конструкция по существу не ограничена. Например, конструкция может быть такой, что предусмотрено множество насосных камер 12, предусмотрена одиночная воздушная камера, также сформирована часть сквозного отверстия, служащая в качестве выхода воздуха из воздушной камеры, и газы, которые вытекли из множества насосных камер 12, собираются в одиночной воздушной камере. Согласно такой конструкции, к тому же, по сравнению с параллельной конструкцией, в которой предусмотрено столько же воздушных камер 41 и частей сквозного отверстия 44, сколько насосных камер 12, получается коэффициент демпфирования, эквивалентный с точки зрения эквивалентной электрической схемы, и демпфирование пульсаций давления является равносильным.
Общая конфигурация монитора 300 для контроля кровяного давления для домашнего использования далее будет описана со ссылкой на фиг.6 и 7. Фиг.6 - общий вид в перспективе, показывающий внешний вид монитора для контроля кровяного давления, а фиг.7 - структурная схема, показывающая внутреннюю конфигурацию монитора для контроля кровяного давления. Со ссылкой на эти фигуры монитор 300 для контроля кровяного давления включает в себя часть 301 основного корпуса, содержащую в себе устройство управления для измерения кровяного давления, манжету 302, прикрепленную к месту измерения кровяного давления субъекта, для повышения давления места измерения давления давлением воздуха, и воздушную трубку 312 для присоединения части 301 основного корпуса и манжеты 302 друг к другу.
Как показано на фиг.6, часть 301 основного корпуса на своей наружной поверхности имеет дисплейную часть 303, предусмотренную из условия, чтобы субъект мог распознавать содержание отображения, такое как значение давления, и операционную часть 304, предусмотренную из условия, чтобы субъект мог с наружной стороны управлять монитором 300 для контроля кровяного давления. Манжета 302 имеет эластичный баллон 309 для обжатия артерии в месте измерения кровяного давления (верхней части плеча) субъекта, который наполняется воздухом, испускаемым из части 301 основного корпуса и перекачиваемым через воздушную трубку 312, и накапливает воздух. В дополнение, манжета 302 имеет бандаж 310, оснащенный эластичным баллоном 309 на стороне его внутренней поверхности, для прикрепления к верхней части плеча субъекта и застежку 311 с крючком и петлей для обматывания бандажа 310 вокруг верхней части плеча и прикрепления бандажа к ней.
Как показано на фиг.7, пневматическая система 305 измерения кровяного давления предусмотрена в части 301 основного корпуса. Пневматическая система 305 измерения кровяного давления включает в себя датчик 102 давления, служащий в качестве блока детектирования давления для детектирования давления внутри манжеты 302 (давления манжеты), диафрагменный насос 1 для перекачивания газа (воздуха) в эластичный баллон 309 и подъема давления манжеты, и клапан 104 управления для регулирования расхода газа, выпускаемого из эластичного баллона 309.
Датчик 102 давления выдает в качестве сигнала пульсовой волны изменение импульсного давления в месте измерения, детектированное эластичным баллоном 309, содержащемся в манжете 302, будучи вставленным. Диафрагменный насос 1 и клапан 104 управления настраивают уровень повышения давления эластичным баллоном 309 (давление воздуха). Эластичный баллон 309 присоединен к датчику 102 давления, диафрагменному насосу 1 и клапану 104 управления через воздушную трубку 312.
В дополнение ЦПУ 110 (центральное процессорное устройство - CPU), представляющее примерный измерительный блок, предусмотрено в части 301 основного корпуса. ЦПУ 110 управляет такими устройствами, как датчик 102 давления, диафрагменный насос 1 и клапан 104 управления, и измеряет значение кровяного давления, частоту пульса и тому подобное у субъекта на основании значения давления, детектированного датчиком 102 давления.
Более того, часть 301 основного корпуса включает в себя усилитель 105 для усиления сигнала, указывающего давление манжеты, выдаваемое из датчика 102 давления, и аналого-цифровой (A/D) преобразователь 109, принимающий аналоговый сигнал, указывающий усиленное давление манжеты, выданный из усилителя 105, преобразующий аналоговый сигнал в цифровой сигнал, и выдающий цифровой сигнал в ЦПУ 110, схему 107 привода насоса для приведения в действие диафрагменного насоса 1, и схему 108 привода клапана для настройки открывания и закрывания клапана 104 управления. Часть 301 основного корпуса включает в себя память 111 для хранения данных результатов измерения и различных программ и данных для управления операцией измерения кровяного давления, операцией отображения дисплейной частью 303, операцией обмена информацией и тому подобным.
Когда кровяное давление субъекта измеряется монитором 300 для контроля кровяного давления, сконфигурированным, как приведено выше, манжета 302 прикреплена к месту измерения кровяного давления (верхней части плеча) субъекта. Под управлением ЦПУ 110 клапан 104 управления закрывается, так что воздух, выпускаемый из диафрагменного насоса 1, вытекает в эластичный баллон 309 во всей своей полноте, чтобы повышать давление эластичного баллона 309. С другой стороны, клапан 104 управления открывается, так что воздух в эластичном баллоне 309 испускается наружу через клапан 104 управления для уменьшения давления в эластичном баллоне 309. Здесь, ЦПУ 110 преобразует сигнал пульсовой волны кровяного давления человека, подаваемый на датчик 102 давления, в цифровые данные, а после этого применяет предписанный алгоритм к таким данным. Затем, ЦПУ 110 определяет систолическое кровяное давление и диастолическое кровяное давление и рассчитывает частоту пульса.
Этот монитор 300 для контроля кровяного давления сконструирован из условия, чтобы воздушная камера 41 и часть 44 сквозного отверстия, реализующие акустический фильтр, были сформированы в диафрагменном насосе 1 и могли устраняться пульсации давления, вырабатываемые из диафрагменного насоса 1. Так как пульсации давления воздуха, выпускаемого из диафрагменного насоса 1, могут быть уменьшены, считанная пульсовая волна давления человеческого тела не подвергается шуму, и точность измерения кровяного давления может быть улучшена. В дополнение, в традиционном диафрагменном насосе шум повышения давления формировался вследствие пульсаций давления, однако представленная конструкция может добиваться уменьшения шума повышения давления самого насоса, чтобы уменьшать пульсации накачки.
В дополнение, необязательно предусматривать акустический фильтр для устранения шума на впуске датчика 102 давления, предусмотренного для измерения пульсовой волны давления человеческого тела. Поэтому, так как количество деталей для формирования монитора 300 для контроля кровяного давления может быть сокращено, может быть снижена себестоимость для монитора 300 для контроля кровяного давления, и может быть сделан меньшим размер части 301 основного корпуса монитора 300 для контроля кровяного давления.
Хотя варианты осуществления настоящего изобретения были описаны выше, должно быть понятно, что варианты осуществления, раскрытые в материалах настоящей заявки, являются иллюстративными, а не ограничивающими, в любом аспекте. Объем настоящего изобретения скорее определен терминами формулы изобретения, чем описания, приведенного выше, и подразумевается включающим в себя любые модификации в пределах объема и смысла, эквивалентных терминам формулы изобретения.
СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ
1 диафрагменный насос; 2 электродвигатель; 3 выходной вал; 4 нижний корпус; 5 элемент вращения; 6 ведущий вал; 7 приводной элемент; 8 сквозное отверстие; 9 опорная часть; 10 верхний корпус; 11 основная рабочая часть диафрагмы; 12 насосная камера; 13 часть привода; 14 головочная часть; 15 часть диафрагмы; 16 корпус клапана; 17 коробка сбора газа; 18 часть разделительной перегородки; 19 впускной тракт; 20 впускной клапан; 30 выпускной клапан; 41 воздушная камера; 42 выпускной тракт; 43 выпускной канал; 44 часть сквозного отверстия; 102 датчик давления; 104 клапан управления; 300 монитор для контроля кровяного давления; 301 часть основного корпуса; 302 манжета; 305 пневматическая система измерения кровяного давления; 309 эластичный баллон и 312 воздушная трубка.
Реферат
Группа изобретений относится к области медицины и может быть использована для контроля кровяного давления. Диафрагменный насос для достижения пониженных пульсаций давления выпущенного газа. Диафрагменный насос (1) предназначен для транспортировки газа в соответствии с изменением объема насосной камеры (12). Диафрагменный насос (1) включает в себя выпускной клапан (30), дающий возможность потока газа, который вытекает из насосной камеры (12) и предотвращающий его поток в обратном направлении. В воздушной камере (41) протекает газ, который вытек из насосной камеры (12) через выпускной клапан (30). Выпускной канал (43) предназначен для выпуска наружу газа в диафрагменном насосе (1). Часть (44) сквозного отверстия предназначена для ограничения расхода газа, который перетекает из воздушной камеры (41) в выпускной канал (43). Монитор предназначен для контроля кровного давления. Содержит манжету, прикрепленную к месту измерения давления. Имеет эластичный баллон, выше описанный диафрагменный насос, блок детектирования давления и блок измерения кровяного давления. Достигается понижение пульсаций давления выпущенного газа. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 7 ил.
