专利名称：电压/频率转换电路以及具有该电路的血压测定装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电压/频率转换电路，特别地涉及RC振荡电路。
背景技术：
以往，在计测电压、电流及静电电容等模拟量时，利用将模拟值转换成数字值的方法(A/D转换)。该方式有积分型、依次比较型、△ Σ型等各种方式，并选择对作为对象的模拟量最佳的转换方式。另外，由各公司将集成这些电路的IC(集成电路)实现了产品化。然而，这些IC的成本较高，另外，必须用软件控制。而且，若为了进行高精度的计测而提高精确度，则具有增加相应的成本的问题。在实用方面，能够实现最可靠且高精度的测定的是频率，只要利用频率，就能够减少成本而实现高精度的A/D转换。例如，在日本特开平9-113310号公报中，公开了压电电阻式传感器装置，公开了对传感器的偏差进行修正的同时转换成频率的方式。另外，在日本特开平10-104292号公报中，公开了静电电容式传感器装置，在该文献中，公开了将根据压力而变化的电容成分转换成频率的电路。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特开平9-113310号公报专利文献2 日本特开平10_10似92号公报
发明内容
发明要解决的问题然而，在日本特开平9-113310号公报所记载的压电电阻型传感器装置中，公开了利用CR振荡电路的方式，但采用了计算两个CR振荡电路所振荡的振荡频率的周期时间差的复杂的转换方式，且具有成本高的问题。另外，在上述日本特开平10-104292号公报所记载的静电电容式传感器装置中，具有容易受到温度特性的影响且成本也高的问题。用于解决问题的手段本发明的目的在于，提供以简易的方式实现高精度的电压/频率转换电路以及具有该电压/频率转换电路的血压测定装置。本发明的一个方面的电压/频率转换电路具有包括电容成分和电阻成分的RC振荡电路。RC振荡电路包括输入端子，其用于接收输入电压，第一电阻元件，其连接在输入端子和第一内部节点之间，第一电容器，其一个电极与第一内部节点相连接，其另一个电极与第二内部节点相连接，第二电阻元件，其与第一电容器相并联，且其一个导通端子与第一内部节点相连接，第一逻辑电路，其与第二电阻元件的另一个导通端子相连接，并经由第二电阻元件连接在第一内部节点和第二内部节点之间，第二逻辑电路，其与第二内部节点相连接，用于输出响应于第一逻辑电路的输出信号的振荡信号，第一开关元件，其根据第二内
4部节点的电压电平，使与一个电极相连接的第一内部节点与固定电压相电连接，以使第一电容器进行充电/放电。优选地，输入电压相当于压电电阻式传感器的输出电压。优选地，第一开关元件在第二内部节点的电压电平为阈值以上时导通，以使与一个电极相连接的第一内部节点与固定电压相电连接，从而使第一电容器进行放电。第一开关元件在第二内部节点的电压电平小于阈值时不导通，以使与一个电极相连接的第一内部节点与输入电压相连接，从而使第一电容器进行充电。优选地，该电压/频率转换电路包括第三电阻元件，其连接在输入端子和第三内部节点之间，第二电容器，其一个电极与第三内部节点相连接，另一个电极与第四内部节点相连接，第四电阻元件，其与第二电容器相并联，且其一个导通端子与第三内部节点相连接。第一逻辑电路具有第一倒相电路，其与第二电阻元件的另一个导通端子相连接，异电路，其接收第一倒相电路的输出端子和第四电阻元件的另一个导通端子的输入信号并输出至第二内部节点。第二逻辑电路具有第二倒相电路，其连接在第二内部节点和第四内部节点之间，第三倒相电路，其与第四内部节点相连接。该电压/频率转换电路还包括第二开关元件，该第二开关元件根据第四内部节点的电压电平，使与一个电极相连接的第三内部节点与固定电压相电连接，从而使第二电容器进行放电。本发明一个方面的血压测定装置具有袖带，其用于卷绕在被测定者的规定的测定部位上，压力检测单元，其对袖带内的压力进行检测。压力检测单元包括压电电阻式传感器，其用于产生与袖带内的压力相对应的电压，RC振荡电路，其包括电容成分和电阻成分。RC振荡电路包括输入端子，其用于接收输入电压，第一电阻元件，其连接在输入端子和第一内部节点之间，第一电容器，其一个电极与第一内部节点相连接，其另一个电极与第二内部节点相连接，第二电阻元件，其与第一电容器相并联，且其一个导通端子与第一内部节点相连接，第一逻辑电路，其与第二电阻元件的另一个导通端子相连接，并经由第二电阻元件连接在第一内部节点和第二内部节点之间，第二逻辑电路，其与第二内部节点相连接， 用于输出响应于第一逻辑电路的输出信号的振荡信号，第一开关元件，其根据第二内部节点的电压电平，使与一个电极相连接的第一内部节点与固定电压相电连接，以使第一电容器进行充电/放电。发明效果本发明的电压/频率转换电路及血压测定装置，根据第一逻辑电路的输出信号来使第一开关元件对第一电容器进行充电或放电。第一电容器的充电时间根据输入端子所接收的输入电压而变化，因此能够以简易的方式调整振荡信号的频率。
图1是本发明实施方式的血压计1的外观立体图。图2是表示本发明实施方式的血压计1的硬件结构的框图。图3是用于说明本发明实施方式的压电电阻式的压力传感器32的图。图4是用于说明现有的RC振荡电路的图。图5是用于说明现有的RC振荡电路的各节点的电压电平的图。图6是用于说明本发明实施方式的电压/频率转换电路34的图。
图7是用于说明本发明实施方式的电压/频率转换电路34的各节点的电压电平的图。图8是用于说明本发明实施方式的变形例的电压/频率转换电路34#的图。图9是用于说明本发明实施方式的变形例的电压/频率转换电路34#的各节点的电压电平的图。
具体实施例方式参照附图，对本发明的实施方式进行详细的说明。此外，对图中相同或等同的部分标注相同的附图标记，不重复其说明。<关于外观及结构>首先，对本发明实施方式的血压测定装置(以下称“血压计”)1的外观及结构进行说明。(关于外观)利用图1，对本发明实施方式的血压计1进行说明。参照图1，血压计1具有本体部10以及可卷绕在被测定者的手腕上的袖带20。本体部10安装在袖带20上。本体部10的表面上例如配置有显示部40，其由液晶等构成； 操作部41，其用于接收来自用户(代表性的是被测定者)的指示。操作部41例如包括多个开关。(关于硬件结构)利用图2，对本发明实施方式的血压计1的硬件结构进行说明。参照图2，血压计1的袖带20包括空气袋21。空气袋21经由空气管31与空气系统30相连接。本体部10除了包括上述的显示部40及操作部41以外，还包括空气系统30 ； CPU (Central Processing Unit 中央处理单元)100，其用于集中控制各部，并进行各种运算处理；存储部42，其用于存储使CPU100执行规定的动作的程序以及各种数据；非易失性存储器(例如闪速存储器)43，其用于存储测定出的血压值；电源44，其用于对CPU100供电；计时部45，其进行计时动作；数据输入输出部46，其用于从外部接收数据的输入；蜂鸣器62，其用于发出警告音等。操作部41具有电源开关41A，其用于接受接通(ON)或关闭(OFF)电源的指示的输入信号；测定开关41B，其用于接受开始测定的指示；停止开关41C，其用于接受停止测定的指示；存储器开关41D，其用于接受读出记录在闪速存储器43中的血压等信息的指示。此外，操作部41还可以具有ID开关(未图示)，该ID开关为了输入用于识别测定者的 IDddentification:标识)信息而被操作。由此，能够针对每一个被测定者记录及读出测常数据。空气系统30包括压力传感器32，其用于检测空气袋21内的压力(袖带压)；泵 51，其为了对袖带压进行加压而向空气袋21供给空气；阀52，其为了将空气袋21的空气排出或者封入而进行开闭。与上述空气系统30相关联地，本体部10还包括放大器33、电压/频率转换电路 (振荡电路)34、泵驱动电路53及阀驱动电路M。
在本例中，作为压力传感器32的一例，是压电电阻式的压力传感器。放大器33对压力传感器32的输出电压进行放大，并输出至电压/频率转换电路34。电压/频率转换电路34将响应于压力传感器32的输出电压的振荡频率的信号经由放大器33输出至CPU100。 对于电压/频率转换电路34则后述。此外，来自压力传感器32的输出信号的电压电平差 (振幅)较小，因此为了放大该电压电平差设置了放大器33，但在来自压力传感器32的输出信号的电压电平差(振幅)大的情况下，没有必要特别设置该放大器33，能够采用与压力传感器32直接连接的结构。CPU100将从电压/频率转换电路34得出的振荡频率转换成压力，并检测该压力。 泵驱动电路53基于从CPU100接受的控制信号来控制泵51的驱动。阀驱动电路M基于从 CPU100接受的控制信号来进行阀52的开闭控制。由泵51、阀52、泵驱动电路53及阀驱动电路M构成用于调整袖带压的调整机构 50。此外，用于调整袖带压的装置，并不限定于这些装置。数据输入输出部46例如用于与可装拆的存储介质132进行程序或数据的读出或写入。此外，数据输入输出部46也可以经由通信线路与未图示的外部的计算机进行程序或数据的收发。另外，如图1所示，本实施方式的血压计1是本体部10安装在袖带20上的方式， 但也可以是如在上臂式的血压计中采用的方式那样的由空气管(在图2中的空气管31)连接本体部10和袖带20的方式。此外，采用了袖带20包括空气袋21的方式，但供给到袖带20中的流体并不限定于空气，也可以是例如液体、凝胶体。或者，并不限定于流体，也可以是微珠等的均勻的微粒。另外，在本实施方式中，规定的测定部位是手腕，但不是作为限定的，也可以是上臂等其他部位。利用图3，对本发明实施方式的压电电阻式的压力传感器32进行说明。参照图3，压力传感器32包括在电源电压Vd和固定电压即接地电压GND之间并联连接的电阻元件Rpl Rp4。并且，在电阻元件Rpl和Rp2之间的连接节点与输出端子⑴ 一侧相连接。另外，在电阻元件Rp3和Rp4之间的连接节点与输出端子㈠一侧相连接。在该压电电阻式的压力传感器中，各电阻元件的电阻值根据压力而发生变化，伴随于此，在输出端子产生电位差。压力传感器32将在该输出端子产生的电压信号经由放大器33输出至电压/频率转换电路；34。首先，对现有的RC振荡电路进行说明。利用图4，对现有的RC振荡电路进行说明。参照图4的(a)部分，现有的RC振荡电路包括电阻元件12、13、N0R电路(或非电路)IlA IlC以及电容器14。电阻元件13设在节点NA和节点NB的之间。电阻元件12设在节点NA和NOR电路IlA的一个输入节点一侧之间。电容器14的一个电极与节点NA相连接，另一个电极则与节点NC相连接。NOR电路IlA的一个输入节点一侧经由电阻元件12与节点NA相连接，另一个输入节点一侧则与固定电压即接地电压GND相连接，并将异N0R(异或非)逻辑运算结果输出至NOR电路IlB
7的一个输入节点一侧。NOR电路IlB的一个输入节点一侧与NOR电路IlA的输出节点相连接，NOR电路 IlB的另一个输入节点一侧则与固定电压即接地电压GND相连接，并将异NOR逻辑运算结果传送至NOR电路IlC的节点NC。NOR电路IlC的一个输入节点一侧与节点NC相连接，另一个输入节点一侧则与固定电压即接地电压GND相连接，并将异NOR逻辑运算结果传送至输出节点NB。此外，NOR电路11A、11B、11C的另一个输入节点与接地电压GND相连接。因此，该 NOR电路11A、11B、11C分别作为将输入信号反转之后输出的倒相电路来发挥功能。对该RC振荡电路的动作进行说明。在RC振荡电路中，根据特定时间来设定振荡频率，该特定时间是指根据由电阻元件13及电容器14构成的时间常数电路而达到NOR电路IlA的阈值为止的时间。具体而言，NOR电路IlA的输入节点被设定为“L”电平(低电平，下同)之后NOR 电路IlA的输出成为“H”电平(高电平，下同)时，节点NB经由NOR电路IlBUlC也被设定为“H”电平。并且，电容器14被充电而节点NA的电压电平成为“H”电平时，NOR电路IlA的一个输入节点也成为“H”电平，从而NOR电路IlA的输出电平发生变化。伴随于此，NOR电路 IlA的输出电平从“H”电平被设定为“L”电平，从而节点NB经由NOR电路IlBUlC也被设定为“L”电平。并且，然后蓄积在电容器14中的电荷放电而节点NA的电压电平成为“L”电平时， NOR电路IlA的一个输入节点也成为“L”电平，因此NOR电路IlA的输出电平从“L”电平变成“H”电平。并且，节点NB经由NOR电路IlBUlC也被设定为“H”电平。通过反复该充电动作及放电动作，节点NB的电压交替输出“L”电平和“H”电平而进行振荡动作。利用图5，对现有的RC振荡电路的各节点的电压电平进行说明。参照图5，在这里示出了节点NA、NB、NC的电压波形。在这里，对充电动作及放电动作的期间进行说明。图4的(b)部分是用于说明由电阻值R及静电电容C构成的一般的时间常数电路的充电动作的图。S卩，电阻值R相当于图4的(a)部分的电阻元件13的电阻成分，静电电容C则相当于图4的(a)部分的电容器14的电容成分。用下面的公式表示该时间常数电路的电压Vo
Vi-Vo 广 dVo-- C-
Rdt―― \dt = Γ——-—dVo
L 」RCj J Vi-Vo t-— + A = -log(Fi 一 Vo) A 积分常数 RCVj — Vo=e-^+A
权利要求
1.一种电压/频率转换电路，其特征在于，该电压/频率转换电路具有包括电容成分和电阻成分的RC振荡电路(34)， 所述RC振荡电路包括 输入端子，其用于接收输入电压，第一电阻元件(13、16)，其连接在所述输入端子和第一内部节点(NA)之间， 第一电容器(14)，其一个电极与所述第一内部节点相连接，其另一个电极与第二内部节点(NC)相连接，第二电阻元件(12)，其与所述第一电容器相并联，且其一个导通端子与所述第一内部节点相连接，第一逻辑电路(IlAUlB)，其与所述第二电阻元件的另一个导通端子相连接，并经由所述第二电阻元件连接在所述第一内部节点和所述第二内部节点之间，第二逻辑电路(IlC)，其与所述第二内部节点相连接，用于输出响应于所述第一逻辑电路的输出信号的振荡信号，第一开关元件(15)，其根据所述第二内部节点的电压电平，使与所述一个电极相连接的所述第一内部节点与固定电压相电连接，以使所述第一电容器进行充电/放电。
2.根据权利要求1记载的电压/频率转换电路，其特征在于，所述输入电压相当于压电电阻式传感器的输出电压。
3.根据权利要求1记载的电压/频率转换电路，其特征在于，所述第一开关元件在所述第二内部节点的电压电平为阈值以上时导通，以使与所述一个电极相连接的第一内部节点与固定电压相电连接，从而使所述第一电容器进行放电；所述第一开关元件在所述第二内部节点的电压电平小于阈值时不导通，以使与所述一个电极相连接的第一内部节点与所述输入电压相连接，从而使所述第一电容器进行充电。
4.根据权利要求1记载的电压/频率转换电路，其特征在于， 包括第三电阻元件(17、20)，其连接在所述输入端子和第三内部节点(NE)之间， 第二电容器(19)，其一个电极与所述第三内部节点相连接，另一个电极与第四内部节点(NB)相连接，第四电阻元件(21)，其与所述第二电容器相并联，且其一个导通端子与所述第三内部节点相连接；所述第一逻辑电路具有第一倒相电路(IlA)，其与所述第二电阻元件的另一个导通端子相连接， 异电路(IlB)，其接收所述第一倒相电路的输出端子和所述第四电阻元件的另一个导通端子的输入信号并输出至所述第二内部节点； 所述第二逻辑电路具有第二倒相电路(IlC)，其连接在所述第二内部节点和所述第四内部节点之间， 第三倒相电路(IlD)，其与所述第四内部节点相连接；该电压/频率转换电路还包括第二开关元件(18)，该第二开关元件(18)根据所述第四内部节点的电压电平，使与所述一个电极相连接的所述第三内部节点与固定电压相电连接，从而使所述第二电容器进行放电。
5. 一种血压测定装置，其特征在于， 具有袖带(20)，其用于卷绕在被测定者的规定的测定部位上， 压力检测单元(32)，其对袖带内的压力进行检测； 所述压力检测单元包括压电电阻式传感器(Rpl Rp4)，其用于产生与所述袖带内的压力相对应的电压， RC振荡电路(34)，其包括电容成分和电阻成分； 所述RC振荡电路包括 输入端子，其用于接收输入电压，第一电阻元件(13、16)，其连接在所述输入端子和第一内部节点(NA)之间， 第一电容器(14)，其一个电极与所述第一内部节点相连接，其另一个电极与第二内部节点相连接，第二电阻元件(12)，其与所述第一电容器相并联，且其一个导通端子与所述第一内部节点相连接，第一逻辑电路(IlAUlB)，其与所述第二电阻元件的另一个导通端子相连接，并经由所述第二电阻元件连接在所述第一内部节点和所述第二内部节点之间，第二逻辑电路(IlC)，其与所述第二内部节点相连接，用于输出响应于所述第一逻辑电路的输出信号的振荡信号，第一开关元件(15)，其根据所述第二内部节点的电压电平，使与所述一个电极相连接的所述第一内部节点与固定电压相电连接，以使所述第一电容器进行充电/放电。
全文摘要
电阻元件(16)设在输入端子和节点(N0)之间。开关元件(15)设在节点(N0)和接地电压(GND)之间，并根据节点(NC)的电压电平而导通。电阻元件(13)设在节点之间(N0、NA)。电阻元件(12)设在节点(NA)和NOR电路(11A)的一个输入节点一侧之间。电容器(14)连接在节点之间(NA、NC)。NOR电路(11A)的输入节点经由电阻元件(12)与节点(NA)和接地电压(GND)相连接。NOR电路(11B)的输入节点与NOR电路(11A)的输出节点和接地电压(GND)相连接。NOR电路(11C)的输入节点与节点(NC)和接地电压(GND)相连接。
文档编号A61B5/022GK102334292SQ201080009398
公开日2012年1月25日 申请日期2010年2月9日 优先权日2009年2月26日
发明者山崎荣介 申请人:欧姆龙健康医疗事业株式会社