電子控制排氣閥技術在電子血壓計中的應用分析

陳錦超

（ 西鐵城精電科技（ 江門）有限公司，廣東 江門529000）

電子控制排氣閥伺服技術是現代科技發展產物， 在電子血壓計中的應用，攻克了定速排氣等技術瓶頸，可根據血壓初步判斷結果實現自動加壓， 使得測定結果更加精確。 電子控制排氣閥的應用，實現了定速排氣與快速排氣，但技術精密度等方面的要求高，涉及電與磁等專業領域知識， 目前掌握是技術生產要點的公司數量相對較少，也體現出了電子控制排氣閥伺服技術的研究價值。

1 電子血壓計的原理概述

從電子血壓計原理入手分析， 主要是脈搏信號被傳感器采集后，完成血壓測量，具有不受外界因素干擾及特異度高等特征優勢。 從而傳統水銀血壓計入手分析， 主要依靠醫生主觀通過水銀刻度，聽診脈搏跳動，以此完成血壓測量，影響測量結果精確度的因素較多，包括水銀刻度規格不一等，醫生報出的讀數存在較大偏差， 導致血壓值測量結果嚴重受血壓計特性影響。雖然都是采取無創間接測量血壓的方式， 但傳統基于完全受壓動脈不會發出聲響原理、由聽診器聽取柯氏音的聽診法，血壓測量結果的準確度低。 聽診法應用的血壓測量儀器結構， 主要由聽診器與袖帶等部分組成，操作前先充氣袖帶，直到袖帶壓力高于動脈收縮壓， 起到封閉動脈血管的作用， 此時動脈無任何聲響。 并以2-4mmHg 左右的速度放氣，收縮壓超過袖帶壓力時，動脈不完全受阻， 同時受血液噴射形成渦流影響， 才會發出聲響，通過血管振動傳到體表，由聽診器聽取到柯氏音；首個柯氏音為收縮壓，聲調變低甚至無聲時，被定義為舒張壓。 而基于振動法的電子血壓計， 主要借助控制加壓速度與測量結束快速排氣等技術優勢實現加壓測量降壓增減的過程，先放大動脈壓，并繪制包絡線，從包絡線幾何形態入手分析，平均壓被認定是包絡線最高點對應的靜壓，平均壓通過比值法或拐點法估算血壓值[1-2]。

2 電子控制排氣閥技術在電子血壓計中的應用

2.1 電子控制排氣閥的結構

從電子控制排氣閥的閥體入手分析， 閥體上部設有與排氣管連接的進氣口，下部設有排氣口。 閥體內部的U 型極片開口向上，極片兩側分別固定永久磁鐵與線圈架。 線圈架上端的凸臺上設有閥塞，閥塞與進氣口位置對應，同時凸臺上連接彈簧片，用于克服與緩沖線圈架運動時受自身重力的影響，確保進氣口排氣穩定性。 線圈架下端設有插入導向孔內的導向桿，對線圈架的運動起導向作用，確保進氣口排氣精確度。

2.2 電子控制排氣閥工作原理

電子血壓計工作時，線圈產生電磁場，永久磁鐵產生永久磁場， 借助兩種磁場相互排斥的作用力推動線圈架向上運動，閥塞逐步靠近進氣口，直到關閉進氣口。 線圈架上下運動幅度以及進氣口開關程度主要依靠電流大小的改變進行控制。 電子血壓計應用電子控制排氣閥， 實現了急速與定速排氣部分的整合，通過線圈電磁場與永久磁鐵磁場間的作用力推動閥塞靠近或遠離排氣口，實現對電子控制排氣閥排氣速度與排氣量大小的控制。 同時電子控制排氣閥的應用，實現了電子血壓計結構的簡化，減輕了重量，縮短了管路，血壓測量結果的準確度隨之提升[3]。

2.3 工作特征

基于示波法原理的電子血壓計， 血壓測量中的氣路控制需要滿足以下兩點；一是氣泵加壓中的氣路密閉性；二是降壓測量中的氣路需根據設定好的排氣速度排氣。 從第一代電子血壓計入手分析，采取減壓時測量血壓值的技術，運用了壓力傳感器與急速排氣閥，以及氣芯（ 機械式定速排氣閥）等元器件，快速加壓至指定值，通過機械式定速排氣閥勻速放氣，放氣減壓過程中測量血壓值。 測量特征如下所示；一是采用了機械式定速排氣閥與急速排氣閥兩個排氣閥； 二是通常設定超過1800mmHg 的初始加壓壓力，加壓速度快，需在10s 內完成達到指定加壓值； 三是達到指定加壓值后， 不能快速以2-7mmHg/s的速度放氣， 需經過幾秒超過7mmHg 放氣速度的過渡后才能達到勻速放氣速度。 第一代電子血壓計尚未使用電氣控制排氣閥技術，其中定速排氣閥負責在降壓時控制降壓速度，而急速排氣閥負責加壓后的快速壓力釋放， 以此達到測量血壓目的。由于氣芯是金屬或塑料制品，不能避免加壓與排氣狀態時不穩定性等原理性缺陷影響，導致氣泵加壓時間不確定，定速排氣時普遍存在衰減問題；對此，會適當的提高初始加壓壓力，以克服加壓時停止放氣造成的測量結果失真問題。 除此之外，對被測者的手臂壓迫感明顯，儀器的不穩定性，也導致測量結果準確性無法保證。

從第二代電子血壓計入手分析，技術水平明顯提升。 運用了氣壓壓力傳感器與電子控制排氣閥等元器件，實現了減壓時穩定測量。 應用電子控制排氣閥伺服技術，可實現定速放氣，根據血壓實際情況自動加壓，在無其他影響因素干擾下，測定結果準確穩定。 測量特征如下所示；一是電子控制排氣閥技術應用，實現了定速放氣， 以及操作完畢后的快速排氣。 二是具備自動加壓優勢，儀器可根據被測者血壓判斷結果確定需加壓的壓力值；三是放氣速度可在開始就穩定在3-4mmHg/s，無須過渡。 但實際上，當前掌握排氣閥伺服技術等結構特征的生產公司數量相對較少。

從第三代電子血壓計入手分析， 采用了氣壓壓力傳感器與電子控制排氣閥，以及伺服加壓氣泵等元器件，勻速加壓與加壓時測量血壓的測量特征突出。 測量特點特現在以下幾方面；一是應用了伺服加壓氣泵技術，得以有效調整加壓速度，完成加壓與血壓測量同步；二是應用電子快速排氣閥技術，操作完畢后迅速放氣。 其中加壓與血壓測量的同步性能，是新型電子血壓計的技術核心，掌握該技術的公司數量相對較少。 加壓同步測量技術與電子快速排氣閥是第三代電子血壓計的主要結構特征。 同時影響血壓測量結果準確度的因素較多，要求測量者嚴格規范操作電子血壓計， 明確掌握電子血壓計的構造原理，減少人為因素不良影響，實現醫療資源高效利用。

2.4 未來發展趨勢

隨著藍牙技術，5G 通訊等技術大力發展， 電子血壓計同時也增加即時通訊功能，或者與手機設備整合在一起。 這樣就要求排氣閥排氣控制需要更加穩定， 體積更小。 現在出現了排氣閥，氣泵一體化的新型零件，體積更小。 同時MCU 在檢測到測量過程中的異常信號時， 即時以信號形式發到云端大數據，經過計算后以信號反饋到血壓計， 通過MCU 控制排氣閥和氣泵的運作。 從而保證用戶使用的安全性和實時性。 隨著未來科技進一步的發展，電子血壓計等電子醫療產品會更高效方便服務與人們。

結束語

在現代科技發展帶動下， 電子控制排氣閥的應用價值逐漸體現，快速放氣等性能逐步優化，實現了電子血壓計在加壓時的血壓穩定準確測量，縮短了血壓測量時間，血壓監測操作更加簡便與高效。 但該技術對生產工藝與部件加工精密度等方面的要求較高，能夠規避自重等因素的不良干擾，以切實發揮微小壓力精密控制作用；對此，應當加大技術創新研究力度，以推動醫療用監護儀器的技術升級。