专利名称：动态脉冲模拟器的制作方法
技术领域：
本发明涉及产生模拟脉冲，更加具体地说，本发明的一个或者多个实施例涉及产 生与病人监视器相结合使用的模拟脉冲。
背景技术：
病人监视器如血压监视器、心电图(ECG)监视器和心率监视器监视着病人的健康 状态。病人监视器可以是侵入式或者非侵入式的。与侵入式病人监视器相比，非侵入式病人 监视器通常是优选的，因为非侵入式病人监视器对被监视的病人健康所产生的危险较低。 由于病人监视器对病人的健康护理起着非常重要的作用，因此监视器适当地起作用是重要 的。例如，在诊断病人时，健康护理专家可以依赖于病人监视器。因此，病人监视器形成精 确的读数是至关重要的。为了确定病人监视器适当地起作用，可以检验和/或测试病人监 视器。测试和检验病人监视器的一种方法是借助使用脉冲发生器或者模拟器。常常地， 现有技术的脉冲模拟器较大并且很贵。此外，大型脉冲模拟器不是很便于携带并且不便于 技术人员在医院内运输到要被测试和/或检验的各种病人监视器。因此，需要一种不贵且 易于携带的脉冲模拟器来测试病人监视器。
发明内容
本发明的一个或者多个实施例涉及一种用于产生模拟脉冲的系统和方法。在本发 明的一个方面中，脉冲模拟器包括具有轴的致动器和挠性管。挠性管可以具有连接到轴上 的第一部分和连接到固定设备上的第二部分。挠性管可以是可操作的以把压力保持成高于 环境压力。致动器可以是可操作的从而使该轴和管的第一部分沿着第一方向旋转，以使挠 性管的一部分扭曲，并且使轴和管的第一部分沿着第二方向旋转，以使挠性管变直。
图1是本发明的一个实施例的动态脉冲模拟器的等角示意图。图2是本发明第一实施例的、管的第一端被旋转的动态脉冲模拟器的等角示意 图。图3是时序图，它示出了由本发明的一个实施例的动态脉冲模拟器所产生的脉 冲。图4是包括本发明一个实施例的脉冲模拟器的系统的方框图。
具体实施例方式本发明的实施例涉及病人监视器，及尤其地，该发明的一个或者多个实施例涉及 模拟脉冲如心搏，从而与病人监视器相结合使用。某些细节在下面提出从而能够充分地理 解本发明的实施例。但是，本领域普通技术人员应该清楚的是，在没有这些特殊细节的情况下可以实施本发明的各种实施例。图1是本发明一个实施例的动态脉冲模拟器或者发生器100的等角示意图。该动 态脉冲模拟器100可以被用来检验和/或测试病人监视器(未示出)。例如，在一个实施 例中，动态脉冲模拟器100可以被用来测试非侵入式血压监视器、ECG监视器或者心律监视 器。此外，动态脉冲模拟器100可以是可操作的从而培训医疗人员使用特定的监视器。在 许多实施例中，借助移置(displacing)气动系统内的体积，动态脉冲模拟器100产生了气 动脉冲。例如，借助暂时增大加压系统内的压力，在加压系统内可以产生脉冲。如在下面 进一步解释的那样，借助使加压管的端部旋转，从而该管变形，因此减小了气动系统内的体 积，来暂时地增大该压力。图1中的动态脉冲模拟器100可以包括致动器102、挠性管104、固定结构106、 第一和第二夹108和110、连接件112和装配件114。致动器102可以包括从那里延伸的 轴116。致动器102可以是双向致动器。例如，致动器102可以是可操作的以使轴116逆 时针和顺时针交替地旋转。在一个实施例中，致动器102是可操作的以使轴116旋转180 度。在一个实施例中，致动器102是旋转式步进电机。致动器102可以包括自动寻的设备 (homingdevice)，以指示何时致动器被定位在基准位置上。自动寻的设备可以是机械的或 者电动的。自动寻的设备可以与致动器102形成一体或者与之分开。挠性管104的第一 端120借助连接件112可以被连接到从致动器102延伸的轴116上。挠性管104的第二端 122可以被保持固定。例如，挠性管104的第二端122可以被连接到固定结构106上，从而 挠性管104的第二端122被保持固定。在另一个实施例中，挠性管104的第二端122可以 被连接到装配件114上。在这个实施例中，装配件114被固定到固定结构106上，从而挠性 管104的第二端122可以被保持固定。挠性管104可以是由挠性材料如聚合体或者弹性体所形成的任何管。管104可以 被相对于环境压力密封。在一个实施例中，管104在第一端120和第二端122处分别借助 软管夹108和110来密封。然而，可以使用任何可操作的来使管104与环境压力相密封的 方法或者设备。挠性管104的第二端122可以与装配件114流体连通。尤其地，挠性管104 的第二端122可以被连接到装配件114的第一端上。在一个实施例中，装配件114是带倒 钩的(barbed)装配件。装配件114的第二端可以被连接到管线或者软管120上。软管120 可以被连接到如泵(未示出)的设备上，该设备是可操作的从而用气体如空气给管104和 软管120加压。软管120或者其它管线也可以被连接到病人监视器上。与泵相结合的软管 120和管104产生了气动系统，该气动系统可以被气动地连接到病人监视器上。在一些实施 例中，管104和软管120可以被加压到通常是静态的压力，及然后，该系统内的该压力逐渐 降低，同时产生了脉冲。为了模拟脉冲，致动器102可以沿着第一方向旋转管104的第一端120。例如，作 为例子，致动器可以沿着顺时针方向使管104的第一端120旋转180°。如本领域普通技术 人员清楚知道的那样，致动器102使管104的第一端120旋转到位于0度到360度之间的 任何角度上，并且沿着顺时针方向或者沿着逆时针方向旋转。图2是动态脉冲模拟器100 的等角示意图，它示出了根据本发明的一个实施例旋转的管104的第一端120。在这个实 施例中，管104的第二端122被保持固定。例如，在这个实施例中，借助把管的第二端122 连接到装配件114上来将管104的第二端122保持固定，该装配件114被固定到固定结构106上。如上面所示那样，管104由挠性材料形成。因此，如图2所示那样，沿着顺时针方 向旋转管104的第一端120，而管104的第二端122被保持固定，这扭曲了管104，从而使它 扭曲或者变形。例如，在这个实施例中，管104的第一端120旋转，以致管104扭曲成沙漏 状形状。该扭曲减小了管104内的用于空气的空间体积并且增大了该系统内的压力。在这 一点上，致动器102可以沿着第二方向旋转管104的第一端120，例如沿着逆时针方向旋转 180°。因此，管104可以解开回到它的原始状态或者解开回到这样的状态，即与在沿着顺 时针方向旋转时相比，管104至少扭曲得较小。解开该管104增大了管104内的用于空气 的空间体积，并且减小了该系统内的压力。气动系统内的短暂压力增大模拟了病人监视器 中的气动脉冲，而该脉冲模拟器100被机械地或者气动地连接到该病人监视器上。在一个实施例中，致动器102被连接到控制器和微型处理器上。微型处理器控制 脉冲模拟器100的定时。具体地，微型处理器控制脉冲模拟器100，从而以特定的脉冲速率 和/或频率来产生脉冲，从而产生气动模拟的脉冲。该控制器控制致动器102的工作。例 如，控制器可以是可操作的从而控制致动器102旋转的角度、致动器102旋转的速度、致动 器102的加速或者减速、和/或响应于从微型处理器所接收到的信号致动器102每隔多久 有多少次旋转。如本领域普通技术人员清楚知道的那样，这些和其它变量控制模拟的脉冲 速率。图3是时序图，它示出了由本发明一个实施例的、图1和2所示的动态脉冲模拟器 100所产生的脉冲。在时间Ttl处，轴116和管104的第一端120未旋转。在时间T1处，致 动器102开始使轴116和管104的第一端120沿着顺时针方向旋转。在时间T2处，轴116 和管104的第一端120已经沿着顺时针方向被旋转180°。如上述那样，管104的第一端 120的旋转，而管122的第二端122被保持固定，这使得管104扭曲和折叠。该变形增大了 气动系统内的压力。在T2之后的某时，致动器102开始使轴116和管104的第一端120沿 着逆时针方向旋转。在时间T3处，轴116和管104的第一端120已经沿着逆时针方向被旋 转180°。借助使管104的第一端120旋转回到它的原始位置，该系统内的压力减小到该系 统内的初始压力，例如在时间T1之前的压力。如上面所示那样，在该系统中的压力可以是动 态的，从而该系统内的压力被慢慢地降低，同时产生了脉冲。在该实施例中，如本领域普通 技术人员清楚知道的那样，在管被扭曲回到它的初始位置上时，该系统内的压力不会精确 地减小到该系统内的压力。而是，该系统内的压力会减小到稍稍小于该系统内的初始压力。在T1和1~3之间的时间限定出了模拟脉冲的持续时间。在时间T4上，致动器102 又开始使轴116和管104的第一端120沿着顺时针方向旋转。在T3和T4之间的时间限定 出了在模拟脉冲之间的间隔。在时间T5上，轴116和管104的第一端120已经沿着顺时针 方向被旋转180°。在T5之后的某个时间，致动器102又开始使轴116和管104的第一端 120沿着逆时针方向旋转。在时间T6上，轴116和管104的第一端120已经沿着逆时针方 向被旋转180°。如本领域普通技术人员清楚知道的那样，微型处理器可以是可操作的以控制脉冲 的持续时间、脉冲的幅度和每个脉冲之间的间隔。此外，微型处理器可以是可操作的以控制 脉冲的形状。尤其地，微型处理器可以是可操作的以控制这样的速度，即轴116以作为时间 函数的该速度来旋转。例如，如果与它沿着第二方向旋转相比轴116沿着第一方向旋转得 更快，那么与下降边缘相比，脉冲在上升边缘可以具有更陡的倾斜。如本领域普通技术人员
6清楚知道的那样，随着时间的过去，借助改变轴116的旋转速度，可以产生各种各样的成形 脉冲。图4是本发明的一个实施例的系统400的方框图。系统400可以包括脉冲模拟器 100、微型处理器130、泵140、血压监视器150、控制器160、压力传感器和/或换能器170、 模拟到数字的转换器(ADC) 180和箍带(cuff)和/或容器190。脉冲模拟器100可以是图 1和2的脉冲模拟器100。微型处理器130和控制器160被连接到脉冲模拟器100上。微 型处理器130可以是可操作的以控制脉冲的定时。控制器160可以是可操作的以控制脉冲 模拟器100中的致动器。脉冲模拟器100被气动地和机械地连接到泵140上以产生气动系 统。泵140是可操作的以给脉冲模拟器100加压。此外，脉冲模拟器100被气动地连接到 血压监视器150上。在一些实施例中，泵140、微型处理器130、控制器160、压力传感器和/ 或换能器170和ADC转换器180被设置在与脉冲模拟器100相同的设备上。系统400可以 包括反馈系统。在反馈系统中，压力传感器和/或换能器170可以是可操作的以测量该系 统内的压力并且把模拟信号提供到ADC 180。ADC把数字信号提供到微型处理器130。如上所示那样，微型处理器130可以是可操作的以控制模拟脉冲的幅度、频率和 持续时间。例如，产生脉冲的速率如搏动/分钟和/或模拟的血压可以被选择为至脉冲模 拟器100的输入。尤其地，脉冲模拟器100可以被设定到特定的程度，从而气动系统以设定 在脉冲模拟器上的该特定程度来产生气动模拟脉冲。例如，为了测试血液监视器150，使用 者可以把脉冲模拟器设置到特定的血压水平并且选择测试按扭以开始测试循环。相反地， 产生脉冲的速率可以被选择为至血液监视器150的输入。尽管已经参照所公开的实施例描述了本发明，但是本领域普通技术人员知道，在 没有脱离本发明的精神实质和范围的情况下，可以进行形式和细节的改变。例如，如本领域 普通技术人员清楚知道的那样，动态脉冲发生器可以包括液压系统而不是气动系统。例如， 图1中的管104和软管120可以填充有液体，而不是填充有气体。因此，管104、软管120和 泵形成了液压系统。液压系统通过气动线路可以被连接到病人监视器上。这样的改进也落 入本领域普通技术人员的普通知识范围内。因此，除了附加的权利要求来限制之外，本发明 不受限制。
权利要求
一种脉冲模拟器，包括具有轴的致动器；和挠性管，其具有连接到该轴上的第一部分和连接到固定设备上的第二部分，该挠性管是可操作的以把压力保持成高于环境压力，该致动器是可操作的从而使该轴和该管的第一部分沿着第一方向旋转，以使该挠性管的一部分变形，并且使该轴和该管的第一部分沿着第二方向旋转，以使该挠性管变直。
2.根据权利要求1所述的脉冲模拟器，其特征在于，该致动器被连接到控制器上，以控 制该轴和该管的第一端的旋转。
3.根据权利要求2所述的脉冲模拟器，其特征在于，该微型处理器是可操作的以控制 该轴旋转的定时、角度和速度中的至少一个。
4.根据权利要求1所述的脉冲模拟器，其特征在于，该致动器是旋转式步进电机。
5.根据权利要求1所述的脉冲模拟器，其特征在于，该致动器使该轴和该管的第一端 沿着第一方向在45度到315度之间旋转。
6.根据权利要求1所述的脉冲模拟器，其特征在于，该微型处理器是可操作的以控制 作为时间函数的该轴旋转的速度。
7.根据权利要求1所述的脉冲模拟器，其特征在于，沿着第一方向的旋转角度实质上 等于沿着第二方向的旋转角度。
8.一种用于模拟血液监视器中的脉冲的系统，该系统包括控制器；致动器，其连接到该控制器上；气动线路，其可移除地连接到该血液监视器上，该气动线路具有内部，该内部被加压到 高于环境压力；及挠性管，其具有连接到该致动器上的第一端和保持固定的第二端，该挠性管被气动地 连接到该气动线路上，该致动器是可操作的以沿着第一方向扭曲该挠性管的第一端及沿着 第二方向扭曲该挠性管的第一端，以模拟该血液监视器内的脉冲。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，该血液监视器是血压监视器或者心率监 视器中的一个。
10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，沿着第一方向扭曲该挠性管的第一端使 得该管的一部分扭曲或者变形。
11.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，沿着第二方向扭曲该挠性管的第一端使 该管变直成实质上它的原始形式。
12.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，该第一方向与该第二方向相反。
13.根据权利要求8所述的系统，还包括泵，该泵可气动地连接到该气动线路上，该泵 是可操作的以把该气动线路的内部和该挠性管加压到高于环境压力。
14.一种模拟血压监视器中的脉冲的方法，包括给管加压至大于环境压力的压力；及使该管的第一部分扭曲，同时保持该管的第二部分固定，及解开该管的第一部分，同时 保持该管的第二部分固定，以模拟该血压监视器中的脉冲。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，使该管的第一部分扭曲同时保持该管的第二部分固定的动作包括使该管变形以减小该管内的空间体积并且增大该气动线路中 的压力。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，解开该管的第一部分同时保持该管的 第二部分固定包括使该管变直以增大该管内的空间体积并且减小该气动线路中的压力。
17.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，使该管的第一部分扭曲同时保持该管 的第二部分固定及解开该管的第一部分同时保持该管的第二部分固定以模拟该血压监视 器中的脉冲的动作包括以特定的间隔来交替地扭曲和解开。
18.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，给管加压至大于环境压力的压力的动 作包括给该管加压至大于环境压力的静态压力并且随着时间的过去慢慢地降低该压力。
19.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，该管的第一部分被扭曲成这样的旋转 角度，即该旋转角度实质上等于该管的第一部分被解开的旋转角度。
全文摘要
本发明的实施例涉及用来产生与病人监视器结合使用的模拟脉冲的系统和方法。在许多实施例中，借助改变加压系统内的体积来模拟脉冲。例如，在一个实施例中，借助使管的第一端相对于被保持固定的第二端进行旋转来改变加压系统中的体积。由于扭曲使得该系统内的体积减小，因此使管的一部分折叠。管的第一端可以被旋转回到它的初始位置上，从而使该系统内的体积返回到它的初始状态。体积中的这种改变模拟了脉冲。
文档编号H03K3/00GK101924535SQ20101020601
公开日2010年12月22日 申请日期2010年6月17日 优先权日2009年6月15日
发明者B·霍格, M·A·肖赫, R·罗森塔尔 申请人:弗卢克公司