歐姆龍血壓計如何實(shí)現低成本設計

當我們對歐姆龍的智能電子血壓計HEM-711AC進(jìn)行拆解時(shí)，我們深刻感到，個(gè)人保健正在成為不可多見(jiàn)的亮點(diǎn)應用。該血壓計以極低的價(jià)格實(shí)現了一些復雜的測量，產(chǎn)品放在小包裹中，因而適合家庭和外出使用。HEM-711AC的單價(jià)大約在60美元左右，很明顯產(chǎn)品依賴(lài)于低成本設計，而血壓計所需要的準確性則要求其具備某種靈巧的設計。

歐姆龍保健公司(OHI)是歐姆龍(位于日本京都的一家多元化企業(yè))旗下的一家子公司，或許能稱(chēng)得上是個(gè)人用血壓計的頂尖制造商，該公司將研發(fā)重點(diǎn)根植于民用和專(zhuān)業(yè)醫療用健康檢測產(chǎn)品。

HEM-711AC帶有常見(jiàn)的臂套和一個(gè)體積宛若小型記事本的基本單元。雖然還不足以小到裝進(jìn)口袋，但是HEM-711AC絕對可以隨身攜 帶。只需輕按一個(gè)按鍵，就能將臂套充至合適的氣壓。之后，電子部分會(huì )自動(dòng)測量高(收縮)低(舒張)血壓以及心率，并將結果顯示在2.5英寸的LCD屏上。 HEM-711AC由4節AA堿性電池供電，也能由交流適配器供電。

HEM-711AC與大多數個(gè)人用血壓計一樣，采用“振蕩波感應(oscillometric)”技術(shù)進(jìn)行測量。振蕩波感應檢測方法的原理是：在臂套逐漸放氣的過(guò)程中，對臂套內的壓力波動(dòng)模式進(jìn)行跟蹤；之后，專(zhuān)有算法會(huì )將觀(guān)測到的波動(dòng)轉換為高血壓與低血壓值。

F1: 電容壓力傳感器

雖然對醫生而言，這種技術(shù)究竟有多大作用存在很多爭論，但是人們普遍認為，這種技術(shù)應對一般的檢測綽綽有余。

從內部來(lái)看，HEM-711AC包含一個(gè)電機-泵組合模塊、一個(gè)電控減壓電磁閥、2.5英寸LCD、一塊單電路板以及連接承壓部件的氣管。

從臂套引出的橡皮管進(jìn)入基本單元，與直接安裝在電路板上的壓力傳感器相連。同一條橡皮管還連接到負責處理氣動(dòng)部分的泵和排氣閥門(mén)。HEM- 711AC所用的壓力傳感器是一個(gè)機械膜片，會(huì )根據實(shí)際壓力成比例發(fā)生凹陷。這個(gè)發(fā)生形變的膜片表面實(shí)際上是一個(gè)空氣介質(zhì)電容器兩極板中的一個(gè)，電容的另 一個(gè)極板固定在壓力傳感器內部，與可發(fā)生變化的極板平行。這樣，系統內部的壓力變化就與可變電容器的變化對應起來(lái)。

設計的精妙之處在于，將電容變化以低成本轉化為有用數據。關(guān)于如何實(shí)現的具體細節，我們目前不得而知，但是電路剖析顯示，可變電容器(壓 力傳感器)被用來(lái)修正環(huán)形振蕩器(由東芝74VHC02的四個(gè)或非門(mén)組成)頻率。這樣，壓力變化就與環(huán)形振蕩器的頻率變化對應起來(lái)。頻率輸出與東芝專(zhuān)有的 8位微處理器CK29U-3B53相連，該MCU的工作就是完成基本單元的電路控制。

這個(gè)MCU下一步究竟會(huì )做些什么我們不大了解，但是估計會(huì )進(jìn)行一些頻率計數或頻率/電壓轉換的工作。兩種輸出中的任一個(gè)都會(huì )被用來(lái)驅動(dòng)內 部算法，這些算法決定了最終顯示在LCD上的血壓值。東芝的MCU直接驅動(dòng)LCD，它還會(huì )控制那個(gè)被按動(dòng)的按鍵、泵電機以及減壓電磁閥。日本精工的一枚 E2PROM(S-29221)則用于保存必需的大小有限的啟動(dòng)代碼。

仔細分析HEM-711AC的產(chǎn)品銷(xiāo)售成本(COGS)，應該在20美元以下，其中電子和系統機械部分大約各占一半。

HEM-711AC核心部分所采用的簡(jiǎn)約的傳感器/環(huán)形振蕩器解決方案，是我們觀(guān)察到的低COGS的關(guān)鍵。圍繞感應方法增添簡(jiǎn)單、低廉的電子電路，這樣就可以為普通大眾提供一種重要的健康檢測工具，而廠(chǎng)家也獲益不菲。

David Carey是美國Portelligent公司的總裁。Portelligent公司位于德州奧斯汀，專(zhuān)門(mén)提供有關(guān)無(wú)線(xiàn)、移動(dòng)和個(gè)人電子系統的產(chǎn)品拆解報告及相關(guān)業(yè)內研究。