專利名稱：動態脈沖模擬器的制作方法
技術領域：
本發明涉及產生模擬脈沖，更加具體地說，本發明的一個或者多個實施例涉及產 生與病人監視器相結合使用的模擬脈沖。
背景技術：
病人監視器如血壓監視器、心電圖(ECG)監視器和心率監視器監視著病人的健康 狀態。病人監視器可以是侵入式或者非侵入式的。與侵入式病人監視器相比，非侵入式病人 監視器通常是優選的，因為非侵入式病人監視器對被監視的病人健康所產生的危險較低。 由于病人監視器對病人的健康護理起著非常重要的作用，因此監視器適當地起作用是重要 的。例如，在診斷病人時，健康護理專家可以依賴于病人監視器。因此，病人監視器形成精 確的讀數是至關重要的。為了確定病人監視器適當地起作用，可以檢驗和/或測試病人監 視器。測試和檢驗病人監視器的一種方法是借助使用脈沖發生器或者模擬器。常常地， 現有技術的脈沖模擬器較大并且很貴。此外，大型脈沖模擬器不是很便于攜帶并且不便于 技術人員在醫院內運輸到要被測試和/或檢驗的各種病人監視器。因此，需要一種不貴且 易于攜帶的脈沖模擬器來測試病人監視器。

發明內容
本發明的一個或者多個實施例涉及一種用于產生模擬脈沖的系統和方法。在本發 明的一個方面中，脈沖模擬器包括具有軸的致動器和撓性管。撓性管可以具有連接到軸上 的第一部分和連接到固定設備上的第二部分。撓性管可以是可操作的以把壓力保持成高于 環境壓力。致動器可以是可操作的從而使該軸和管的第一部分沿著第一方向旋轉，以使撓 性管的一部分扭曲，并且使軸和管的第一部分沿著第二方向旋轉，以使撓性管變直。


圖1是本發明的一個實施例的動態脈沖模擬器的等角示意圖。圖2是本發明第一實施例的、管的第一端被旋轉的動態脈沖模擬器的等角示意 圖。圖3是時序圖，它示出了由本發明的一個實施例的動態脈沖模擬器所產生的脈 沖。圖4是包括本發明一個實施例的脈沖模擬器的系統的方框圖。
具體實施例方式本發明的實施例涉及病人監視器，及尤其地，該發明的一個或者多個實施例涉及 模擬脈沖如心搏，從而與病人監視器相結合使用。某些細節在下面提出從而能夠充分地理 解本發明的實施例。但是，本領域普通技術人員應該清楚的是，在沒有這些特殊細節的情況下可以實施本發明的各種實施例。圖1是本發明一個實施例的動態脈沖模擬器或者發生器100的等角示意圖。該動 態脈沖模擬器100可以被用來檢驗和/或測試病人監視器(未示出)。例如，在一個實施 例中，動態脈沖模擬器100可以被用來測試非侵入式血壓監視器、ECG監視器或者心律監視 器。此外，動態脈沖模擬器100可以是可操作的從而培訓醫療人員使用特定的監視器。在 許多實施例中，借助移置(displacing)氣動系統內的體積，動態脈沖模擬器100產生了氣 動脈沖。例如，借助暫時增大加壓系統內的壓力，在加壓系統內可以產生脈沖。如在下面 進一步解釋的那樣，借助使加壓管的端部旋轉，從而該管變形，因此減小了氣動系統內的體 積，來暫時地增大該壓力。圖1中的動態脈沖模擬器100可以包括致動器102、撓性管104、固定結構106、 第一和第二夾108和110、連接件112和裝配件114。致動器102可以包括從那里延伸的 軸116。致動器102可以是雙向致動器。例如，致動器102可以是可操作的以使軸116逆 時針和順時針交替地旋轉。在一個實施例中，致動器102是可操作的以使軸116旋轉180 度。在一個實施例中，致動器102是旋轉式步進電機。致動器102可以包括自動尋的設備 (homingdevice)，以指示何時致動器被定位在基準位置上。自動尋的設備可以是機械的或 者電動的。自動尋的設備可以與致動器102形成一體或者與之分開。撓性管104的第一 端120借助連接件112可以被連接到從致動器102延伸的軸116上。撓性管104的第二端 122可以被保持固定。例如，撓性管104的第二端122可以被連接到固定結構106上，從而 撓性管104的第二端122被保持固定。在另一個實施例中，撓性管104的第二端122可以 被連接到裝配件114上。在這個實施例中，裝配件114被固定到固定結構106上，從而撓性 管104的第二端122可以被保持固定。撓性管104可以是由撓性材料如聚合體或者彈性體所形成的任何管。管104可以 被相對于環境壓力密封。在一個實施例中，管104在第一端120和第二端122處分別借助 軟管夾108和110來密封。然而，可以使用任何可操作的來使管104與環境壓力相密封的 方法或者設備。撓性管104的第二端122可以與裝配件114流體連通。尤其地，撓性管104 的第二端122可以被連接到裝配件114的第一端上。在一個實施例中，裝配件114是帶倒 鉤的(barbed)裝配件。裝配件114的第二端可以被連接到管線或者軟管120上。軟管120 可以被連接到如泵(未示出)的設備上，該設備是可操作的從而用氣體如空氣給管104和 軟管120加壓。軟管120或者其它管線也可以被連接到病人監視器上。與泵相結合的軟管 120和管104產生了氣動系統，該氣動系統可以被氣動地連接到病人監視器上。在一些實施 例中，管104和軟管120可以被加壓到通常是靜態的壓力，及然后，該系統內的該壓力逐漸 降低，同時產生了脈沖。為了模擬脈沖，致動器102可以沿著第一方向旋轉管104的第一端120。例如，作 為例子，致動器可以沿著順時針方向使管104的第一端120旋轉180°。如本領域普通技術 人員清楚知道的那樣，致動器102使管104的第一端120旋轉到位于0度到360度之間的 任何角度上，并且沿著順時針方向或者沿著逆時針方向旋轉。圖2是動態脈沖模擬器100 的等角示意圖，它示出了根據本發明的一個實施例旋轉的管104的第一端120。在這個實 施例中，管104的第二端122被保持固定。例如，在這個實施例中，借助把管的第二端122 連接到裝配件114上來將管104的第二端122保持固定，該裝配件114被固定到固定結構106上。如上面所示那樣，管104由撓性材料形成。因此，如圖2所示那樣，沿著順時針方 向旋轉管104的第一端120，而管104的第二端122被保持固定，這扭曲了管104，從而使它 扭曲或者變形。例如，在這個實施例中，管104的第一端120旋轉，以致管104扭曲成沙漏 狀形狀。該扭曲減小了管104內的用于空氣的空間體積并且增大了該系統內的壓力。在這 一點上，致動器102可以沿著第二方向旋轉管104的第一端120，例如沿著逆時針方向旋轉 180°。因此，管104可以解開回到它的原始狀態或者解開回到這樣的狀態，即與在沿著順 時針方向旋轉時相比，管104至少扭曲得較小。解開該管104增大了管104內的用于空氣 的空間體積，并且減小了該系統內的壓力。氣動系統內的短暫壓力增大模擬了病人監視器 中的氣動脈沖，而該脈沖模擬器100被機械地或者氣動地連接到該病人監視器上。在一個實施例中，致動器102被連接到控制器和微型處理器上。微型處理器控制 脈沖模擬器100的定時。具體地，微型處理器控制脈沖模擬器100，從而以特定的脈沖速率 和/或頻率來產生脈沖，從而產生氣動模擬的脈沖。該控制器控制致動器102的工作。例 如，控制器可以是可操作的從而控制致動器102旋轉的角度、致動器102旋轉的速度、致動 器102的加速或者減速、和/或響應于從微型處理器所接收到的信號致動器102每隔多久 有多少次旋轉。如本領域普通技術人員清楚知道的那樣，這些和其它變量控制模擬的脈沖 速率。圖3是時序圖，它示出了由本發明一個實施例的、圖1和2所示的動態脈沖模擬器 100所產生的脈沖。在時間Ttl處，軸116和管104的第一端120未旋轉。在時間T1處，致 動器102開始使軸116和管104的第一端120沿著順時針方向旋轉。在時間T2處，軸116 和管104的第一端120已經沿著順時針方向被旋轉180°。如上述那樣，管104的第一端 120的旋轉，而管122的第二端122被保持固定，這使得管104扭曲和折疊。該變形增大了 氣動系統內的壓力。在T2之后的某時，致動器102開始使軸116和管104的第一端120沿 著逆時針方向旋轉。在時間T3處，軸116和管104的第一端120已經沿著逆時針方向被旋 轉180°。借助使管104的第一端120旋轉回到它的原始位置，該系統內的壓力減小到該系 統內的初始壓力，例如在時間T1之前的壓力。如上面所示那樣，在該系統中的壓力可以是動 態的，從而該系統內的壓力被慢慢地降低，同時產生了脈沖。在該實施例中，如本領域普通 技術人員清楚知道的那樣，在管被扭曲回到它的初始位置上時，該系統內的壓力不會精確 地減小到該系統內的壓力。而是，該系統內的壓力會減小到稍稍小于該系統內的初始壓力。在T1和1~3之間的時間限定出了模擬脈沖的持續時間。在時間T4上，致動器102 又開始使軸116和管104的第一端120沿著順時針方向旋轉。在T3和T4之間的時間限定 出了在模擬脈沖之間的間隔。在時間T5上，軸116和管104的第一端120已經沿著順時針 方向被旋轉180°。在T5之后的某個時間，致動器102又開始使軸116和管104的第一端 120沿著逆時針方向旋轉。在時間T6上，軸116和管104的第一端120已經沿著逆時針方 向被旋轉180°。如本領域普通技術人員清楚知道的那樣，微型處理器可以是可操作的以控制脈沖 的持續時間、脈沖的幅度和每個脈沖之間的間隔。此外，微型處理器可以是可操作的以控制 脈沖的形狀。尤其地，微型處理器可以是可操作的以控制這樣的速度，即軸116以作為時間 函數的該速度來旋轉。例如，如果與它沿著第二方向旋轉相比軸116沿著第一方向旋轉得 更快，那么與下降邊緣相比，脈沖在上升邊緣可以具有更陡的傾斜。如本領域普通技術人員
6清楚知道的那樣，隨著時間的過去，借助改變軸116的旋轉速度，可以產生各種各樣的成形 脈沖。圖4是本發明的一個實施例的系統400的方框圖。系統400可以包括脈沖模擬器 100、微型處理器130、泵140、血壓監視器150、控制器160、壓力傳感器和/或換能器170、 模擬到數字的轉換器(ADC) 180和箍帶(cuff)和/或容器190。脈沖模擬器100可以是圖 1和2的脈沖模擬器100。微型處理器130和控制器160被連接到脈沖模擬器100上。微 型處理器130可以是可操作的以控制脈沖的定時。控制器160可以是可操作的以控制脈沖 模擬器100中的致動器。脈沖模擬器100被氣動地和機械地連接到泵140上以產生氣動系 統。泵140是可操作的以給脈沖模擬器100加壓。此外，脈沖模擬器100被氣動地連接到 血壓監視器150上。在一些實施例中，泵140、微型處理器130、控制器160、壓力傳感器和/ 或換能器170和ADC轉換器180被設置在與脈沖模擬器100相同的設備上。系統400可以 包括反饋系統。在反饋系統中，壓力傳感器和/或換能器170可以是可操作的以測量該系 統內的壓力并且把模擬信號提供到ADC 180。ADC把數字信號提供到微型處理器130。如上所示那樣，微型處理器130可以是可操作的以控制模擬脈沖的幅度、頻率和 持續時間。例如，產生脈沖的速率如搏動/分鐘和/或模擬的血壓可以被選擇為至脈沖模 擬器100的輸入。尤其地，脈沖模擬器100可以被設定到特定的程度，從而氣動系統以設定 在脈沖模擬器上的該特定程度來產生氣動模擬脈沖。例如，為了測試血液監視器150，使用 者可以把脈沖模擬器設置到特定的血壓水平并且選擇測試按扭以開始測試循環。相反地， 產生脈沖的速率可以被選擇為至血液監視器150的輸入。盡管已經參照所公開的實施例描述了本發明，但是本領域普通技術人員知道，在 沒有脫離本發明的精神實質和范圍的情況下，可以進行形式和細節的改變。例如，如本領域 普通技術人員清楚知道的那樣，動態脈沖發生器可以包括液壓系統而不是氣動系統。例如， 圖1中的管104和軟管120可以填充有液體，而不是填充有氣體。因此，管104、軟管120和 泵形成了液壓系統。液壓系統通過氣動線路可以被連接到病人監視器上。這樣的改進也落 入本領域普通技術人員的普通知識范圍內。因此，除了附加的權利要求來限制之外，本發明 不受限制。
權利要求
一種脈沖模擬器，包括具有軸的致動器；和撓性管，其具有連接到該軸上的第一部分和連接到固定設備上的第二部分，該撓性管是可操作的以把壓力保持成高于環境壓力，該致動器是可操作的從而使該軸和該管的第一部分沿著第一方向旋轉，以使該撓性管的一部分變形，并且使該軸和該管的第一部分沿著第二方向旋轉，以使該撓性管變直。
2.根據權利要求1所述的脈沖模擬器，其特征在于，該致動器被連接到控制器上，以控 制該軸和該管的第一端的旋轉。
3.根據權利要求2所述的脈沖模擬器，其特征在于，該微型處理器是可操作的以控制 該軸旋轉的定時、角度和速度中的至少一個。
4.根據權利要求1所述的脈沖模擬器，其特征在于，該致動器是旋轉式步進電機。
5.根據權利要求1所述的脈沖模擬器，其特征在于，該致動器使該軸和該管的第一端 沿著第一方向在45度到315度之間旋轉。
6.根據權利要求1所述的脈沖模擬器，其特征在于，該微型處理器是可操作的以控制 作為時間函數的該軸旋轉的速度。
7.根據權利要求1所述的脈沖模擬器，其特征在于，沿著第一方向的旋轉角度實質上 等于沿著第二方向的旋轉角度。
8.一種用于模擬血液監視器中的脈沖的系統，該系統包括控制器；致動器，其連接到該控制器上；氣動線路，其可移除地連接到該血液監視器上，該氣動線路具有內部，該內部被加壓到 高于環境壓力；及撓性管，其具有連接到該致動器上的第一端和保持固定的第二端，該撓性管被氣動地 連接到該氣動線路上，該致動器是可操作的以沿著第一方向扭曲該撓性管的第一端及沿著 第二方向扭曲該撓性管的第一端，以模擬該血液監視器內的脈沖。
9.根據權利要求8所述的系統，其特征在于，該血液監視器是血壓監視器或者心率監 視器中的一個。
10.根據權利要求8所述的系統，其特征在于，沿著第一方向扭曲該撓性管的第一端使 得該管的一部分扭曲或者變形。
11.根據權利要求8所述的系統，其特征在于，沿著第二方向扭曲該撓性管的第一端使 該管變直成實質上它的原始形式。
12.根據權利要求8所述的系統，其特征在于，該第一方向與該第二方向相反。
13.根據權利要求8所述的系統，還包括泵，該泵可氣動地連接到該氣動線路上，該泵 是可操作的以把該氣動線路的內部和該撓性管加壓到高于環境壓力。
14.一種模擬血壓監視器中的脈沖的方法，包括給管加壓至大于環境壓力的壓力；及使該管的第一部分扭曲，同時保持該管的第二部分固定，及解開該管的第一部分，同時 保持該管的第二部分固定，以模擬該血壓監視器中的脈沖。
15.根據權利要求14所述的方法，其特征在于，使該管的第一部分扭曲同時保持該管的第二部分固定的動作包括使該管變形以減小該管內的空間體積并且增大該氣動線路中 的壓力。
16.根據權利要求15所述的方法，其特征在于，解開該管的第一部分同時保持該管的 第二部分固定包括使該管變直以增大該管內的空間體積并且減小該氣動線路中的壓力。
17.根據權利要求14所述的方法，其特征在于，使該管的第一部分扭曲同時保持該管 的第二部分固定及解開該管的第一部分同時保持該管的第二部分固定以模擬該血壓監視 器中的脈沖的動作包括以特定的間隔來交替地扭曲和解開。
18.根據權利要求14所述的方法，其特征在于，給管加壓至大于環境壓力的壓力的動 作包括給該管加壓至大于環境壓力的靜態壓力并且隨著時間的過去慢慢地降低該壓力。
19.根據權利要求14所述的方法，其特征在于，該管的第一部分被扭曲成這樣的旋轉 角度，即該旋轉角度實質上等于該管的第一部分被解開的旋轉角度。
全文摘要
本發明的實施例涉及用來產生與病人監視器結合使用的模擬脈沖的系統和方法。在許多實施例中，借助改變加壓系統內的體積來模擬脈沖。例如，在一個實施例中，借助使管的第一端相對于被保持固定的第二端進行旋轉來改變加壓系統中的體積。由于扭曲使得該系統內的體積減小，因此使管的一部分折疊。管的第一端可以被旋轉回到它的初始位置上，從而使該系統內的體積返回到它的初始狀態。體積中的這種改變模擬了脈沖。
文檔編號H03K3/00GK101924535SQ20101020601
公開日2010年12月22日 申請日期2010年6月17日 優先權日2009年6月15日
發明者B·霍格, M·A·肖赫, R·羅森塔爾 申請人:弗盧克公司