Ako ste ikada rastavljali digitalni mjerač krvnog tlaka, znate da dio koji zauzima najviše prostora i utječe na iskustvo mjerenja često nije senzor ili MCU. To je mala vazdušna pumpa. Naduvava manžetnu do ciljanog pritiska, a zatim je drži mirno dok senzor hvata slab pulsni talas. Ako se naduva prebrzo, manžetna je zategnuta i neudobna. Ako se naduvava presporo, mjerenje traje predugo. Ako je curenje čak i neznatno veliko, očitavanja se mogu pomjerati. Ako je buka glasna, može uznemiravati članove porodice noću.
U proteklih nekoliko godina radio sam na brojnim projektima za mjerenje krvnog tlaka. Video sam inženjere kako redizajniraju čitava kućišta nakon što su odabrali pogrešnu pumpu, i vidio sam kako timovi za kupovinu uštede nekoliko centi samo da bi se nosili sa velikim povratom. U ovom članku želim govoriti o tome kako odabrati pravu mini DC zračnu pumpu za mjerač krvnog pritiska, iz perspektive stvarnog-svjetskog odabira i validacije.
Zašto se specifikacije pumpe ne mogu tretirati kao "dovoljno dobre"
Mnogi ljudi počinju s cijenom i veličinom i pretpostavljaju da je sve u redu sve dok pumpa može naduvati manžetnu. Ali aparati za merenje krvnog pritiska imaju vrlo specifične zahteve. Manžetna za odrasle obično treba da dostigne oko 300 mmHg. Pedijatrijski režimi mogu biti niži, ali u svakom slučaju, pumpa mora naduvati zapreminu vazduha od 500 CC do ciljnog pritiska unutar određenog vremena. Ako naduvavanje traje duže od 10 sekundi, korisnici smatraju da čekaju predugo, posebno tokom ponovljenih mjerenja.
Što je još važnije, bitna je stopa curenja. Nakon što se manžetna naduva na 300 mmHg, sistem treba da drži pritisak stabilnim najmanje nekoliko sekundi kako bi senzor mogao prikupljati signale. Ako pumpa ili ventil propuštaju iznutra, pritisak će polako pasti. Algoritam to može protumačiti kao curenje manžetne ili nastaviti ponovno{4}}napuhavanje, uzrokujući neuspjeh mjerenja. Dakle, brzina curenja je važniji parametar od maksimalnog pritiska.
Još jedna stvar koja se lako previdi je uvjet za doživotni test. Merač krvnog pritiska može se koristiti nekoliko puta dnevno, nekoliko stotina puta godišnje i nekoliko hiljada puta tokom nekoliko godina. Ali životni vek pumpe se obično testira pod određenim radnim ciklusom, kao što je 10 sekundi uključeno, 2 sekunde isključeno i 5 sekundi ispušno, ponavljano 80 000 puta. Ovo simulira rad s prekidima, a ne kontinuirani rad. Ako koristite pumpu za kontinuirano naduvavanje, kao što je vazdušni dušek ili uređaj za masažu, njena procena životnog veka mora se ponovo izvršiti. Stoga, kada čitate tablicu sa podacima, uvijek provjerite uslove testiranja. Nemojte samo gledati na broj "80.000 ciklusa".
Razbijanje osnovnih parametara
Vrijeme inflacije:Od 0 do 300 mmHg u rezervoaru od 500 CC za manje od 10 sekundi. Ovo je mainstream nivo. Ali imajte na umu da stvarna dužina cijevi, veličina otvora ventila i volumen manžetne utiču na ovo vrijeme. Tokom odabira, najbolje je testirati sa stvarnom manžetnom, a ne samo sa rezervoarom.
Stopa curenja:Manje od 3 mmHg/min od 300 mmHg u rezervoaru od 500 CC. Ovo je kritično. Neke pumpe same po sebi imaju vrlo malo curenja, ali nakon dodavanja ventila i cijevi, ukupno curenje se povećava. Dakle, kada nabavljate pumpu, obratite pažnju i na dobavljača ventila.
Pritisak i protok:Veći od 68 kPa (oko 510 mmHg) i veći od 1,8 L/min. 68 kPa znači da pumpa može naduvati manžetnu iznad 300 mmHg sa marginom. Protok utiče na brzinu naduvavanja. Ova dva parametra treba razmotriti zajedno. Visok nivo pritiska sa malim protokom i dalje će se polako naduvati.
buka:Manje od 60 dB na 30 cm. Ovaj nivo je prihvatljiv u tihoj prostoriji. Za noćno mjerenje ili praćenje sna, odaberite niži-model buke ili dodajte prigušivanje vibracija.
radno okruženje:0–50 stepeni, 75% relativne vlažnosti. Ovo pokriva većinu slučajeva unutrašnje upotrebe. Ako će se proizvod prodavati u tropskim ili hladnim regijama, potvrdite performanse pokretanja pumpe na ekstremnim temperaturama.
Opcije napona:DC 6V, 12V i 24V. 6V verzija troši manje od 430 mA, pogodna za prijenosne uređaje-na baterije. Verzija od 12 V troši manje od 300 mA, pogodna za većinu kućnih merača krvnog pritiska. Verzija od 24 V troši manje od 150 mA, pogodna za industrijsku ili sistemsku integraciju. Izbor napona uglavnom zavisi od ukupne arhitekture napajanja. Ne postoji apsolutno najbolji izbor.
Kako odabrati između 6V, 12V i 24V
Ne postoji standardni odgovor, ali možete suditi iz nekoliko dimenzija. Ako se vaš mjerač krvnog tlaka napaja suhim baterijama, kao što su četiri AA baterije, verzija od 6V je prikladnija jer može direktno uskladiti napon baterije i eliminirati krug za pojačavanje. Međutim, verzija od 6V troši veću struju, što utječe na vijek trajanja baterije. Ako se uređaj{5}}napaja putem USB-a ili ima ugrađenu-litijumsku bateriju, verzija od 12V je češća jer je mnogim senzorima i MCU-ovima potrebno 3,3V ili 5V, a 12V se može efikasno smanjiti. Verzija od 24V se obično pojavljuje u industrijskoj opremi ili sistemima sa više{13}}pumpa. Na primjer, ako jedna mašina treba da kontroliše više puteva vazduha, 24V može smanjiti gubitke u liniji i pojednostaviti napajanje.
Struja takođe utiče na toplotu. Verzija od 6V ima najveću struju i može se više zagrijati tokom dužeg rada. Verzije od 12V i 24V imaju nižu struju i manje topline. Ali ako vaš uređaj radi s prekidima, toplina nije veliki problem. Dakle, kada birate napon, prvo odredite ukupno napajanje, a zatim uzmite u obzir struju i toplinu pumpe.
Skriveni detalji u usklađivanju s mjeračem krvnog tlaka
Prvo, volumen manžetne. Manžetne za odrasle i velike manžetne imaju različite zapremine vazduha, tako da se vreme naduvavanja menja. Ako je pumpa predviđena za rezervoar od 500 CC, a vaša manžetna je 800 CC, vrijeme naduvavanja će definitivno premašiti 10 sekundi. U tom slučaju, ili odaberite pumpu većeg-protoka ili prihvatite duže vrijeme naduvavanja.
Drugo, odgovor ventila. Pumpa i ventil rade zajedno. Tokom naduvavanja, ventil se zatvara. Tokom ispuha, ventil se otvara. Ako ventil sporo reaguje ili ima veliko unutrašnje curenje, sveukupno curenje se povećava. Dakle, kada birate pumpu, najbolje je razumjeti odgovarajuće specifikacije ventila.
Treće, smanjenje vibracija i buke. Pumpa vibrira tokom rada. Ako je fiksiran direktno na plastično kućište, buka se pojačava. Gumeni nosači ili silikonski rukavi obično se koriste za smanjenje vibracija. Ovaj detalj izgleda mali, ali ima veliki utjecaj na korisničko iskustvo.
Četvrto, filtriranje i zaštita od prašine. Ako usis pumpe uvlači prašinu, to utiče na vijek trajanja i protok. Dodajte sloj filterske pjene na ulaz ili dizajnirajte zamjenjivi filter.
Peto, elektromagnetna kompatibilnost. Pumpa je induktivno opterećenje. Kada se pokrene i zaustavi, generiše povratni EMF koji može ometati senzore. Dizajn kola bi trebao uključivati povratnu diodu i filter kondenzator.
Uobičajene greške pri odabiru
Vidio sam da se mnogi projekti fokusiraju samo na cijenu tokom odabira, da bih otkrio prekomjerno curenje nakon masovne proizvodnje. Video sam i inženjere da gledaju samo na maksimalni pritisak i ignorišu protok, što rezultira dugim vremenima naduvavanja. Drugi tretiraju stanje ispitivanja životnog vijeka pumpe kao stvarno radno stanje, a proizvod pokazuje slabe performanse pumpe nakon šest mjeseci. Osnovni uzrok ovih problema je neusklađivanje podataka sa stvarnom aplikacijom.
Još jedna uobičajena greška je ignorisanje temperaturnih efekata. Pri niskim temperaturama, okretni moment pumpe se povećava. Ako napon baterije nije dovoljan, pokretanje može biti teško. Na visokim temperaturama, gumeni dijelovi brže stare i curenje se povećava. Dakle, ako će se proizvod prodavati u različitim klimatskim uvjetima, preporučuje se testiranje na visokim i niskim temperaturama.
Praktična referenca:SC2717XPMSpecifikacije
Uzmimo SKOOCOM-ov SC2717XPM kao primjer. Njegove specifikacije su prilično reprezentativne za aplikacije za mjerenje krvnog tlaka. Nudi DC 6V, 12V i 24V opcije. Vrijeme naduvavanja je manje od 10 sekundi od 0 do 300 mmHg u rezervoaru od 500 CC. Curenje je manje od 3 mmHg/min. Protok je veći od 1,8 L/min. Pritisak je veći od 68 kPa. Buka je manja od 60 dB na 30 cm. Životni vijek je testiran na 80.000 ciklusa (10s uključeno, 2s isključeno, 5s izduv). Ovi podaci pokrivaju osnovne zahtjeve kućnog mjerača krvnog tlaka. Njegovo radno okruženje je 0-50 stepeni, 75% relativne vlažnosti, pogodno za većinu scenarija u zatvorenom prostoru. Ako razvijate uređaj za mjerenje krvnog tlaka, NIBP pacijent ili uređaj za pneumatsku masažu, ovaj model može poslužiti kao početna točka za odabir, a zatim se može prilagoditi na osnovu volumena vaše manžetne i napajanja.
Preporuke za nabavku i validaciju
Nakon što primite uzorke, nemojte ih samo uključiti. Preporucujem sledece testove:
Koristite stvarnu manžetnu za testiranje vremena naduvavanja. Zabilježite sekunde od pokretanja do 300 mmHg.
Naduvajte na 300 mmHg, zatvorite ventil, ostavite da odstoji jednu minutu i zabeležite pad pritiska.
Izmjerite buku na 30 cm iu tihoj prostoriji iu okruženju{1}}pozadinske buke.
Izvršite 1000 kontinuiranih ciklusa i posmatrajte pad protoka i pritiska.
Testirajte pokretanje i curenje na 0 stepeni i 50 stepeni.
Provjerite interakciju pumpe i ventila kako biste potvrdili da nema unutrašnjeg curenja.
Ako ovi testovi prođu, razmislite o masovnoj proizvodnji. Za OEM projekte, zatražite od dobavljača podatke o konzistentnosti serije kako biste izbjegli varijacije u performansama između serija.
FAQ
P: Koja je stopa curenja prihvatljiva za vazdušnu pumpu?
O: Za merače krvnog pritiska, uobičajeni zahtevi su manji od 3 mmHg/min od 300 mmHg u rezervoaru od 500 CC. Ali sveukupno curenje iz sistema uključuje i ventil i cijevi, tako da konačni proizvod treba testirati u cjelini.
P: Može li pumpa od 6V raditi na napajanju od 12V?
O: Ne, ne direktno. Prekomjerni napon će skratiti njegov vijek trajanja ili će ga izgorjeti. Mora odgovarati nazivnom naponu.
P: Šta mogu učiniti ako je pumpa previše bučna?
O: Možete dodati nosače za{0}}prigušenje vibracija, koristiti fleksibilne cijevi i optimizirati strukturu usisnika. Ako to nije dovoljno, prebacite se na niži-model buke.
P: Da li je 80.000 ciklusa dovoljno?
O: Ako se uređaj koristi pet puta dnevno, to je oko 1,825 puta godišnje. 80, 000 ciklusa je ekvivalentno više od 40 godina. Ali to je pod određenim uslovima testiranja. Ako pumpa radi neprekidno u stvarnoj upotrebi, životni vek će biti kraći.
P: Da li je pumpi potrebno redovno održavanje?
O: Obično ne. Ali pjenu usisnog filtera treba povremeno mijenjati ili čistiti kako bi se spriječilo začepljenje prašine.
Zaključak
Odabir zračne pumpe za mjerač krvnog tlaka u suštini je balansiranje brzine napuhavanja, curenja, buke, vijeka trajanja i cijene. Nijedna pumpa ne radi sve najbolje, ali možete napraviti kompromise-na osnovu pozicioniranja vašeg proizvoda. Ako pravite prijenosni mjerač krvnog tlaka, verzija 6V niske{4}}napone može biti prikladnija. Za kućnu desktop jedinicu, 12V verzija je robusnija. Za industrijsku opremu razmotrite 24V. Šta god da odaberete, potvrdite to stvarnom manžetnom. Nemojte se oslanjati samo na tablicu sa podacima. Nadam se da će vam ove napomene pomoći da izbjegnete nepotrebna skretanja. Ako ste u fazi odabira, kontaktirajte nas za uzorke i podršku za testiranje.