CN102379703A

CN102379703A - 一种无创新生儿黄疸监测系统

Info

Publication number: CN102379703A
Application number: CN2011102474282A
Authority: CN
Inventors: 戴仙金; 陈卿; 唐玉国; 王策; 孙海旋; 高静
Original assignee: Suzhou Institute of Biomedical Engineering and Technology of CAS
Current assignee: Suzhou Institute of Biomedical Engineering and Technology of CAS
Priority date: 2011-08-24
Filing date: 2011-08-24
Publication date: 2012-03-21

Abstract

本发明属医疗仪器技术领域，具体为一种无创新生儿黄疸监测系统，由嵌入式处理器模块、LED光源及其驱动模块、导光光纤探头、光电转换与调理模块、无线传输模块、电源管理模块构成；上述各个功能模块在嵌入式处理器模块的统一控制下协调有序工作，实时采集、处理、分析、显示新生儿的胆红素水平，智能化预警新生儿黄疸。本发明的无创新生儿黄疸监测系统还具有无线传输模块，按需传输患者参数至中心系统，并能接收、执行中心系统的诊疗命令。本发明能够对新生儿黄疸进行实时监测与预警，对于提高新生儿存活率、增进新生儿健康、降低新生儿医疗费用具有重要意义。

Description

一种无创新生儿黄疸监测系统

技术领域

本发明属医疗仪器技术领域，具体涉及一种适用于对新生儿黄疸进行实时无创的监测的新生儿黄疸监测系统。

背景技术

新生儿是指出生后四周以内的婴儿，由于环境的改变，往往会出现各种各样的生理或病理变化，导致一些新生儿特有疾病的发生。若新生儿的特殊生理特点不被加以重视，有时能造成严重的后果，因此，对新生儿健康的关注应该从幼时做起。黄疸是指一种新生儿常见病，是由新生儿体内胆红素过高而引起的一组疾病，高浓度的胆红素若通过血脑屏障进入大脑，引起中枢神经系统某些核团黄染就称为核黄疸。这是病理性黄疸的最严重的危害，是脑组织的一种不可逆性的损害，是导致儿童脑性瘫痪的重要原因。据报道，新生儿ABO血型不合溶血的发病率为11.9％。

目前，胆红素的检测，最直接的方式是抽血检查，属于一种有创方法，抽血检验除过程繁琐不便外，还给新生儿造成痛苦，并有感染的危险。而另一种属于无创方法，采用经皮胆红素测量仪，其基于透射光组织中的不同浓度的不同物质对光的吸收系统不同原理来测量胆红素的浓度，采用氙灯作为光源，价格昂贵，同时氙灯驱动方式繁琐，寿命短，维修复杂。随着LED技术的进一步推进，其优势不断地呈现出来，LED使用寿命2万小时以上，可免除传统高压氙灯更换灯泡的缺点，节约成本，在2万小时内始终满足发光强度要求，且亮度连续可调，即开即亮，无须预热等待，开关次数对光源寿命无影响，开关不受时间间隔限制，LED光源是环保安全光源，不仅光能利用率高，功耗小，节能，且不含对人体有害的物质，也不含紫外线。可有效防止电源电压的突然变化，满足电磁兼容要求，防止射频的干扰，满足电磁辐射防护标准。

另外，目前的经皮黄疸检测仪，只能单次或者多次测量胆红素，而不具备实时监测的功能，也不具备诊断新生儿黄疸的功能以及无线传输功能，不能很好的达到对新生儿黄疸的早期诊断、预警功能及有效监护。

发明内容

为克服现有技术中黄疸仪只能单次或者多次测量胆红素，而不具备实时监测功能、新生儿黄疸诊断功能、无线传输功能，不能达到对新生儿黄疸的早期诊断、预警功能及有效监护，本发明的目的旨在提供一种无创新生儿黄疸监测系统，能够实时监测新生儿黄疸，同时能随时将数据传输到监护中心系统，达到对新生儿黄疸的及早发现及有效监护。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明采用了以下技术方案：

一种无创新生儿黄疸监测系统，其包括一嵌入式处理器模块，所述嵌入式处理模块分别连接有一LED光源及其驱动模块、光电转换与调理模块和一无线传输模块，所述LED光源及其驱动模块和所述光电转换与调理模块分别连接至一导光光纤探头，一电源管理模块分别连接所述嵌入式处理器模块、光电转换与调理模块和无线传输模块，在嵌入式处理器模块的统一监控下，优化电源工作模式，降低功耗，采用电池供电；所述嵌入式处理模块包括一微处理器，所述微处理器分别连接一时钟模块、一数模转换模块、一模数转换模块、一SPI接口和通用I/O；所述嵌入式处理器模块通过所述数模转换模块连接所述LED光源及其驱动模块，通过所述模数转换模块连接所述光电转换与调理模块，通过所述SPI接口连接所述无线传输模块。

进一步的，所述LED光源及其驱动模块包括一460nm LED和一550nm LED，由H桥驱动，并由所述数模转换输出来调节亮度，同时所述通过I/O来控制两只LED分时点亮。

进一步的，所述导光光纤探头为一同轴光纤，所述同轴光纤包括由内向外依次设置的用于传导LED出射光的内芯、用于传导经过皮肤的发射光的中芯及外芯。

进一步的，所述光电转换与调理模块包括一光电探测器，所述光电探测器连接一基于运算放大器的电流-电压转换电路，所述基于运算放大器的电流-电压转换电路连接一基于运算放大器的有源低通滤波器。

进一步的，所述嵌入式处理模块还包括一Flash存储器、一LCD显示器、一USB接口和一SDRAM存储器，所述Flash存储器、LCD显示器、USB接口和SDRAM存储器分别连接至所述微处理器。

利用上述结构构成的无创新生儿黄疸监测系统，其工作过程如下：

首先，在嵌入式处理器在操作系统控制下，点亮460nm LED，关闭555nm LED，通过导光光纤探头照射到新生儿皮肤，通过模数转换模块采集经过导光光纤探头内芯和外芯传导过来的两路光的光强，并分别存储采集到的数据。

其次，在嵌入式处理器在操作系统控制下，关闭460nm LED，点亮555nm LED，通过导光光纤探头照射到新生儿皮肤，通过模数转换模块采集经过导光光纤探头内芯和外芯传导过来的两路光的光强，并分别存储采集到的数据。

再次，对经过上述步骤采集到的数据进行处理、分析，通过LCD显示器显示监测的新生儿胆红素含量，同时在出现异常时，会发出不同的提示与警告，并按不同患者独立存储，并且，可以通过USB接口将数据按照需要读取出来，也可以通过无线传输模块传输到中心系统中。

最后，将分析后的新生儿胆红素含量，与专家数据库里的典型数据进行融合，对新生儿黄疸做出早期的初步诊断，并显示诊断结果，发出警告与提示，并按不同患者独立存储，并且，可以通过USB接口将数据按照需要读取出来，也可以通过无线传输模块传输到中心系统中，以便医护人员及时采取的医护措施。

本发明在现有经皮黄疸仪的基础之上，考虑和满足了新生儿黄疸监测的特殊性、新生儿黄疸诊疗手段的特殊性等方面的特定功能需求。与现用的黄疸仪以及黄疸诊断方法相比，本发明具有如下优点：

（1）利用胆红素对不同波长的光的吸收不同，通过测量460nm、555nm光通过皮肤后的吸光度来得到血液中的胆红素含量，属于一种无创的检测方法。

（2）建立了胆红素含量与新生儿黄疸之间的诊断模型，具有专家数据库，对新生儿黄疸的实时监测功能，并会发出不同的报警信号。

（3）采用460nm LED和555nm LED，替代了传统氙灯，减少后端光学系统中的滤光镜片，降低了系统的复杂度，降低了成本，提高了集成度，提高了系统可靠性。

（4）低功耗设计，电池使用率高，设备运行功耗低。在嵌入式处理器模块的统一监控下，优化电源工作模式，降低功耗。

（5）便携式设计，重量轻，成本低，同时适用于医院和偏远地区，对推进我国基层农村中新生儿的健康而言具有重要意义。

（6）能通过USB接口将一段时期内的检测数据读取出来，同时，具备无线传输功能，能将数据传输到监控中心系统，给医护人员带来了极大的方便性。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明的总体结构框图。

图2是的导光光纤探头示意图。

图3是本发明的一种实施例的硬件系统示意图。

图4是图3实施例的两只LED分时驱动电路图。

图5是图3实施例的光电转换与调理电路图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

参见图1所述，一种无创新生儿黄疸监测系统，其包括一嵌入式处理器模块1，所述嵌入式处理模块1分别连接有一LED光源及其驱动模块2、光电转换与调理模块4和一无线传输模块5，所述LED光源及其驱动模块2和所述光电转换与调理模块4分别连接至一导光光纤探头3，一电源管理模块6分别连接所述嵌入式处理器模块1、光电转换与调理模块4和无线传输模块5，在嵌入式处理器模块1的统一监控下，优化电源工作模式，降低功耗，采用电池供电；所述嵌入式处理模块1包括一微处理器101，所述微处理器101分别连接一时钟模块102、一数模转换模块105、一模数转换模块104、一SPI接口106和通用I/O 107；所述嵌入式处理器模块1通过所述数模转换模块105连接所述LED光源及其驱动模块2，通过所述模数转换模块104连接所述光电转换与调理模块4，通过所述SPI接口106连接所述无线传输模块5。

进一步的，结合图4所示，所述LED光源及其驱动模块2包括一460nm LED 201和一550nm LED 202，由H桥203驱动，并由所述数模转换105输出来调节亮度，同时所述通过I/O 107来控制两只LED分时点亮。

进一步的，结合图2所示，所述导光光纤探头3为一同轴光纤，所述同轴光纤包括由内向外依次设置的用于传导LED出射光的内芯7、用于传导经过皮肤的发射光的中芯8及外芯9。

进一步的，结合图5所示，所述光电转换与调理模块4包括一光电探测器401，所述光电探测器401连接一基于运算放大器的电流-电压转换电路402，所述基于运算放大器的电流-电压转换电路402连接一基于运算放大器的有源低通滤波器403。

进一步的，所述嵌入式处理模块1还包括一Flash存储器103、一LCD显示器110、一USB接口108和一SDRAM存储器109，所述Flash存储器103、LCD显示器110、USB接口108和SDRAM存储器109分别连接至所述微处理器101。

参照图3，为本发明的实施例硬件系统组成为：基于ARM微处理器的嵌入式处理器模块1为核心，通过相应接口分别连接到LED光源及其驱动模块2、光电转换与调理模块4、无线传输模块5；统一由锂电池供电，置于一便携式高强度轻薄壳体内；在嵌入式操作系统的统一控制下协调有序工作，实时采集、处理、分析、显示新生儿的胆红素水平，智能化预警新生儿黄疸，并且，按需传输患者参数至中心系统，并能接收、执行中心系统的诊疗命令。其中，硬件系统、软件系统分别详细说明如下：

（1）所述嵌入式处理模块1以Cortex-M3构架的STM32F207IG为核心，扩展1MB SDRAM、2MB NorFlash等存储器，以及USB2.0 Host、USB2.0 Device、LCD、GPIO、SPI、JTAG等外围接口，采用16位200Ksps A/D转换器、12位D/A转换器、字符型LCD；

（2）所述LED光源及其驱动模块2，参照图4，一只460nm LED 201，一只555nm LED 202，由MOSFET组成H桥203来驱动，并由嵌入式处理器模块1的数模转模块105换输出来调节亮度，同时通过I/O 107来控制两只LED分时点亮；

（3）所述导光光纤探头3采用同轴光纤，包括内芯7、中芯8、外芯9，中芯8传导LED出射光，内芯7、外芯9传导经过皮肤的发射光；

（4）所述光电转换与调理模块4，参照图5，采用光电探测器401进行光电转换，将转换后的电流信号经过基于运算放大器的电流-电压转换电路402后转换成电压信号，最后，采用基于运算放大器的有源低通滤波器403对信号进行滤波处理；

（5）所述无线传输模块5采用2.4GHz无线传输技术，通过SPI接口106与嵌入式处理器模块1进行数据交换，构成主从通信模式；

（6）所述电源管理模块6包括锂电池充电电路、供电方式选择电路、电池电量监测电路、DC/DC转换，采用9V DC锂电池供电，DC/DC转换将9V DC转换到系统所需的5V DC、3.3V DC等电源。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1. 一种无创新生儿黄疸监测系统，其特征在于：包括一嵌入式处理器模块（1），所述嵌入式处理模块（1）分别连接有一LED光源及其驱动模块（2）、光电转换与调理模块（4）和一无线传输模块（5），所述LED光源及其驱动模块（2）和所述光电转换与调理模块（4）分别连接至一导光光纤探头（3），一电源管理模块（6）分别连接所述嵌入式处理器模块（1）、光电转换与调理模块（4）和无线传输模块（5）；所述嵌入式处理模块（1）包括一微处理器（101），所述微处理器（101）分别连接一时钟模块（102）、一数模转换模块（105）、一模数转换模块（104）、一SPI接口（106）和通用I/O（107）；所述嵌入式处理器模块（1）通过所述数模转换模块（105）连接所述LED光源及其驱动模块（2），通过所述模数转换模块（104）连接所述光电转换与调理模块（4），通过所述SPI接口（106）连接所述无线传输模块（5）。

2. 根据权利要求1所述的无创新生儿黄疸监测系统，其特征在于：所述LED光源及其驱动模块（2）包括一460nm LED（201）和一550nm LED（202），由H桥（203）驱动，并由所述数模转换（105）输出来调节亮度，同时所述通过I/O（107）来控制两只LED分时点亮。

3. 根据权利要求1所述的无创新生儿黄疸监测系统，其特征在于：所述导光光纤探头（3）为一同轴光纤，所述同轴光纤包括由内向外依次设置的用于传导LED出射光的内芯（7）、用于传导经过皮肤的发射光的中芯（8）及外芯（9）。

4. 根据权利要求1所述的无创新生儿黄疸监测系统，其特征在于：所述光电转换与调理模块（4）包括一光电探测器（401），所述光电探测器（401）连接一基于运算放大器的电流-电压转换电路（402），所述基于运算放大器的电流-电压转换电路（402）连接一基于运算放大器的有源低通滤波器（403）。

5. 根据权利要求1或2或3或4所述的无创新生儿黄疸监测系统，其特征在于：所述嵌入式处理模块（1）还包括一Flash存储器(103)、一LCD显示器（110）、一USB接口（108）和一SDRAM存储器（109），所述Flash存储器(103)、LCD显示器（110）、USB接口（108）和SDRAM存储器（109）分别连接至所述微处理器（101）。