CN110794341A - 一种有创血压计导联脱落检测电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种有创血压计导联脱落检测电路，该电路包括：相互电连接的供电电路和导联脱落检测电路；供电电路用于获取有创血压计导联的状态，并将状态转换成脱落电压信号传输至导联脱落检测电路；导联脱落检测电路包括依次电连接的仪表运算放大单元和比较单元；仪表运算放大单元用于对脱落电压信号进行去除共模干扰后，再进行差分电压放大处理，获取到差分放大电压信号；比较单元用于将差分放大电压信号与脱落参考电压进行比较后，输出逻辑电平信号。本发明实施例提供的有创血压计导联脱落检测电路，通过对导联脱落检测电路的改进，提高了宽电压的检测范围，克服现有技术中由于交流耦合的方式电路复杂、精度要求高等缺点。
Description
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种有创血压计导联脱落检测电路。
背景技术
血压参数在监护类设备中检测人体电生理信号必不可少的参数之一。在危重病人如休克病人、一些心脏手术和其他重大手术时，对血压进行实时变化的监测具有很重要的临床价值，这就需要采用有创血压计监测技术来实现。
由于有创血压计属于隔离应用部分，大多供电方案采用隔离电源直接供电，或者通过稳压芯片降压处理。常规的有创血压计导联脱落检测大多采用交流耦合的方式实现，主要是直接在电极输入端加入交流信号，由于有创血压计的放大电路采用双极差分放大的，加入交流信号在放大末端进行共模抵消，同时另一旁路实现对微小的交流信号进行放大、滤波从而判断出当前电极脱落状态。
但是，采用交流耦合的方式进行有创血压计电极脱落的方式进行检测，不仅在输入端增加交流输入激励电路，为整个放大主干路增加滤波处理的负担；而且旁路进行的脱落检测电路需要连续的放大、滤波，增加了芯片成本，检测的精度很容易收到环境干扰，影响判断效果；再者，隔离电源供电较大纹波，要求模拟电路有更高的电源抑制比，采用稳压芯片又增加了电路功耗。
因此，提供一种简单有效的宽电压电极脱落检测方法，以克服现有技术中由于交流耦合的方式电路复杂，精度要求高等缺点，成为亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明实施例提供有创血压计导联脱落检测电路，用以解决现有技术存在的交流耦合的方式电路复杂，脱落检测电路精度低等缺点缺陷。
本发明实施例提供一种有创血压计导联脱落检测电路，包括：相互电连接的供电电路和导联脱落检测电路，其中：
供电电路用于获取有创血压计导联的状态，并将状态转换成脱落电压信号传输至所述导联脱落检测电路；
导联脱落检测电路包括依次电连接的仪表运算放大单元和比较单元，其中，仪表运算放大单元用于对脱落电压信号进行去除共模干扰后，再进行差分电压放大处理，获取到差分放大电压信号；比较单元用于将差分放大电压信号与脱落参考电压进行比较后，输出逻辑电平信号。
进一步地，供电电路包括电连接的稳压源单元、运算放大器和一个PNP三级管；
所述稳压源单元的阳极与电阻R5一端相连并接地；所述稳压源单元的阴极与所述运算放大器的同向输入管脚、电阻R4的一端以及电阻R2的一端相连接；所述稳压源单元的参考极与所述电阻R4的另一端、所述电阻R5的另一端相连接，其中：运算放大器的反向输入管脚与运算放大器的输出管脚、电阻R3的一端相连接；运算放大器的第四管脚接地；运算放大器的的第七管脚与外接直流电源的正极、电容C1的一端以及电阻R2的另一端相连接，电容C1的另一端接地；PNP三极管的发射极连接有创血压计导联，PNP三极管的基极连接电阻R3的另一端，PNP三极管的集电极连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接外接直流电源的正极。
进一步地，仪表运算放大单元主要包括一个差分放大器；该差分放大器的第二管脚和第三管脚分别与PNP三级管的发射极和集电极相连接；差分放大器的第四管脚连接电容C2的一端和外接直流电源的负极，电容C2的另一端接地；差分放大器的第五管脚接地；差分放大器的第六管脚连接比较单元。
进一步地，差分放大器的第一管脚连接电阻R10的一端，电阻R10的另一端连接差分放大器的第八管脚。
进一步地，比较单元主要包括一个比较器；比较器的第一输入端连接差分放大器的第六管脚；比较器的第二输入端连接电阻R7的一端和电阻R11的一端，电阻R11的另一端接地，电阻R7的另一端与外接直流电源的正极相连接；比较器的输出端用于输出逻辑电平信号。
进一步地，导联脱落检测电路还包括光耦单元，该光耦单元用于对逻辑电平信号进行光电隔离，并根据接收逻辑电平信号输出检测电流信号。
进一步地，光耦单元主要包括一个光耦器；该光耦器的第一输入端连接电阻R6的一端，电阻R6的另一端接地；光耦器的第二输入端连接电容C4的一端、电阻R8的一端以及比较器的输出端，电容C4的另一端接地，电阻R8的另一端连接所述外接直流电源的正极；光耦器的第一输出端和光耦器的第二输出端用于输出检测电流信号，该光耦器的第一输出端连接电阻R9的一端，电阻R9的另一端接地；光耦器的第二输出端连接光耦驱动电源。
进一步地，本发明实施例提供的有创血压计导联脱落检测电路还包括指示单元，该指示单元包括显示装置及声光报警器；指示单元连接光耦器的第一输出端。
进一步地，在本发明实施例中，稳压源单元为精密稳压源TL43，运算放大器为LF351运算放大器；PNP三级管为IBP RF三极管，差分放大器为INA128放大器，比较器为LM339比较器，光耦器为TLP521耦合器。
进一步地，在本发明实施例中，电阻R1的阻值为51Ω/1W，电阻R2的阻值为1KΩ，电阻R3的阻值为1KΩ，电阻R4的阻值为20KΩ，电阻R5的阻值为9.1KΩ，电阻R6的阻值为3.6KΩ，电阻R7的阻值为5.9KΩ，电阻R8的阻值为300KΩ，电阻R9的阻值为10KΩ，电阻R10的阻值为5.9KΩ，电阻R11的阻值为5.9KΩ；电容C1、电容C2、电容C3和电容C4的电容量均为0.1μF。
本发明实施例提供的一种有创血压计导联脱落检测电路，通过设置由供电电路和导联脱落检测电路构成的有创血压计导联脱落检测电路，通过对其中的导联脱落检测电路的设计，提高了宽电压的检测范围，克服现有技术中由于交流耦合的方式电路复杂、精度要求高等缺点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种有创血压计导联脱落检测电路结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种供电电路示意图；
图3为本发明实施例提供的一种有创血压计导联脱落检测电路示意图；
图4为本发明实施例提供的一种TL43精密稳压源TL43的示意图；
图5为本发明实施例提供的一种TL43精密稳压源的电压分配示意图；
图6为本发明实施例提供的一种LF351运算放大器的内部结构图；
图7为本发明实施例提供的一种INA128放大器的内部结构图；
图8为本发明实施例提供的一种LM339比较器的内部结构图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例提供一种有创血压计导联脱落检测电路，包括但不限于：相互电连接的供电电路和导联脱落检测电路，其中：
供电电路用于获取有创血压计导联的状态，并将状态转换成脱落电压信号传输至导联脱落检测电路；导联脱落检测电路包括依次电连接的仪表运算放大单元和比较单元；仪表运算放大单元用于对脱落电压信号进行去除共模干扰后，再进行差分电压放大处理，获取到差分放大电压信号；比较单元用于将差分放大电压信号与脱落参考电压进行比较后，输出逻辑电平信号。
其中，有创血压计测量装置是被用于直接测量血管内的压力，其测量原理是：首先将测量导管通过穿刺的方式，置于被测部位的血管内，导管的外端直接与压力传感器相连接，由于流体具有压力传递作用，血管内的压力将通过导管内的液体传递到外部的压力传感器上，从而可获得血管内实时压力变化的动态波形，通过对应的计算方法，可获得被测部位血管的收缩压、舒张压和平均动脉压。而无创血压测量方法则是一种间接测量人体血压的方法，用各种无创测量血压方法所测量出的血压与人体真正的血压值是有一定差距的。由于有创血压计计一般是用于对休克病人、一些心脏手术或其它重大手术病人的血压进行连续、可靠、准确的实时监控。因此，对于有创血压计计的导联是否脱落需要进行监控，当导联脱落时，可以及时的提醒工作人员进行处理。
在本发明实施例中提供的一种有创血压计导联脱落，主要是用于连接有创血压计的压力传感器，通过将压力传感器检测到的压力变化，转换成对应的电流变化，然后输出至相应的指示单元，方便工作人员直接读取。具体地，当有创血压计的导联脱落或者部分脱落时，会造成压力传感器中压敏电阻的变化；而压敏电阻串接在供电电路的设定支路，因此该支路的电阻变化，可以被转换成电压的变化信号，即产生脱落电压信号。
进一步地，供电电路与导联脱落检测电路电连接，以将该脱落电压信号传输至导联脱落检测电路。由于正常血压一般90-140mmHg(收缩压)，而该血压的变化所引起压力传感器电阻的变化非常的有限，其产生的脱落电压信号也较弱，不易被直接读取及处理。在本发明实施例中，通过在导联脱落检测电路中设置至少一个仪表运算放大单元，以方便用于将脱落电压信号进行放大处理，以便于后续电路的处理。
进一步地，在本实施例提供的有创血压计导联脱落检测电路中设置有比较单元，用于根据由仪表运算放大单元输出的经放大后所产生的差分放大电压信号，判断出电压计导联是否脱落。具体地，可以通过在比较单元的两个输入端分别接入差分放大电压信号以及脱落状态电压信号，此时可以根据比较单元输出的逻辑电平信号，判断出电压计导联是否脱落。其中逻辑电平信号可以是高电平信号或低电平信号。
本发明实施例提供的有创血压计导联脱落检测电路，通过设置由供电电路和导联脱落检测电路构成的有创血压计导联脱落检测电路，通过对其中的导联脱落检测电路的设计，提高了宽电压的检测范围，克服现有技术中由于交流耦合的方式电路复杂、精度要求高等缺点。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，如图2所示，上述供电电路包括电连接的稳压源单元、运算放大器和一个PNP三级管，其中稳压源单元的阳极(2)与电阻R5一端相连并接地；稳压源单元的阴极(3)与运算放大器的同向输入管脚(3)、电阻R4的一端以及电阻R2的一端相连接；稳压源单元的参考极(1)与电阻R4的另一端、电阻R5的另一端相连接。
运算放大器的反向输入管脚(2)与运算放大器的输出管脚(6)、电阻R3的一端相连接；运算放大器的第四管脚接地(4)；运算放大器的的第七管脚(7)与外接直流电源的正极(如+12VS)、电容C1的一端以及电阻R2的另一端相连接，电容C1的另一端接地。
PNP三极管的发射极(2)连接有创血压计导联，PNP三极管的基极(1)连接电阻R3的另一端，PNP三极管的集电极(3)连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接外接直流电源的正极。
其中，可以根据实际需要选取合适的外接直流电源，可以是9V、12V、36V等，对此本实施例不作具体地限定，其中所述的接地是指工作接地。
其中，在本发明实施例中不对稳压源单元Q2、运算放大器U1以及NPN型三级管Q1的选型型号作具体地限定。
其中，NPN三级管Q1的发射极连接有创血压计的传感器BP-DR。本发明实施例提供的供电电路的工作原理可以是，由于传感器BP-DR呈现电阻特性，电阻的大小随压力的变化而变化，
当有创血压计的导联未脱落时，NPN三极管的发射极接入有创血压传感器，此时NPN型三极管有电流流过，基极、发射极存在电位差；一旦有创血压计的导联发生脱落时，NPN三极管的发射极悬空，NPN型三极管无电流流过，基极、发射极电位相等；此时可以将基极、发射极电位的变化转换成相应的脱落电压信号，并将该信号传输至导联脱落检测电路。
本发明实施例提供的供电电路，通过设置基准稳压源、运算放大器、NPN型三极管实现了脱落电压信号的产生，无工频干扰引入，电路结构简单稳定，受环境影响较小。
基于上述实施例的内容，如图3所示，作为一种可选实施例，其中，仪表运算放大单元主要包括一个差分放大器U4；差分放大器U4的第二管脚(2)和第三管脚(3)分别与所述PNP三级管Q1的发射极(2)和集电极(3)相连接；差分放大器的第四管脚(4)连接电容C2的一端和外接直流电源负极，电容C2的另一端接地；差分放大器的第五管脚(5)接地；差分放大器的第六管脚(6)连接比较单元。
本发明实施例提供的有创血压计导联脱落检测电路，通过设置一个仪表运算放大单元，用于将接收到的脱落电压信号进行信号放大的同时可以有效的去除共模干扰，并通过该元器件可以有效的提供宽电压检测范围。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，上述差分放大器的第一管脚(1)连接电阻R10的一端，电阻R10的另一端连接差分放大器的第八管脚(8)。
在本实施例中电阻10可以设置为滑动变阻器，通过调整出不同阻值，可以有效的调节差分放大器U4的差分放大倍数。
基于上述实施例的内容，如图3所示，作为一种可选实施例，上述比较单元主要包括一个比较器U3；该比较器的第一输入端(4)连接所述差分放大器U4的第六管脚(6)；比较器U3的第二输入端(5)连接电阻R7的一端和电阻R11的一端，电阻R11的另一端接地，电阻R7的另一端与外接直流电源正极相连接；比较器U3的输出端(2)用于输出所述逻辑电平信号。
其中，作为另一实施例，第一输入端(4)和第二输出端(5)的连接关系是可以互换的。
进一步地，可以根据调整R7以及R11的电阻大小，对接入比较器的第二输入端的脱落参考电压大小进行设置。
由于比较器都是开漏输出，因此，在本实施例中在比较器输出端增加一个上拉电阻R8，对传输的逻辑电平信号进行信号加强。
本发明实施例通过设置比较单元，通过将不规则的经过放大后的脱落电压信号，转换成逻辑电平信号，便于直观的显示及读取。
基于上述实施例的内容，如图3所示，在本发明实施例中提供的一种有创血压计导联脱落检测电路，还包括光耦单元，该光耦单元用于对逻辑电平信号进行光电隔离，并根据接收逻辑电平信号输出检测电流信号。
由于本实施例中提供的有创血压计导联脱落检测电路，用是用一种对有创血压计进行监测的装置，其外接的用于对逻辑电平信号进行进一步处理分析的应用装置部分可能会与市电相连接，对被监测者的安全造成隐患。为了确保被监测者的安全，需要做到有效的人-电隔离。在本实施例中通过将比较器U3输出的逻辑电平信号接入光耦单元中，实现应用装置部分的的光电隔离。
进一步地，如图3所示，上述光耦单元主要包括一个光耦器U2；光耦器U2的第一输入端(1)连接电阻R6的一端，所述电阻R6的另一端接地；光耦器的第二输入端(2)连接电容C4的一端、电阻R8的一端以及比较器U3的输出端(2)，电容C4的另一端接地，电阻R8的另一端连接外接直流电源正极；光耦器的第一输出端(15)和光耦器的第二输出端(16)用于输出检测电流信号，光耦器的第一输出端(15)连接电阻R9的一端，所述电阻R9的另一端接地；光耦器的第二输出端(16)连接光耦驱动电源。
其中，在光耦器的作用下，其输入端接收的逻辑电平信号被转换成对应的检测电流信号，经第一输出端(15)输出。
基于上述实施例的内容，如图3所示，在本发明实施例提供的有创血压计导联脱落检测电路中，还包括有指示单元，该指示单元包括显示装置及声光报警器；指示单元连接所述光耦器的第一输出端。
进一步地，上述实施例中的稳压源单元可以选择为精密稳压源TL43，运算放大器可以选择为LF351运算放大器；PNP三级管可以选择为IBP RF三极管，差分放大器可以选择为INA128放大器，比较器可以选择为LM339比较器，光耦合器可以选择为TLP521耦合器。
具体地，图4为本发明实施例提供的一种TL43精密稳压源TL43的示意图，其中第一个图为外部形状结构图，包括稳压源主体和3个引脚，分别为：参考极R、阳极A和阴极K。中间的一幅图为电气元件图，最后一幅图为管脚图。
图5为本发明实施例提供的一种TL43精密稳压源的电压分配示意图；图5所示，其中展示了在TL43精密稳压源内部的电流流向及电压分配方式，可以通过设置R1和R2的大小，并根据输入电压(input或VKA)的大小，提供准确的输出电压(Vref)和输出电流(Iref)。
图6为本发明实施例提供的一种LF351运算放大器的内部结构图；如图6所示，VCC端用于接收触发电压，可以实现对输入电压(-VEE)的放大，输出电压VO。
图7为本发明实施例提供的一种INA128放大器的内部结构图；如图7所示，其中放大倍数G可以利用图中所示的公式，通过设置RG的大小来进行设置。
图8为本发明实施例提供的一种LM339比较器的内部结构图，如图8所示，本实施例提供的比较器可用于对两个输入端(IN+、IN-)的电压大小进行比较，以确定出在输出端(OUT)是否输出对应的电平信号。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，结合图1以及图2所示，其中电阻R1的阻值为51Ω/1W，电阻R2的阻值为1KΩ，电阻R3的阻值为1KΩ，电阻R4的阻值为20KΩ，电阻R5的阻值为9.1KΩ，电阻R6的阻值为3.6KΩ，电阻R7的阻值为5.9KΩ，电阻R8的阻值为300KΩ，电阻R9的阻值为10KΩ，电阻R10的阻值为5.9KΩ，电阻R11的阻值为5.9KΩ；电容C1、电容C2、电容C3和电容C4的电容量均为0.1μF。
通过上述对所有电阻、电容的合理选取，可以在有效的对导联脱落进行检测的同时，实现了宽电压检测范围，基准电压可调节。并且，通过仪表运放将三极管两端电压放大跟设计好的分压电路中阻值相比较，方便测量精度准确；同时使用运放元件提供一个稳定的供电电压同时，使用三极管元件，增加供电端的电流输出能力，无工频干扰引入，电路结构简单稳定，受环境影响较小。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种有创血压计导联脱落检测电路，其特征在于，包括：相互电连接的供电电路和导联脱落检测电路；
所述供电电路用于获取有创血压计导联的状态，并将所述状态转换成脱落电压信号传输至所述导联脱落检测电路；
所述导联脱落检测电路包括依次电连接的仪表运算放大单元和比较单元；
所述仪表运算放大单元用于对所述脱落电压信号进行去除共模干扰后，再进行差分电压放大处理，获取到差分放大电压信号；
所述比较单元用于将所述差分放大电压信号与脱落参考电压进行比较后，输出逻辑电平信号。
2.根据权利要求1所述的有创血压计导联脱落检测电路，其特征在于，所述供电电路包括电连接的稳压源单元、运算放大器和一个PNP三级管；
所述稳压源单元的阳极与电阻R5一端相连并接地；所述稳压源单元的阴极与所述运算放大器的同向输入管脚、电阻R4的一端以及电阻R2的一端相连接；所述稳压源单元的参考极与所述电阻R4的另一端、所述电阻R5的另一端相连接；
所述运算放大器的反向输入管脚与所述运算放大器的输出管脚、电阻R3的一端相连接；所述运算放大器的第四管脚接地；所述运算放大器的的第七管脚与外接直流电源的正极、电容C1的一端以及所述电阻R2的另一端相连接，所述电容C1的另一端接地；
所述PNP三极管的发射极连接所述有创血压计导联，所述PNP三极管的基极连接所述电阻R3的另一端，所述PNP三极管的集电极连接电阻R1的一端，所述电阻R1的另一端连接所述外接直流电源的正极。
3.根据权利要求2所述的有创血压计导联脱落检测电路，其特征在于，所述仪表运算放大单元主要包括一个差分放大器；
所述差分放大器的第二管脚和第三管脚分别与所述PNP三级管的发射极以及所述PNP三级管的集电极相连接；
所述差分放大器的第四管脚连接电容C2的一端和所述外接直流电源的负极，所述电容C2的另一端接地；
所述差分放大器的第五管脚接地；
所述差分放大器的第六管脚连接所述比较单元。
4.根据权利要求3所述的有创血压计导联脱落检测电路，其特征在于，所述差分放大器的第一管脚连接电阻R10的一端，所述电阻R10的另一端连接所述差分放大器的第八管脚。
5.根据权利要求3所述的有创血压计导联脱落检测电路，其特征在于，所述比较单元主要包括一个比较器；
所述比较器的第一输入端连接所述差分放大器的第六管脚；
所述比较器的第二输入端连接电阻R7的一端和电阻R11的一端，所述电阻R11的另一端接地，所述电阻R7的另一端与所述外接直流电源的正极相连接；
所述比较器的输出端用于输出所述逻辑电平信号。
6.根据权利要求5所述的有创血压计导联脱落检测电路，其特征在于，所述导联脱落检测电路还包括光耦单元，所述光耦单元用于对所述逻辑电平信号进行光电隔离，并根据所述逻辑电平信号输出检测电流信号。
7.根据权利要求6所述的有创血压计导联脱落检测电路，其特征在于，所述光耦单元主要包括一个光耦器；
所述光耦器的第一输入端连接电阻R6的一端，所述电阻R6的另一端接地；
所述光耦器的第二输入端连接电容C4的一端、电阻R8的一端以及所述比较器的输出端，所述电容C4的另一端接地，所述电阻R8的另一端连接所述外接直流电源的正极；
所述光耦器的第一输出端和所述光耦器的第二输出端用于输出所述检测电流信号，所述光耦器的第一输出端连接电阻R9的一端，所述电阻R9的另一端接地；
所述光耦器的第二输出端连接光耦驱动电源。
8.根据权利要求7所述的有创血压计导联脱落检测电路，其特征在于，还包括指示单元，所述指示单元包括显示装置及声光报警器；
所述指示单元连接所述光耦器的第一输出端。
9.根据权利要求8所述的有创血压计导联脱落检测电路，其特征在于，
所述稳压源单元为精密稳压源TL43，所述运算放大器为LF351运算放大器；所述PNP三级管为IBP RF三极管，所述差分放大器为INA128放大器，所述比较器为LM339比较器，所述光耦器为TLP521耦合器。
10.根据权利要求9所述的有创血压计导联脱落检测电路，其特征在于，所述电阻R1的阻值为51Ω/1W，所述电阻R2的阻值为1KΩ，所述电阻R3的阻值为1KΩ，所述电阻R4的阻值为20KΩ，所述电阻R5的阻值为9.1KΩ，所述电阻R6的阻值为3.6KΩ，所述电阻R7的阻值为5.9KΩ，所述电阻R8的阻值为300KΩ，所述电阻R9的阻值为10KΩ，所述电阻R10的阻值为5.9KΩ，所述电阻R11的阻值为5.9KΩ；所述电容C1、电容C2、电容C3和电容C4的电容量均为0.1μF。
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