CN101816554A - 一种手持式无线健康监测仪 - Google Patents

Abstract

一种手持式无线健康监测仪，它包括有：一外壳；一与外壳连接的主控与接口模块，连接有血压采集模块、心电、呼吸、血氧、脉率采集模块、GPS定位模块和无线通讯模块；所述的触摸式液晶显示屏、操作按钮通过液晶显示屏、键盘接口连接主控与接口模块；一气泵，连接血压采集模块，本发明采用模块化设计，在硬件设计上将心电、血压、血氧、呼吸、脉率、无线传输、GPS定位、主控与显示分立成独立的模块进行研发，各模块都进行参数和PCB布线优化设计，避免了各生理参数采样工作的相互干扰，成功地解决了多参数监护仪微型化过程中最难解决的抗干扰问题，特别是无线通讯线路对其他采样线路的干扰，使采集到的生理数据精确而稳定。

Description

一种手持式无线健康监测仪

技术领域

本发明涉及一种医疗检测仪，尤其是一种人体多生理参数的实时监测仪。

背景技术

现今，有关生命体征的监测仪器在临床应用中较为普及，它对卧床病人，尤其是手术后病人、或重症病人的心电、血压、血氧、呼吸、脉率等生命体征能够进行实时监控，这不仅使病人能及时了解自己的身体健康状况，而且也有助于医生及时了解病人的病情，以便采取更为有效的治疗手段。随着社会老龄化程度的提高，越来越多的老年人需要在家进行长期的医疗监护，尤其是一些长期患有慢性老年疾病的人或长期卧床的老人更需要对他的一些生命体征进行经常性地监控，以便自己及时了解自己的身体状况，及时地就医。然而由于远离医院，而无法实施远距离的生命体征的实时监控。同时有关生命体征的监测仪器在用于家庭的个人健康生理参数监测的应用方面手段也还是一片空白。

发明内容

本发明的目的在于克服上述存在的不足，提供一种能进行远程控制的远程无线网络生理多参数监测仪及人员定位，它具有心电、血压、血氧、呼吸、脉率等生理信号采集和显示功能，同时利用无线通讯技术，将数据用GPRS/CDMA/WiFi通信信道传输技术传输到远程系统服务器，进行显示、存储、分析及人员定位，控制和管理，该远程无线网络生理多参数监测仪可以用GSM短信方式接收远程系统服务器发出的采集数据分析反馈。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，外壳上设有触摸式液晶显示屏及操作按钮，连接外壳有主控模块与接口模块，主控模块与接口模块和血压、心电、呼吸、血氧、脉率采集模块全部或部分相连(可根据需要)，上述主控模块与接口模块和生理参数采集模块相连，同时又和无线通讯模块与GPS模块相连；实现对血压、心电、呼吸、血氧、脉率等全部或部分生理参数、GPS定位数据实时采集，对所获得的生理参数进行数据，可以根据需要及时地接收分析结果反馈。

所述的外壳上设有联接心电、血压、呼吸、血氧、脉率等多种生理参数采集探头(或称传感器、袖带等)的插座，且上述插座连接与心电、呼吸采集模块传递数据的心电多导联线，连接与血氧、脉率采集模块传递数据的血氧探头，连接与血压采集模块传递数据的血压袖带；根据所采集生理参数的需要上述连接可以同时全部或部分实现连接。

所述的血压采集模块还与配置的电动气泵和电磁气阀相连并控制其工作。

所述的无线通讯模块设有GPRS/CDMA/WiFi数据传输和GSM短信数据接收信道传输电路和用于读、写SIM卡的读卡电路。

所述的无线通讯模块连接有用于信号发射与接受的内置天线；所述的无线通讯模块采用高性能的无线通信模块设计，采用的通信方式为GPRS/CDMA无线蜂窝网+Internet广域网及WiFi无线局域网、嵌入式TCP/IP通信协议。

所述的主控模块及接口模块包括主控模块，与该主控模块分别相接有血压数据接口、心电采集接口、血氧数据接口、无线数据传输接口、TFT液晶屏、键盘输入、声音输出；所述的主控模块采用高速嵌入式处理器作为主控CPU，在主控模块中还设有电源管理。

所述的血压采集模块是通过连接袖带的压力传感器来实现，该压力传感器依次与前置放大器、低通滤波器相连，并一路直接接入ADC，另一路脉搏信号经过带通滤波器和后级放大器后，也接入血压采集模块，该血压采集模块进行气泵控制和气阀控制，把气压送入袖带，另一方面又通过血压数据接口接入主控模块。

所述的心电呼吸采集模块主要有前置放大器、带通滤波器、陷波器、后级放大器组成，采集信号是利用心电传感器来完成；前置放大器采用具备高输入阻抗、高共模抑制比、低噪声、低漂移、低功耗等特点的高性能单片放大器；带通滤波器完成滤除0.05-300Hz频率之外的杂波信号，陷波器针对工频信号进行衰减，后级放大器将信号放大到-2.5V--+2.5V之间送给ADC，转换为数字信号后，在主控CPU的控制下进行心电信号采样，提取心电波信号、呼吸波信号和心率值；所述心电呼吸采集模块通过心电采集接口与主控模块相连。

所述的血氧采集模块包括：血氧检测数字电路产生2kH脉冲信号控制恒流源加到血氧传感器上电压的极性，使其交替发出波长660nm的红光和波长940nm的红外光；前置放大器将从光敏二极管上得到的信号初步放大，通过模拟开关将红光和红外光信号分开，分别解调滤波并分别经后级放大送到MPU中的ADC，转换成数字化信息，并经血氧数据接口与主控模块相连。

所述GPS定位模块，所述的GPS定位模块主要有GPS专用天线、GPS芯片组成。

本发明具备心电、血压、血氧、呼吸、脉搏等生理信号、定位信息采集功能，同时利用无线移动GPRS/CDMA通信信道传输技术及WiFi无线局域网技术，将数据传输到远程系统服务器，进行存储、分析和反馈，同时用GSM短信方式接收远程系统服务器的数据分析反馈。监护仪自身也具备按键、显示等人机对话功能，可以独立对生理信号进行监测。

本发明采用模块化设计，在硬件设计上将心电、血压、血氧、呼吸、脉率、无线传输、GPS定位、主控与显示分立成独立的模块进行研发，各模块都进行参数和PCB布线优化设计，避免了各生理参数采样工作的相互干扰，成功地解决了多参数监护仪微型化过程中最难解决的抗干扰问题，特别是无线通讯线路对其他采样线路的干扰，使采集到的生理数据精确而稳定。

附图说明

图1为本发明的结构框图；

图2为本发明所述主控及接口模块的结构框图；

图3为本发明血压采集模块的结构框图；

图4为本发明心电、呼吸采集模块的结构框图；

图5为本发明血氧采集模块的结构框图；

图6为本发明通讯模块的结构框图；

图7为本发明GPS定位模块的结构框图；

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做详细的介绍：如图1所示：本发明主要包括有外壳及模块组成，外壳上设有触摸式液晶彩色显示屏及操作按钮，连接外壳有主控与接口模块1，血压采集模块3，心电、呼吸、血氧、脉率采集模块2和无线通讯模块4均接入主控及接口模块1上。触摸式液晶显示屏及操作按钮通过液晶屏、键盘接口模块5与主控及接口模块1相连。

本发明还设有气泵，气泵及气泵阀门受控于血压采集模块3。外壳上还设有血压插座6，用于血压采集时接入并感应袖带压力，使血压数据传递到血压采集模块3。

本发明所述的外壳上还设有其他一组插座7，用于连接心电、呼吸等参数采集时接入心电导联线8，将人体心电、呼吸等信号传递到心电、呼吸采集模块2，插座7还用于血氧、脉率采集，使血氧探头9采集到的数据传递到血氧、脉率采集模块。

本发明可以通过显示屏显示：心电波形，呼吸波形，脉率值，呼吸率值，血氧值，血压值，呼叫指示，电量指示，导联指示，网络指示等诸多参数。

如图2所示：本发明所述的主控及接口模块1采用高速嵌入式处理器作为主控CPU处理器30，在主控及接口模块1中还设有电源检测电路11，所述的主控及接口模块30，分别相接有血压数据接口12、心电采集接口13、血氧数据接口14、GPS定位模块接口15、无线数据传输接口16、TFT液晶屏接口17、键盘输入接口18、声音输出接口19。

如图3所示，血压检测时通过把袖带的气压送到压力传感器20上，通过采集传感器20上的压差得到血压信号，同时从血压信号中通过前置放大器21、低通滤波器22分离出血压信号和脉搏信号，其中血压信号直接接入ADC，脉搏信号再经过带通滤波器23和后级放大器24后，将脉搏信号接入血压采集模块3，该血压采集模块3进行气泵控制和气阀控制25，另一方面又通过血压数据接口12接入主控模块30。所述的信号送到ADC，数模转换后经过计算得到血压脉搏等信息。

如图4所示，本发明所述的心电呼吸采集模块主要有前置放大器26、带通滤波器27、陷波器28、后级放大器29组成，采集信号是利用心电传感器31。前置放大器26是关键电路，它采用高性能单片放大器，它具备高输入阻抗、高共模抑制比、低噪声、低漂移、低功耗等特点。带通滤波器27完成滤除0.05-300Hz频率之外的杂波信号，陷波器28针对工频信号进行衰减，后级放大器29将信号放大到-2.5V--+2.5V之间送给ADC，转换为数字信号后，在主控CPU的控制下进行心电信号采样，提取心电波信号、呼吸波信号和心率值。上述心电呼吸采集模块通过心电采集接口13与主控模块30相连。

如图5所示，血氧采集时血氧检测数字电路产生2kH脉冲信号控制恒流源39加到血氧传感器32(发光二极管)上，使其交替发出波长660nm的红光和波长940nm的红外光；前置放大器33将从光敏二极管上得到的信号初步放大，通过模拟开关34将红光和红外光信号分开，分别解调滤波35、36并分别经后级放大37、38送到MPU中的ADC，转换成数字化信息，并经血氧数据接口14与主控模块30相连。

如图6所示，本发明所述的通讯模块采用高性能的无线通信模块设计，整个模块在低功耗的状态下，能够保持GPRS/CDMA/WiFi信道的稳定链接和长时间不间断地工作，使生理数据、GPS定位数据能完整地、实时地送达到对应的服务器上。可采用的通信方式为GPRS/CDMA无线蜂窝网+Internet广域网/WiFi无线局域网，嵌入式TCP/IP通信协议。通讯模块中连接无线数据传输接口15还设有读卡电路，可以读、写SIM卡44并进行资格验证。通讯模块连接有无线数据传输接口15的还设有GPRS模块41，内置GPRS天线42和WiFi模块40，连接WiFi天线43，用于信号的发射与接收。

如图7所示，本发明所述的GPS定位接口16，采用高精度GPS定位模块45设计，整个模块在低功耗的状态下，能够保持GPS信道的稳定和长时间不间断地工作，保证GPS定位数据采集。GPS模块连接有内置GPS天线46，用于卫星的接收。

监控时采集到的各种信息及GPS定位数据，通过对应的接口送到主控CPU中，经过相应的处理后将结果显示给用户，同时将数据送到通讯模块，经TCP/IP协议封装成数据包后，发送到指定域名的中央监护服务器上进行存储，供医生监护、分析使用及人员定位跟踪。

本发明设有触摸式液晶彩色显示屏及操作按钮，结构上设有主控及接口模块，血压采集模块，心电、呼吸采集模块，血氧、脉率采集模块和通讯模块；血压采集模块，心电、呼吸采集模块，血氧、脉率采集模块、通讯模块和GPS模块均接入主控及接口模块。本发明采用模块化设计，在硬件设计上将心电、血氧、血压、脉率、无线传输、GPS定位、主控与显示分立成独立的模块进行研发，各模块都进行参数和PCB布线优化设计，避免了各生理参数采样工作的相互干扰，成功地解决了多参数监护仪微型化过程中最难解决的抗干扰问题，特别是无线通讯线路对其他采样线路的干扰，使采集到的生理数据精确而稳定。

Claims (7)

1.一种手持式无线健康监测仪，其特征在于它包括有：

一外壳，上面制有触摸式液晶显示屏、操作按钮、袖带及血压插座(6)、插座(7)、心电导联线(8)和血氧探头(9)；

一与外壳连接的主控与接口模块(1)，连接有血压采集模块(3)、心电、呼吸、血氧、脉率采集模块(2)、GPS定位模块(5)和无线通讯模块(4)；所述的触摸式液晶显示屏、操作按钮通过液晶显示屏、键盘接口(5)连接主控与接口模块(1)；

一气泵，连接血压采集模块(3)。

2.根据权利要求1所述的手持式无线健康监测仪，其特征在于所述的主控及接口模块(1)采用高速嵌入式处理器(30)作为主控CPU，并设有电源检测电路(11)；所述的高速嵌入式处理器(30)，分别连接有血压数据接口(12)、心电采集接口(13)、血氧数据接口(14)、无线数据传输接口(15)、GPS定位接口、TFT液晶屏(17)、键盘输入(18)、声音输出(19)。

3.根据权利要求1所述的手持式无线健康监测仪，其特征在于所述的血压采集模块(3)包括有；连接袖带气压的压力传感器(20)、前置放大器(21)、低通滤波器(22)、ADC依次组成的血压信息回路；和另一组由压力传感器(20)、前置放大器(21)、低通滤波器(22)、带通滤波器(23)、后级放大器(24)、高速嵌入式处理器(30)、气泵控制和气阀控制(21)、血压数据接口(12)组成的脉搏信息回路。

4.根据权利要求1所述的手持式无线健康监测仪，其特征在于所述的心电呼吸采集模块由心电传感器(31)、前置放大(26)、带通滤波(27)、陷波器(28)、后级放大(29)和心电采集接口(13)构成。

5.根据权利要求1所述的手持式无线健康监测仪，其特征在于所述的血氧采集模块包括有；一组由LED恒流源驱动电路(39)、血氧传感器(32)、前置放大(33)、模拟开关(34)、红光调解滤波器(35)、后级放大(37)、MPU中的ADC、血氧采集接口(14)构成的回路；和一组由LED恒流源驱动电路(39)、血氧传感器(32)、前置放大(33)、模拟开关(34)、红外调解滤波器(36)、后级放大(37)、MPU中的ADC、血氧采集接口(14)构成的回路。

6.根据权利要求1所述的手持式无线健康监测仪，其特征在于所述的无线通讯模块由无线数据传输接口(15)、WiFi模块(40)、GPRS模块(41)、SIM卡(44)、WiFi天线(43)和GPRS天线(42)构成。

7.根据权利要求1所述的手持式无线健康监测仪，其特征在于所述的GPS定位模块由GPS定位接口(16)、GPS模块(45)和GPS天线(46)构成。

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