歐姆龍智能電子血壓計HEM-711AC的設計及實現方案

當我們對歐姆龍的智能電子血壓計HEM-711AC進行拆解時，我們深刻感到，個人保健正在成為不可多見的亮點應用。該血壓計以極低的價格實現了一些復雜的測量，產品放在小包裹中，因而適合家庭和外出使用。HEM-711AC的單價大約在60美元左右，很明顯產品依賴于低成本設計，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，或許能稱得上是個人用血壓計的頂尖制造商，該公司將研發(fā)重點根植于民用和專業(yè)醫(yī)療用健康檢測產品。

HEM-711AC帶有常見的臂套和一個體積宛若小型記事本的基本單元。雖然還不足以小到裝進口袋，但是HEM-711AC絕對可以隨身攜帶。只需輕按一個按鍵，就能將臂套充至合適的氣壓。之后，電子部分會自動測量高（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(jié)AA堿性電池供電，也能由交流適配器供電。

HEM-711AC與大多數個人用血壓計一樣，采用“振蕩波感應（oscillometric）”技術進行測量。振蕩波感應檢測方法的原理是：在臂套逐漸放氣的過程中，對臂套內的壓力波動模式進行跟蹤；之后，專有算法會將觀測到的波動轉換為高血壓與低血壓值。

F1： 電容壓力傳感器

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

從內部來看，HEM-711AC包含一個電機-泵組合模塊、一個電控減壓電磁閥、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部分的泵和排氣閥門。HEM-711AC所用的壓力傳感器是一個機械膜片，會根據實際壓力成比例發(fā)生凹陷。這個發(fā)生形變的膜片表面實際上是一個空氣介質電容器兩極板中的一個，電容的另一個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(tǒng)內部的壓力變化就與可變電容器的變化對應起來。

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。關于如何實現的具體細節(jié)，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）被用來修正環(huán)形振蕩器（由東芝74VHC02的四個或非門組成）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。頻率輸出與東芝專有的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MCU下一步究竟會做些什么我們不大了解，但是估計會進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都會被用來驅動內部算法，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LCD，它還會控制那個被按動的按鍵、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代碼。

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

HEM-711AC核心部分所采用的簡約的傳感器/環(huán)形振蕩器解決方案，是我們觀察到的低COGS的關鍵。圍繞感應方法增添簡單、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，而廠家也獲益不菲。

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