[业界产品] 欧姆龙血压计实现低成本设计的方法研究

当我们对欧姆龙的智能电子血压计HEM-711AC进行拆解时,我们深刻感到,个人保健正在成为不可多见的亮点应用。该血压计以极低的价格实现了一些复杂
的测量,产品放在小包裹中,因而适合家庭和外出使用。HEM-711AC的单价大约在60美元左右,很明显产品依赖于低成本设计,而血压计所需要的准确性
则要求其具备某种灵巧的设计。

欧姆龙保健公司(OHI)是欧姆龙(位于日本京都的一家多元化企业)旗下的一家子公司,或许能称得上是个人用血压计的顶尖制造商,该公司将研发重点根植于
民用和专业医疗用健康检测产品。

HEM-711AC带有常见的臂套和一个体积宛若小型记事本的基本单元。虽然还不足以小到装进口袋,但是HEM-711AC绝对可以随身携带。只需轻按一
个按键,就能将臂套充至合适的气压。之后,电子部分会自动测量高(收缩)低(舒张)血压以及心率,并将结果显示在2.5英寸的LCD屏上。HEM-
711AC由4节AA碱性电池供电,也能由交流适配器供电。

HEM-711AC与大多数个人用血压计一样,采用“振荡波感应(oscillometric)”技术进行测量。振荡波感应检测方法的原理是:在臂套逐渐
放气的过程中,对臂套内的压力波动模式进行跟踪;之后,专有算法会将观测到的波动转换为高血压与低血压值。

F1: 电容压力传感器

虽然对医生而言,这种技术究竟有多大作用存在很多争论,但是人们普遍认为,这种技术应对一般的检测绰绰有余。

从内部来看,HEM-711AC包含一个电机-泵组合模块、一个电控减压电磁阀、2.5英寸LCD、一块单电路板以及连接承压部件的气管。

从臂套引出的橡皮管进入基本单元,与直接安装在电路板上的压力传感器相连。同一条橡皮管还连接到负责处理气动部分的泵和排气阀门。HEM-711AC所用
的压力传感器是一个机械膜片,会根据实际压力成比例发生凹陷。这个发生形变的膜片表面实际上是一个空气介质电容器两极板中的一个,电容的另一个极板固定在
压力传感器内部,与可发生变化的极板平行。这样,系统内部的压力变化就与可变电容器的变化对应起来。

设计的精妙之处在于,将电容变化以低成本转化为有用数据。关于如何实现的具体细节,我们目前不得而知,但是电路剖析显示,可变电容器(压力传感器)被用来
修正环形振荡器(由东芝74VHC02的四个或非门组成)频率。这样,压力变化就与环形振荡器的频率变化对应起来。频率输出与东芝专有的8位微处理器
CK29U-3B53相连,该MCU的工作就是完成基本单元的电路控制。

这个MCU下一步究竟会做些什么我们不大了解,但是估计会进行一些频率计数或频率/电压转换的工作。两种输出中的任一个都会被用来驱动内部算法,这些算法
决定了最终显示在LCD上的血压值。东芝的MCU直接驱动LCD,它还会控制那个被按动的按键、泵电机以及减压电磁阀。日本精工的一枚E2PROM(S-
29221)则用于保存必需的大小有限的启动代码。

仔细分析HEM-711AC的产品销售成本(COGS),应该在20美元以下,其中电子和系统机械部分大约各占一半。

HEM-711AC核心部分所采用的简约的传感器/环形振荡器解决方案,是我们观察到的低COGS的关键。围绕感应方法增添简单、低廉的电子电路,这样就
可以为普通大众提供一种重要的健康检测工具,而厂家也获益不菲。

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