CN106795976B - 流量控制装置以及血压计 - Google Patents

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Abstract

在本发明的流量控制装置中，相关关系存储部(251)针对具有与电磁阀(233)实质相同的特性的样品电磁阀，存储流体开始经过样品电磁阀流动的流动开始电压与样品电磁阀成为全开状态时的临界电压之间的相关关系。控制部(201)在开始控制流体的流量时，使电磁阀(233)的驱动电压变化，求出在流量检测部检测出流体开始流动时的驱动电压来作为流动开始电压。基于电磁阀(233)的流动开始电压，利用针对样品电磁阀的相关关系，换算并求出电磁阀成为全开状态的临界电压。然后，将电磁阀(233)的驱动电压设定在流动开始电压与临界电压之间的范围内。

Description

流量控制装置以及血压计
技术领域
本发明涉及流量控制装置，更详细地说，涉及通过电磁阀来控制流体的流量的流量控制装置。
另外，本发明涉及具有这样的流量控制装置的血压计。
背景技术
以往，如专利文献1(日本特开平6-245911号公报)所示，作为血压计已知如下装置：通过电磁阀控制作为流体的空气的流量，来调节用于在被测定部位阻止血液流动的袖带(准确地说是袖带内的流体袋)的压力。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平6-245911号公报
发明内容
发明要解决的问题
在该种血压计中，大多情况下，作为用于控制流量的电磁阀使用常开式(在非通电时阀芯使流路全开的形式)的电磁阀，在动作时，对电磁阀的螺线管施加(通电)驱动电压，借助螺线管的电磁力使阀芯移动，来调节流路的截面积。在非通电时，由于上述电磁阀处于全开状态，所以不对上述袖带加压。这是为了，在万一发生事故等而电源断开(停止通电)时，保证被测定者的安全。
通常，这样的电磁阀的流量-驱动电压特性为：若实际的驱动电压(即通电电流)变得足够高，则电磁阀全闭，流量变为零。在驱动电压变得小于某值(将其称为“流动开始电压”)时，电磁阀打开，流体开始流动。另外，若驱动电压变小，则流量逐渐增加，在驱动电压低于临界点(将此称为“临界电压”)时，电磁阀全开，流量急剧地增加(也就是说，变得不能控制流量)。因此，需要将动作时的电磁阀的驱动电压设定在流动开始电压和临界电压之间的范围(将其适当称为“有效设定范围”)内。
在此，在大多情况下，在通过血压计进行测定时，使袖带压暂且高于被测定者的最高血压(收缩期血压)，然后，在减压过程中观测被测定部位的脉搏波。在此情况下，在开始减压时，希望在有效设定范围内将电磁阀的驱动电压设定在临界电压附近，使排气流量变大，来快速进行减压。
但是，电磁阀的临界电压有时会因袖带压(电磁阀的上游侧的压力)、周围温度、产品个体间的偏差等因素而变化。因此，在想要在有效设定范围内将电磁阀的驱动电压设定在临界电压附近时，有可能低于该电磁阀的临界电压。电磁阀的驱动电压一旦低于临界电压，则存在流量一下子增加，袖带压急剧地降低，从而不能够充分地确保用于观测脉搏波的压力范围的问题。尤其，价格低廉的电磁阀存在有效设定范围窄的趋势，因此该问题变得很严重。
因此，本发明的目的在于提供一种借助驱动电压使电磁阀开闭来控制流体的流量的流量控制装置，其能够高精度地将上述电磁阀的驱动电压设定在有效设定范围内。
另外，本发明的目的在于提供一种具有这样的流量控制装置且能够缩短测定血压所需的时间的血压计。
用于解决问题的手段
本发明人发现：使上述电磁阀开闭的驱动电压与流体经过上述电磁阀开始流动的流动开始电压和使上述电磁阀成为全开状态的临界电压之间存在相关关系。本发明是根据这样的本发明人的发现而创作出的。
为了解决上述问题，本发明的流量控制装置，通过驱动电压使电磁阀开闭来控制流体的流量，其中，具有：流量检测部，对经过上述电磁阀流动的流体的流量进行检测；相关关系存储部，针对具有与上述电磁阀实质相同的特性的样品电磁阀，存储流体经过上述样品电磁阀开始流动的流动开始电压与上述样品电磁阀成为全开状态时的临界电压之间的相关关系；以及控制部，在开始控制上述流体的流量时，使上述电磁阀的驱动电压变化，求出在上述流量检测部检测出上述流体开始流动时的驱动电压来作为流动开始电压，按照上述电磁阀的上述流动开始电压，基于针对上述样品电磁阀的上述相关关系，换算并求出上述电磁阀成为全开状态时的临界电压，然后将上述电磁阀的驱动电压设定在上述流动开始电压与上述临界电压之间的范围内。
在此，“电磁阀”可以是常开式电磁阀和常闭式电磁阀中的任意一种。
另外，“具有与上述电磁阀实质相同的特性的样品电磁阀”是指：具有与控制上述流体的流量的电磁阀实质相同的流量-驱动电压特性。“实质相同”是指：允许因制造偏差而个体间的特性存在差异。例如，“样品电磁阀”可以是具有与控制上述流体的流量的电磁阀相同型号的另外的个体，也可以是上述电磁阀本身。另外，“样品电磁阀”可以为多个。
对于“流动开始电压”和“临界电压”，根据电磁阀的型号不同，有时流动开始电压比临界电压高，有时流动开始电压比临界电压低。
在本发明的流量控制装置中，相关关系存储部，针对具有与应该驱动的电磁阀实质相同的特性的样品电磁阀，存储流体经过上述样品电磁阀开始流动的流动开始电压与上述样品电磁阀成为全开状态时的临界电压之间的相关关系。控制部，在开始控制上述流体的流量时，使上述电磁阀的驱动电压变化，求出在流量检测部检测出上述流体开始流动时的驱动电压来作为流动开始电压(此外，此时的驱动电压，在流动开始电压附近，也就是说在充分远离临界电压的位置进行变化)。接着，控制部按照上述电磁阀的上述流动开始电压，基于针对上述样品电磁阀的上述相关关系，换算并求出上述电磁阀成为全开状态时的临界电压。此后，控制部将上述电磁阀的驱动电压设定在上述流动开始电压与上述临界电压之间的范围(有效设定范围)内，通过该驱动电压使上述电磁阀开闭，来控制上述流体的流量。
这样，在本发明的流量控制装置中，利用针对上述样品电磁阀的上述相关关系，换算并求出上述电磁阀成为全开状态时的临界电压，因此能够高精度地将上述电磁阀的驱动电压设定在有效设定范围内。
在一个实施方式的流量控制装置中，其特征在于，上述相关关系存储部所存储的针对上述样品电磁阀的上述相关关系包括将上述流体的压力变更设定为多个值的时的关系。
在此，上述流体的“压力”是指：对样品电磁阀施加的上游侧与下游侧之间的压差。
在上述流体的压力发生变化时，克服电磁阀(或样品电磁阀)所包括的螺线管的电磁力而按压上述电磁阀的阀芯的流体的力发生变化。因此，即使有效的驱动电压相同，经过上述电磁阀的上述流体的流量也发生变化。伴随于此，流动开始电压与临界电压之间的相关关系可能发生变化。因此，在该一个实施方式的流量控制装置中，上述相关关系存储部所存储的针对上述样品电磁阀的上述相关关系包括将上述流体的压力变更设定为多个值时的关系。由此，上述电磁阀的临界电压成为考虑了上述流体的压力的压力。因此，能够进一步高精度地将上述电磁阀的驱动电压设定在有效设定范围内。
在一个实施方式的流量控制装置中，其特征在于，具有测量上述流体的压力的压力传感器，上述控制部在开始进行控制时通过上述压力传感器检测上述流体的压力，在开始进行控制时的上述流体的压力为除了赋予了上述相关关系存储部所存储的上述相关关系的多个压力以外的值时，上述控制部基于与上述多个压力对应的上述相关关系，通过插补法或外插法，求出与开始进行控制时的上述流体的压力对应的流动开始电压与临界电压之间的相关关系，上述控制部在基于上述电磁阀的上述流动开始电压换算并求出上述临界电压时，利用所求出的相关关系。
在该一个实施方式的流量控制装置中，上述控制部在开始进行控制时通过上述压力传感器检测上述流体的压力。在开始进行控制时的上述流体的压力为除了赋予了上述相关关系存储部所存储的上述相关关系的多个压力以外的值时，上述控制部基于与上述多个压力对应的上述相关关系，通过插补法或外插法，求出与开始进行控制时的上述流体的压力对应的流动开始电压与临界电压之间的相关关系。并且，在基于上述电磁阀的上述流动开始电压换算并求出上述临界电压时，利用所求出的相关关系。由此，即使在开始进行控制时的上述流体的压力为除了赋予了上述相关关系存储部所存储的上述相关关系的多个压力以外的值时，也能够高精度地将上述电磁阀的驱动电压设定在有效设定范围内。
在一个实施方式的流量控制装置中，其特征在于，上述控制部在控制期间通过上述压力传感器检测上述流体的当前压力，在上述流体的当前压力从开始进行控制时的压力发生变化时，上述控制部基于与上述多个压力对应的上述相关关系，换算并求出针对上述电磁阀的当前的流动开始电压和临界电压。
在该一个实施方式的流量控制装置中，上述控制部通过上述压力传感器检测上述流体的当前压力。在上述流体的当前压力从开始进行控制时的压力发生变化时，上述控制部基于与上述多个压力对应的上述相关关系，换算并求出针对上述电磁阀的当前的流动开始电压和临界电压。由此，即使在控制期间上述流体的压力发生变化，也能够实时且高精度地将上述电磁阀的驱动电压设定在有效设定范围内。
在一个实施方式的流量控制装置中，其特征在于，针对上述样品电磁阀的上述相关关系包括将周围温度变更设定为多个值时的关系。
在此，“周围温度”是指：包围上述样品电磁阀(或电磁阀)的环境的温度。
在周围温度发生变化时，电磁阀(或样品电磁阀)所包括的螺线管的电阻也发生变化。因此，即使有效的驱动电压相同，对于上述电磁阀的通电电流也会发生变化，上述电磁阀的开度也会发生变化。伴随于此，流动开始电压与临界电压之间的相关关系可能发生变化。因此，在该一个实施方式的流量控制装置中，针对上述样品电磁阀的上述相关关系包括将周围温度变更设定为多个值时的关系。由此，上述电磁阀的临界电压为考虑了周围温度的压力。因此，能够进一步高精度地将上述电磁阀的驱动电压设定在有效设定范围内。
在一个实施方式的流量控制装置中，其特征在于，具有检测上述电磁阀的周围温度的温度传感器，上述控制部在控制期间通过上述温度传感器检测上述电磁阀的当前周围温度，在上述电磁阀的当前周围温度从开始进行控制时的周围温度发生变化时，上述控制部基于与上述多个周围温度对应的上述相关关系，换算并求出针对上述电磁阀的当前的流动开始电压和临界电压。
在该一个实施方式的流量控制装置中，上述控制部在控制期间通过上述温度传感器检测上述电磁阀的当前周围温度。在上述电磁阀的当前周围温度从开始进行控制时的周围温度发生变化时，上述控制部基于与上述多个周围温度对应的上述相关关系，换算并求出针对上述电磁阀的当前的流动开始电压和临界电压。由此，即使在控制期间上述电磁阀的周围温度发生变化，也能够实时且高精度地将上述电磁阀的驱动电压设定在有效设定范围内。
本发明的血压计具有：用于压迫被测定部位的袖带；用于调节上述袖带的压力的电磁阀；以及上述流量控制装置。
根据本发明的血压计，例如在使袖带压暂时高于被测定者的最高血压(收缩期血压)然后开始进行减压时，能够在有效设定范围内高精度地将上述电磁阀的驱动电压设定在临界电压的附近。因此，能够在减压开始时使排气流量变大然后迅速进行减压。结果，能够缩短测定血压所需要的时间。另外，因为电磁阀的驱动电压不低于临界电压，所以能够避免在测定血压时出现袖带压一下子降低而产生测定错误的情况。另外，变得易于采用有效设定范围存在变小的趋势的价格低廉的电磁阀。
尤其，在针对上述样品电磁阀的上述相关关系包括将周围温度变更设定为多个值时的关系时，上述控制部换算并求出的上述电磁阀的临界电压为考虑了周围温度的电压。而且，测定血压的步骤大多在不需要考虑周围温度T的变化的比较短的期间(典型地为1分钟左右)内进行。此时，即使不具有温度传感器，也能够高精度地将上述电磁阀的驱动电压设定在有效设定范围内。
发明效果
根据以上内容可知，根据本发明的流量控制装置，能够高精度地将电磁阀的驱动电压设定在有效设定范围内。
另外，根据本发明的血压计，能够缩短测定血压所需的时间。另外，能够在测定血压中避免出现袖带压一下子降低而产生测定错误的情况。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的流量控制装置的结构框图。
图2中的(A)是表示通过上述流量控制装置对电磁阀施加的驱动电压的波形的图。图2中的(B)是表示对于上述电磁阀的驱动电压(有效值)和通电电流(有效值)之间的关系的图。
图3是表示上述电磁阀的结构的图。
图4是表示上述电磁阀动作时的阀芯附近的状态的图。
图5是表示上述电磁阀的周围温度T＝＝23℃时的流量-驱动电压特性(Q-V特性)的图。
图6是表示上述电磁阀的周围温度T＝＝45℃时的Q-V特性的图。
图7是表示上述电磁阀的周围温度T＝＝5℃时的Q-V特性的图。
图8是表示具有与应该被控制的电磁阀实质相同的特性的5个样品电磁阀在将上游侧的压力P设定为300mmHg的条件下的流动开始电压Vs与临界电压Vf之间的相关关系的图。
图9是表示具有与应该被控制的电磁阀实质相同的特性的5个样品电磁阀在将上游侧的压力P设定为150mmHg的条件下的流动开始电压Vs与临界电压Vf之间的相关关系的图。
图10是表示上述流量控制装置的控制部进行的处理流程的图。
图11是示意性表示在控制期间施加于上述电磁阀流动的流体的压力发生了变化时换算并求出当前的流动开始电压Vs和临界电压Vf的方法的图。
图12是示意性表示在开始进行控制时的压力为赋予了相关关系存储部所存储的相关关系的压力300mmHg和150mmHg之间的值时，通过插补法，求出与开始进行控制时的上述流体的压力对应的流动开始电压Vs与临界电压Vf之间的相关关系的方法的图。
图13是表示本发明的一个实施方式的电子血压计的外观的图。
图14是表示上述电子血压计的概略结构的框图。
图15是表示与上述电子血压计的电磁阀的控制相关的主要部分的结构的框图。
图16是表示通过上述电子血压计测定血压的流程的图。
具体实施方式
以下，一边参照附图一边详细说明本发明的实施方式。
图3例示出应该被本发明的一个实施方式的流量控制装置控制的电磁阀233的结构。该电磁阀233是例如安装在欧姆龙健康株式会社制造的“上臂式血压计HEM-7320F”上的常开式电磁阀。
该电磁阀233具有“コ”形的磁轭273、固定在该磁轭273的中央的壁273a上的大致圆筒状的磁芯274、作为施力部的螺旋弹簧275、大致圆棒状的柱塞(可动铁芯)276、容纳在磁轭273中由非磁性的塑料材料制成的线圈骨架280和用于对磁轭273的开放端进行堵塞的大致矩形板状的磁轭盖290。磁轭273、磁芯274、柱塞276和磁轭盖290由磁性材料构成，在动作时构成磁路。
线圈骨架280具有卷绕有螺线管线圈279的圆筒状部分281和一对端板282、283，圆筒状部分281和一对端板282、283形成为一体。一对端板282、283夹持在磁轭273的中央的壁与磁轭盖290之间，且固定在磁轭273上。
磁芯274贯穿磁轭273的中央的壁273a，延伸至线圈骨架280的圆筒状部分281的途中。在磁芯274的内部，在轴向上贯穿形成用于使流体从外端270e向内端270f流通的流通孔270。
柱塞(可动铁芯)276容纳在线圈骨架280的圆筒状部分281内，且能够在轴向上滑动。在柱塞276的一端(与磁芯274的流通孔270相面对的一侧的端部)276e安装有由橡胶那样的弹性体制成的阀芯261。
螺旋弹簧275被压缩安装在磁芯274和柱塞276之间，对柱塞276向远离磁芯274的方向施力。
在螺线管线圈279处于非通电状态的非动作时，如图3所示，借助螺旋弹簧275的作用力，设置在柱塞276的一端276e上的阀芯261与磁芯274的内端(与阀芯261相面对的一侧的端部)270f分离。由此，磁芯274的内端270f与阀芯261之间的间隙Δ处于全开状态。另外，柱塞276的另一端276f从磁轭盖290突出到外部，与线圈骨架280的圆筒状部分281的端部281f抵接且被卡止。流体从上游侧的压力源(未图示)供给至磁芯274的外端270e，经由流通孔270和上述间隙Δ，向下游侧的线圈骨架280的圆筒状部分281(具有向外部环境开放的未图示的流体流出口)流动。
在螺线管线圈279处于通电状态的动作时，如图4所示，螺线管线圈279所产生的磁力克服螺旋弹簧275的作用力，使阀芯261与柱塞276一起在线圈骨架280内移动。由此，成为磁芯274的内端270f与阀芯261之间的间隙Δ变狭窄的状态，来调节经由流通孔270流通的流体的流量Q。
对螺线管线圈279施加例如图2中的(A)所示的具有矩形脉冲波形的驱动电压(峰值V0)。通过PWM(脉冲宽度调制)使脉冲波的占空比(t1/t2)变化，由此以可变的方式设定驱动电压的有效值V。如图2中的(B)所示，对螺线管线圈279施加的通电电流的有效值I与驱动电压的有效值V成正比。以下，将驱动电压的有效值仅称为驱动电压V。另外，将通电电流的有效值仅称为通电电流I。
就作为流体的空气而言，该电磁阀233表现出图5～图7所示的流量-驱动电压特性(Q-V特性)(以驱动电压V为横轴，以流量Q为纵轴)。另外，将从上游侧向电磁阀233(的流通孔270的外端270e)供给的作为流体的空气的压力作为参数可变地设定为30mmHg、150mmHg和300mmHg(表示相对于下游侧的大气压的压差。以下相同)。此外，流量应该被控制的对象不限于空气，因此以下适当地称为“流体”。
如图5所示，在周围温度T＝23℃(常温)的情况下，随着对电磁阀施加的上游侧的压力P变高为30mmHg、150mmHg、300mmHg，Q-V特性如曲线C30、C150、C300所示向右上偏移。这是因为，例如在图4中，若上游侧(左侧)的压力P变高，则克服螺线管线圈279的电磁力来按压阀芯261的流体的力变大。因此，在上游侧的压力P变高时，即使有效的驱动电压V相同，流过电磁阀233的流体的流量Q也变大。换而言之，为了在上游侧(左侧)的压力P变高时维持相同的流量Q，不得不增大对螺线管线圈279的通电电流I(也就是磁力)，与柱塞276一起向上游侧强力按压阀芯261。在本例子中，随着上游侧的压力P变高为30mmHg、150mmHg、300mmHg，流体开始流动的流动开始电压Vs依次变高为大致2.5V、2.9V、3.3V(分别以↑标记表示)，并且电磁阀233成为全开状态的临界电压Vf也依次变高为大致1.1V、1.7V、2.1V(分别以△标记表示)。
如图6所示，在周围温度T＝45℃(高温)时，与图5的周围温度T＝23℃(常温)时的特性相比，Q-V特性整体向右侧偏移。这是因为，在周围温度T变高时，螺线管线圈279的电阻变大，因此为了维持相同的通电电流I，不得不增大驱动电压V。在本例子中，在上游侧的压力P分别为30mmHg、150mmHg、300mmHg时，流动开始电压Vs大致分别为2.8V、3.4V、3.9V(分别以↑标记表示)，并且临界电压Vf分别大致为1.3V、1.9V、2.5V(分别以△标记表示)。
相反，如图7所示，在周围温度T＝5℃(低温)时，与图5的周围温度T＝23℃(常温)时的特性相比，Q-V特性整体向左侧偏移。这是因为，在周围温度T变低时，螺线管线圈279的电阻变小，因此为了维持相同的通电电流I，不得不使驱动电压V变小。在本例子中，在上游侧的压力P分别为30mmHg、150mmHg、300mmHg时，流动开始电压Vs大致分别为2.4V、2.8V、3.0V(分别以↑标记表示)，并且临界电压Vf大致分别为1.1V、1.6V、2.0V(分别以△标记表示)。
根据图5～图7可知，在对电磁阀233施加的上游侧的压力P和周围温度T变化时，流动开始电压Vs和临界电压Vf也发生变化。在此，本发明人发现，电磁阀233以及具有与其相同的Q-V特性的电磁阀(将这些称为“样品电磁阀”)中，在流动开始电压Vs和临界电压Vf之间存在共通的相关关系。
图8、图9作为分布图示出具有与电磁阀233实质相同的Q-V特性(在本例子中，同样型号)的5个样品电磁阀在将各自的上游侧的压力P分别设定为300mmHg、150mmHg的条件下的流动开始电压Vs与临界电压Vf之间的相关关系。在这些图中，各◇标记表示在周围温度T＝23℃(常温)下的1个样品电磁阀的数据点。各□标记表示在周围温度T＝2℃(低温)下的1个样品电磁阀的数据点。另外，各△标记表示在周围温度T＝50℃(高温)下的1个样品电磁阀的数据点。
根据图8可知，在上游侧的压力P＝300mmHg的情况下，在周围温度T作为参数变更设定为2℃、23℃和50℃多个值时，上述5个样品电磁阀的流动开始电压Vs和临界电压Vf之间以正相关关系变化。在本例子中，该相关关系近似线段RL300(以下适当称为“相关关系RL300”)。另外，根据图9可知，在上游侧的压力P＝150mmHg的情况下，在周围温度T作为参数变更设定为2℃、23℃和50℃多个值时，上述5个样品电磁阀的流动开始电压Vs和临界电压Vf之间以正相关关系变化。在本例子中，该相关关系近似线段RL150(以下，适当称为“相关关系RL150”)。
这样，在上游侧的压力P被设定为300mmHg、150mmHg的情况下，在周围温度T发生变化时，流动开始电压Vs和临界电压Vf之间表现出正相关关系RL300、RL150。因此，只要知道电磁阀233的流动开始电压Vs，不论周围温度T如何，利用他们之间的相关关系，就能够换算并求出电磁阀233的临界电压Vf。例如，在上游侧的压力P为300mmHg时，若如图8中虚线A1所示那样电磁阀233的流动开始电压Vs为3.10V，则能够如图8中虚线A2所示那样，求出电磁阀233的临界电压Vf约为1.10V。此时，应该设定的用于驱动电磁阀233的驱动电压V的范围(有效设定范围)大约为1.10V～3.10V。此外，在图8中，在线段RL300上，用附图标记D1表示与Vs＝3.10V、Vf＝1.10V对应的点。
通过比较图8和图9可知，在压力P从300mmHg变化为150mmHg时，线段RL150相对于线段RL300向左侧偏移。这是因为，与临界电压Vf相比，流动开始电压Vs受到上游侧的压力P的影响大。
图1是表示基于电磁阀233的流动开始电压Vs与临界电压Vf之间存在相关关系这样的发现而得到的本发明的一个实施方式的流量控制装置200的结构框图。该流量控制装置200，为了通过电磁阀233控制流体的流量而具有相关关系存储部251、控制部201、占空比计算部202、脉冲产生部203、阀驱动电路230、电源部253、压力传感器231和作为流量检测部的流量传感器232。
电磁阀233位于与流体流入口220连接的配管238和与流体流出口240连接的配管239之间。流体从上游侧的压力源(未图示)经过流体流入口220和配管238向电磁阀233(的流通孔270的外端270e)供给。经过电磁阀233的流体经过配管239和流体流出口240向外部环境(处于大气压下)放出。此外，忽略由配管238、239产生的压力损失。
压力传感器231检测在配管238中流动的流体的压力。作为该压力传感器231能够使用压电电阻式的公知的压力传感器，例如市售的三美电机株式会社制造的压力传感器(例如商品编号为MMR901XA，动作压力范围为0～40kPa(300mmHg))等。
流量传感器232检测在配管238中流动的流体的流量。作为该流量传感器232，能够使用例如市售的欧姆龙株式会社制造的MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)流量传感器(形D6F-02A1-110，流量检测范围为0～2L/min)等。
相关关系存储部251存储针对具有与应该控制的电磁阀233实质相同的特性的样品电磁阀的驱动电压，流体经过样品电磁阀开始流动的流动开始电压Vs与样品电磁阀成为全开状态时的临界电压Vf之间的相关关系。在该例子中，存储表示图8、图9中所示的相关关系的线段RL300、RL150的算式。在本例子中，相关关系存储部251由EEPROM(ElectricallyProgrammable Read Only Memory：电可编程序只读存储器)构成，但是可以由RAM(RandomAccess Memory：随机存取存储器)、存储卡或SSD(Solid State Drive：固态硬盘)等构成，来代替EEPROM。
电源部253向该流量控制装置200的各部分供给电力。尤其，该电源部253对占空比计算部202和阀驱动电路230供给DC电压(具有与图2中的(A)中的V0相当的大小)。在本例子中，设定DC电压V0＝6V。
控制部201控制该流量控制装置200整体的动作。尤其，该控制部201基于压力传感器231和流量传感器232的输出，以使流过电磁阀233的流体的流量Q变为目标流量(设定为QTARGET)的方式，计算并决定应该对电磁阀233(的螺线管线圈279)施加的驱动电压V。在本例子中，控制部201由CPU(Central Processing Unit：中央运算处理装置)构成，按照存储在未图示的存储器中的程序以及数据进行处理。
占空比计算部202对控制部201所决定的驱动电压V与电源部253所供给的DC电压V0(＝6V)进行比较，计算用于形成图2中的(A)所示的矩形脉冲波形的占空比(t1/t2)，使得能够通过阀驱动电路230得到控制部201所决定的驱动电压V。
脉冲产生部203产生具有占空比计算部202所计算的占空比(t1/t2)的矩形脉冲波形。
这些占空比计算部202以及脉冲产生部203的功能通过上述的CPU的处理来实现。
阀驱动电路230包括用于接通或断开来自电源部253的DC电压V0(＝6V)的开关元件(未图示)。该开关元件基于来自脉冲产生部203的矩形脉冲波形进行开关控制(公知的PWM控制)。由此，该阀驱动电路230输出图2中的(A)所示的矩形脉冲波形，来作为应该对电磁阀233施加的驱动电压(有效值V)。输出的脉冲波形的占空比为(t1/t2)，峰值V0＝6V。
图10表示该流量控制装置200的控制部201通过电磁阀233对流体的流量Q进行控制的处理流程。此外，该处理流程是不需要考虑周围温度T的变化的比较短期间的流程。
i)在开始进行控制时，首先，如图10中的步骤S1所示，控制部201通过压力传感器231检测流体的当前压力(也就是说，开始进行控制时的压力)P。在本例子中，设定开始进行控制时的压力为P＝300mmHg。
ii)接着，控制部201使电磁阀233的驱动电压V变化，通过流量传感器232检测流体开始经过电磁阀233进行流动的情况，求出检测出该流体开始流动时的驱动电压，来作为流动开始电压Vs(图10中的步骤S2)。在本例子中，如图8中虚线A1所示的例子那样，设定流动开始电压Vs为3.10V。此外，此时的驱动电压V在流动开始电压Vs附近从电磁阀233切断流体时的高电压侧向流动开始电压Vs变化。也就是说，驱动电压V在足够偏离临界电压Vf(在本例子中，从大约1.4V至0.8V)的位置进行变化。
iii)接着，如图10中的步骤S3所示，控制部201对应于电磁阀233的流动开始电压Vs，利用存储在相关关系存储部251中的样品电磁阀的相关关系(在本例子中，表示图8中所示的相关关系的线段RL300的算式)，换算并求出电磁阀233为全开状态时的临界电压Vf。在本例子中，由于流动开始电压Vs＝3.10V，所以如图8中虚线A2所示，求出电磁阀233的临界电压Vf为1.10V。如上所述，该临界电压Vf能够在不检测周围温度T的情况下求出。
iv)接着，如图10的步骤S4所示，控制部201将电磁阀233的驱动电压V设定在流动开始电压Vs与临界电压Vf之间的范围(有效设定范围)内，来对流体的流量Q进行控制。在此时刻，将有效设定范围设定为3.10V～1.10V，来对流体的流量Q进行控制。
具体地说，控制部201借助流量传感器232检测当前的流量Q，求出当前的流量Q与目标流量QTARGET之间的差量(Q-QTARGET)。然后，以使该差量变为零的方式，计算应该对电磁阀233(的螺线管线圈279)施加的驱动电压V。在此，在控制部201所计算的驱动电压(设定为VCALC)脱离有效设定范围3.10V～1.10V时，例如在VCALC＝1.05V时，控制部201在有效设定范围内将驱动电压V修正为临界电压Vf附近的例如1.15V的电压(作为临界电压Vf的安全系数设置0.05V)。这样通过控制部201而设定在有效设定范围内的驱动电压V由图1中的占空比计算部202、脉冲产生部203以及阀驱动电路230被施加至电磁阀233。由此，进行反馈控制，使流体的流量Q成为目标流量QTARGET。
这样，在该流量控制装置200中，利用样品电磁阀的相关关系换算并求出电磁阀233成为全开状态时的临界电压Vf，因此能够高精度地将电磁阀233的驱动电压V设定在有效设定范围内。
v)此后，如图10的步骤S5所示，只要压力传感器231所检测的压力P不发生变化(在步骤S5中为“否”)，则以规定的周期继续进行步骤S4的控制。通过控制部201，根据刚检测到的压力(将此设定为PPREV)与当前压力P之间的差量(绝对值，即|P-PPREV|)是否超过阈值(将此设定为α。例如α＝10mmHg。)，来判断压力是否发生变化。此外，在开始进行控制时，将压力传感器231所检测的当前压力P设定为PPREV。
vi)另一方面，在压力传感器231所检测的压力P发生变化时(在步骤S5中为“是”)，也就是说，在|P-PPREV|＞α时，如图10中的步骤S6所示，控制部201针对电磁阀233换算并求出与当前压力P对应的当前的流动开始电压Vs和临界电压Vf。
图11示意性地示出在压力传感器231所检测的压力P发生变化时，换算并求出当前的流动开始电压Vs和临界电压Vf的方法。在该图11中示出在图8中所示的线段RL300上与开始进行控制时的Vs＝3.10V、Vf＝1.10V对应的点D1，和在图9中示出的线段RL150上与上述D1对应的点D2。另外，通过矢量B1表示压力P从300mmHg向150mmHg变化时的Vs、Vf从点D1向点D2的偏移。
在此，假设当前压力P例如为赋予了相关关系存储部251所存储的相关关系的300mmHg与150mmHg之间的值Px(单位mmHg)。此时，在图11中所示的矢量B1(表示Vs、Vf从点D1向点D2偏移)乘以下式(1)的比，
(300mmHg-Px)/(300mmHg-150mmHg)……(1)
通过插补法，求出点D1与点D2之间的内分点Dx。在图11的例子中，该内分点Dx表示当前压力P(＝Px)所对应的流动开始电压Vs＝2.95V和临界电压Vf＝1.10V(图11中由虚线A3、A4表示)。
这样，在压力传感器231所检测的压力P发生变化时，能够换算并求出当前的流动开始电压Vs和临界电压Vf。
此外，在当前压力P为超过300mmHg或低于150mmHg的值时，通过外插法求出外分点(未图示)，可以求出该外分点所表示的流动开始电压Vs和临界电压Vf。另外，可以预先在相关关系存储部251中存储覆盖这样的压力P的相关关系，然后通过插补法求出相应的流动开始电压Vs和临界电压Vf。
vii)接着，返回图10的步骤S4，控制部201将电磁阀233的驱动电压V设定在与当前压力P对应的流动开始电压Vs(＝2.95V)与临界电压Vf(＝1.10V)之间的范围(当前的有效设定范围)内，来对流体的流量Q进行控制。
此后，控制部201在每次压力传感器231所检测的压力P变化时(在步骤S5中为“是”)，反复进行步骤S6、S4的处理。由此，在控制期间，即使在上述流体的压力P发生变化时，也能够实时且高精度地将电磁阀233的驱动电压V设定在有效设定范围内。
在以上的例子中，在图10的步骤S1中，开始进行控制时的压力P＝300mmHg，但是不限于此。在开始进行控制时的压力P例如为300mmHg与150mmHg之间的值(将其设定为Py)时，如图12所示，利用相关关系存储部251所存储的线段RL300和线段RL150的算式，通过插补法，求出与该压力Py对应的表示流动开始电压Vs与临界电压Vf之间的相关关系的线段RLPy的算式。例如，通过矢量B3、B4表示从线段RL300的端点E1、E2分别向线段RL150对应的端点E3、E4的偏移。在这些矢量B3、B4乘以下式(2)的比，通过插补法，求出点E1与点E3之间的内分点Dy以及点E2与点E4之间的内分点Dy′。
(300mmHg-Py)/(300mmHg-150mmHg)……(2)
然后，求出连接这些内分点Dy、Dy′的线段的算式，来作为表示与压力Py对应的流动开始电压Vs与临界电压Vf之间的相关关系的线段RLPy的算式。此后，在图10的步骤S3中，按照电磁阀233的流动开始电压Vs，利用表示该相关关系的线段RLPy的算式，换算并求出电磁阀233成为全开状态时的临界电压Vf。例如，如图12中虚线A5、A6所示，若电磁阀233的流动开始电压Vs为2.85V，则能够求出电磁阀233的临界电压Vf为1.10V。由此，即使在开始进行控制时的压力P例如为300mmHg与150mmHg之间的值Py的情况下，也能够高精度地将电磁阀233的驱动电压V设定在流动开始电压Vs与临界电压Vf之间的范围(有效设定范围)内。
此外，在开始进行控制时的压力P为超过300mmHg或低于150mmHg的值时，可以通过外插法，求出表示与该压力P对应的流动开始电压Vs与临界电压Vf之间的相关关系的线段的算式。另外，可以预先在相关关系存储部251中存储覆盖这样的压力P的相关关系，然后通过插补法求出相应的流动开始电压Vs和临界电压Vf。
另外，上述的处理流程是不需要考虑周围温度T的变化的比较短期间内的流程，但是不限于此。
例如，在图11中，通过矢量B2，表示在压力P＝300mmHg的条件下，在周围温度T从23℃(常温)向50℃(高温)变化时，从点D1至对应的点D3为止的Vs、Vf沿着线段RL300的移动。设置温度传感器234(如图1中虚线的框所示)，检测刚检测到的温度(将其设定为TPREV)与当前的温度T(单位℃)之间的差量(T-TPREV)。控制部201根据该差量(绝对值，即|T-TPREV|)是否超过阈值(将其设定为β。例如β＝3℃。)，来判断周围温度是否变化。在温度传感器所检测的周围温度T发生了变化时，也就是说|T-TPREV|＞β时，针对电磁阀233，换算并求出与当前周围温度T对应的当前的流动开始电压Vs和临界电压Vf。此外，在开始进行控制时，将温度传感器234所检测的当前周围温度T设定为TPREV。
具体地说，在图11中所示的矢量B2(表示Vs、Vf从点D1向点D3的移动)乘以下式(3)的比，通过插补法，求出点D1与点D3之间的内分点Dx′。
(T-23℃)/(50℃-23℃)……(3)
该内分点Dx′表示与当前周围温度T对应的流动开始电压Vs和临界电压Vf(如图11中虚线A3、A4所示)。
由此，即使在控制期间周围温度T发生变化，也能够实时且高精度地将电磁阀233的驱动电压V设定在有效设定范围内。
此外，在周围温度T从23℃(常温)降低时，能够使用图8中的周围温度T从23℃(常温)至2℃(低温)的数据。此时，代替算式(3)，使用下式(4)的比。
(23℃-T)/(23℃-2℃)……(4)
在压力P和周围温度T双方都发生变化时，能够利用矢量B1和矢量B2的合成矢量，求出与当前压力P以及周围温度T对应的流动开始电压Vs和临界电压Vf。因此，在控制期间，即使在压力P和周围温度T双方都发生变化的情况下，也能够实时且高精度地将电磁阀233的驱动电压V设定在有效设定范围内。
在以上的例子中，电磁阀233为常开式电磁阀，但是不限于此。本发明的流量控制装置还能够用于常闭式电磁阀。另外，对于“流动开始电压Vs”和“临界电压Vf”，由于电磁阀的类型不同，有时流动开始电压Vs比临界电压Vf高，有时流动开始电压Vs比临界电压Vf低。本发明的流量控制装置能够用于各种情况。
图13表示本发明的一个实施方式的电子血压计(整体由附图标记1表示)的外观。该电子血压计1具有佩戴在被测定者的上臂上的袖带20、主体10和连接上述的袖带20和主体10的柔性软管38。在袖带20中内置有用于压迫上臂的流体袋22。在主体10上设置有显示装置50和操作部52。在本例子中，操作部52包括电源开关52A、存储器开关52B和前进/返回开关52C、52D。
如图14所示，在主体10上，除了上述的显示装置50和操作部52，还安装有CPU(Central Processing Unit)100、存储器51、电源部53、压电电阻式的压力传感器31、向流体袋22供给作为流体的空气的泵32、用于调节流体袋22的压力(袖带压)的阀33(与上述的电磁阀233相同的阀)、将来自压力传感器31的输出转换为频率的振荡电路310、驱动泵32的泵驱动电路320和驱动阀33的阀驱动电路330(相当于图1中的阀驱动电路230)。压力传感器31、泵32和阀33经由设置在主体内部的空气配管39和与该空气配管39连通的上述软管38，与内置在袖带20中的流体袋22连接。由此，在压力传感器31、泵32、阀33与流体袋22之间流通作为流体的空气。
显示装置50包括显示器以及指示器等，根据来自CPU100的控制信号显示规定的信息。
在操作部52中，电源开关52A接受使电源部53开闭的指示以及开始测定血压的指示。存储器开关52B接受用于使存储在存储器51中的血压值的测定结果的数据显示在显示装置50上的指示。前进/返回开关52C、52D接受在显示装置50上使显示内容返回至过去或前进等的变更指示。这些开关52A、52B、52C、52D将与用户的指示对应的操作信号输入CPU100。
存储器51存储用于控制电子血压计1的程序、用于设定电子血压计1的各种功能的设定数据以及血压值的测定结果的数据。另外，存储器51作为相关关系存储部，存储针对具有与应该控制的阀33实质相同的特性的样品电磁阀的驱动电压的、流体开始经过样品电磁阀进行流动的流动开始电压Vs与样品电磁阀成为全开状态的临界电压Vf之间的相关关系。另外，存储器51能够用作执行程序时的工作存储器等。
电源部53向CPU100、压力传感器31、泵32、阀33、显示装置50、存储器51、振荡电路310、泵驱动电路320以及阀驱动电路330各部分供给电力。
振荡电路310基于电信号值进行震荡，该电信号值是基于电阻因来自压力传感器31的压电电阻效果而发生的变化产生的，并且振荡电路310向CPU100输出具有与压力传感器31的电信号值对应的频率的频率信号。
CPU100按照存储在存储器51中的用于控制电子血压计1的程序，对应于来自操作部52的操作信号，经由泵驱动电路320驱动泵32，并且经由阀驱动电路330驱动阀33的控制。阀33进行开闭，以排出流体袋22中的空气，或者将流体袋22中的空气封入，来控制袖带压。另外，CPU100基于来自压力传感器31的信号，计算血压值，并控制显示装置50以及存储器51。
尤其，如图15(与电磁阀的控制相关的主要部分的结构框图)所示，为了借助阀33调节作为流体的空气的流量，该CPU100作为上述的控制部201、占空比计算部202以及脉冲产生部203(图1参照)发挥作用，并且作为流量检测部204发挥作用。此外，根据图15可知，在本例子中可以不设置温度传感器。
流量检测部204基于内置在袖带20中的流体袋22的容量和压力传感器31所检测出的袖带压(流体袋22的压力)的变化，计算经过阀33的流体的流量Q(单位ml/min)。
此外，经过阀33的作为流体的空气经过阀33的流体流出口33e向外部环境(大气压)放出。
图16示出通过该电子血压计1测定血压的流程。该电子血压计1按照通常的示波测量法测定血压。此外，该测定流程是不需要考虑周围温度T的变化的比较短期间内的流程。在进行测定时，在被检测者的被测定部位(在本例子中为上臂)预先卷绕袖带，根据操作部52的操作指示开始进行测定。
i)在开始测定血压时进行如下控制：首先，CPU100经由阀驱动电路330关闭阀33，然后，经由泵驱动电路320驱动泵32，一边通过压力传感器31观测袖带压P，一边向流体袋22输送空气。由此，使流体袋22膨胀并且逐渐增加袖带压(步骤S11)。在增加袖带压且达到目标压力(设定为高于被检测者的最高血压。在本例子中设定为300mmHg)(在步骤S12中为“是”)时，CPU100经由泵驱动电路320使泵32停止。
ii)接着，CPU100经由阀驱动电路330，使阀33的驱动电压V逐渐降低(步骤S13)，通过流量传感器232检测空气是否开始经过电磁阀233流动(在步骤S14中为“是”)。作为流动开始电压Vs求出检测出该空气开始流动时的驱动电压(步骤S15)。接着，基于该流动开始电压Vs，利用针对存储在存储器51中的样品电磁阀的相关关系(在本例子中，为表示图8中所示的相关关系的线段RL300的算式)，换算并求出阀33成为全开状态时的临界电压Vf。并且，将阀33的驱动电压V设定在流动开始电压Vs与临界电压Vf之间的范围(有效设定范围)内，来控制空气的流量Q(步骤S16)。存储在存储器51中的线段RL300的算式包括周围温度T变更设定为多个值时的关系，因此CPU100所求出的电磁阀的临界电压Vf是与周围温度T对应的电压。
由此，能够高精度地在有效设定范围内将阀33的驱动电压V设定在临界电压Vf的附近。因此，能够在减压开始时增大排气流量，快速进行减压。结果，能够缩短测定血压所需要的时间。另外，由于阀33的驱动电压V不低于临界电压Vf，在测定血压的过程中能够避免出现袖带压一下子降低而出现测定错误的情况。另外，变得易于采用有效设定范围具有窄的趋势的价格便宜的电磁阀。
iii)接着，CPU100一边通过压力传感器31观测袖带压P，一边以适于测定血压的目标减压速度使袖带压P减压。在该减压过程中，取得被测定部位的脉搏波所引起的袖带压P的变化(步骤S17)。
iv)此后，在取得因脉搏波而引起的袖带压P的变化的步骤结束(在步骤S17中为“是”)，或者从袖带20完全排出空气且CPU100所指示的驱动电压V达到临界电压Vf(步骤S18中为“是”)时，CPU100通过示波测量法将公知的算法适用于取得的数据(因脉搏波而引起的袖带压P的变化)，计算血压值(收缩期血压和舒张期血压)(步骤S19)。此后，CPU100将计算的血压值显示至显示装置50(步骤S20)。
该测定血压以不需要考虑周围温度T的变化的1分钟的左右进行。而且，在上述的步骤S16中CPU100所求出的电磁阀的临界电压Vf与周围温度T对应。因此，即使不具有温度传感器，也能够高精度地将上述电磁阀的驱动电压V设定在有效设定范围内。
此外，在上述减压过程中，CPU100可以实时地进行通过插补法求出与当前的袖带压P对应的相关关系的处理(与图10中的步骤S6相当)。此时，通过换算能够实时地求出与各个时刻的压力对应的流动开始电压Vs和临界电压Vf。因此，能够实时且高精度地将阀33的驱动电压V设定在流动开始电压Vs与临界电压Vf之间的范围(有效设定范围)内。
另外，在24小时测定血压时等长时间持续测定的用途中，在控制期间，压力P和周围温度T双方都可能发生变化。此时，优选还具有温度传感器，测定阀33的周围温度T。由此，利用图11中所示的矢量B1和矢量B2的合成矢量进行换算，能够求出与当前压力P以及周围温度T对应的流动开始电压Vs和临界电压Vf。因此，在控制期间中，即使压力P和周围温度T双方都发生变化，也能够实时且高精度地将阀33的驱动电压V设定在有效设定范围内。
上述的实施方式仅是例示，能够在不脱离本发明的范围的情况下进行各种变形。上述的多个实施方式能够分别单独成立，但是也能够将实施方式彼此组合。另外，不同实施方式中的各种特征，能够分别单独成立，但是还能够将不同实施方式中的特征彼此组合。
附图标记说明
1 电子血压计
20 袖带
22 流体袋
33 阀
51 存储器
100 CPU
200 流量控制装置
201 控制部
233 电磁阀
251 相关关系存储部

Claims (7)

1.一种流量控制装置，通过驱动电压使电磁阀开闭来控制流体的流量，
具有：
流量检测部，对经过上述电磁阀流动的流体的流量进行检测；
相关关系存储部，针对具有与上述电磁阀实质相同的流量-驱动电压特性的样品电磁阀，存储流体经过上述样品电磁阀开始流动的流动开始电压与上述样品电磁阀成为全开状态时的临界电压之间的相关关系；以及
控制部，在开始控制上述流体的流量时，使上述电磁阀的驱动电压变化，求出在上述流量检测部检测出上述流体开始流动时的驱动电压来作为流动开始电压，基于上述电磁阀的上述流动开始电压，利用针对上述样品电磁阀的上述相关关系，换算并求出上述电磁阀成为全开状态时的临界电压，然后将上述电磁阀的驱动电压设定在上述流动开始电压与上述临界电压之间的范围内。
2.根据权利要求1所述的流量控制装置，其特征在于，上述相关关系存储部所存储的针对上述样品电磁阀的上述相关关系包括将上述流体的压力变更设定为多个值时的关系。
3.根据权利要求2所述的流量控制装置，其特征在于，
具有测量上述流体的压力的压力传感器，
上述控制部在开始进行控制时通过上述压力传感器检测上述流体的压力，
在开始进行控制时的上述流体的压力为除了赋予了上述相关关系存储部所存储的上述相关关系的多个压力以外的值时，上述控制部基于与上述多个压力对应的上述相关关系，通过插补法或外插法，求出与开始进行控制时的上述流体的压力对应的流动开始电压与临界电压之间的相关关系，
上述控制部在基于上述电磁阀的上述流动开始电压换算并求出上述临界电压时，利用所求出的相关关系。
4.根据权利要求3所述的流量控制装置，其特征在于，
上述控制部在控制期间通过上述压力传感器检测上述流体的当前压力，
在上述流体的当前压力从开始进行控制时的压力发生变化时，上述控制部基于与上述多个压力对应的上述相关关系，换算并求出针对上述电磁阀的当前的流动开始电压和临界电压。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的流量控制装置，其特征在于，针对上述样品电磁阀的上述相关关系包括将周围温度变更设定为多个值时的关系。
6.根据权利要求5所述的流量控制装置，其特征在于，
具有检测上述电磁阀的周围温度的温度传感器，
上述控制部在控制期间通过上述温度传感器检测上述电磁阀的当前周围温度，
在上述电磁阀的当前周围温度从开始进行控制时的周围温度发生变化时，上述控制部基于与上述多个周围温度对应的上述相关关系，换算并求出针对上述电磁阀的当前的流动开始电压和临界电压。
7.一种血压计，
具有：
用于压迫被测定部位的袖带；
用于调节上述袖带的压力的电磁阀；以及
权利要求1至6中任一项所述的流量控制装置。
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