CN102908151A - 可测体温的血氧测量仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可测体温的血氧测量仪，其包括：微控制单元MCU、电源管理模块、血氧测量模块、以及温度测量模块；其中，所述MCU分别与其它各个模块相连接，以对各个模块的运行进行控制；所述血氧测量模块包括发光管和接收管，用于采集测量对象的血氧测量信号，所述血氧测量模块将对应的血氧数据发送给所述MCU；或将血氧测量信号发送给MCU；所述温度测量模块包括非接触式传感器，用于采集测量对象的温度测量信号；所述温度测量模块用于将根据所述温度测量信号获得的温度数据发送至MCU；或，将所述温度测量信号发送给所述MCU以使所述MCU根据所述温度测量信号获得对应的温度数据。本发明实施例的测量仪电路结构紧凑，精度高，体积小，反应灵敏等优点。

Description

可测体温的血氧测量仪

技术领域

本发明涉及医疗仪器技术领域，特别涉及一种可测体温的血氧测量仪。

背景技术

血氧和体温是反映和衡量人体生理机能状态的两个指标，在临床上，二者具有一定的相关性，因而在很多病症和生理状况的诊断评估中，往往需要将血氧与体温结合起来进行综合评估，以提高诊断和治疗的准确性。

目前，用户在检测体温和血氧饱和度，以对二者进行综合评估时，往往需要使用体温计和血氧测量仪这两台仪器，这不仅不利于检测结果的综合分析和记录，而且，若用户需要在外出时进行检测，则必须同时携带这两台仪器，从而给用户的携带带来不便。

为此，人们设计了一种单台仪器即可测量血氧和体温的血氧测量仪，如图1所示，为授权公告号为CN 201426987U的中国实用新型专利公开的一种指夹式血氧仪，其包括可插接的壳体1和体温传感器2。其中，在壳体1内设置有电路板和血氧信号采集模块（图中对壳体1的内部结构均未示出），在电路板上集成有血氧信号处理模块和体温信号处理模块。其中，血氧信号采集模块用于采集被检测者的血氧信号，并将其发送至血氧信号处理模块；血氧信号处理模块用于将血氧信号转换成血氧饱和度等血氧信息，并将其发送出去。此外，在壳体1的表面上设置有与电路板电连接的体温传感器接口10，体温传感器2的插头可插接在体温传感器接口10中，用以将所采集的被检测者的体温信号发送至体温信号处理模块。在使用上述指夹式血氧仪时，既可以借助血氧信号采集模块采集被检测者的血氧信号，也可以借助体温传感器2采集被检测者的体温信号，从而仅需单台仪器即可实现对体温和血氧饱和度的检测。

虽然借助上述指夹式血氧仪可以实现单台仪器对体温和血氧饱和度的检测，但是指夹式血氧仪在实际应用中不可避免地存在以下问题：

其一，由于体温传感器2仅借助其插头插接在壳体1的体温传感器接口10中，而插头在用户使用或携带过程中很容易与体温传感器接口10产生相对移动或旋转，甚至从体温传感器接口10中脱离，因而这种插接方式很不稳固，而且还容易随时间的积累产生接触不良、磨损等问题，从而给指夹式血氧仪的检测准确度和使用寿命带来一定的不良影响。

其二，由于体温传感器2与壳体1采用插接的方式连接在一起，即，体温传感器2仅通过数据线外接在壳体1的外部，这不仅给用户的携带和收纳带来不便，而且在用户携带的过程中，体温传感器2和其数据线容易因用户的活动而与外界产生碰撞或磨损，从而导致使用寿命降低甚至损坏。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种可测量体温的血氧测量仪，其不仅能够测量血氧值，还能测量温度值，电路结构紧凑，还具有测量精度高，携带方便，操作简单，反应灵敏等优点。

为实现本发明的目的而提供一种可测量体温的血氧测量仪，包括微控制单元MCU、电源管理模块、血氧测量模块、以及温度测量模块；其中，

所述MCU分别与所述电源管理模块、所述血氧测量模块、以及所述

温度测量模块相连接，所述MCU能够对与MCU相连的各个模块的运行进行控制；

所述电源管理模块为可测体温的血氧测量仪的整个系统提供电能；

所述血氧测量模块包括发光管和接收管，用于采集测量对象的血氧测量信号，

所述血氧测量模块将根据所述血氧测量信号获得的对应的血氧数据发送给所述MCU；或，将所述血氧测量信号发送给所述MCU以使所述MCU根据血氧测量信号获得的对应的血氧数据；

所述温度测量模块包括非接触式传感器，用于采集测量对象的温度测量信号；

所述温度测量模块用于将根据所述温度测量信号获得的对应的温度数据发送至MCU；或，将所述温度测量信号发送给所述MCU以使所述MCU根据所述温度测量信号获得对应的温度数据。

优选地，所述血氧测量模块还包括电流-电压转换子模块、差分放大子模块、带通滤波及放大子模块、调节放大子模块、以及电压-电流转换子模块。

优选地，所述温度测量模块还包括放大子模块和滤波子模块，其中，非接触式传感器的输出端连接至所述放大子模块的输入端，所述放大子模块的输出端连接所述滤波子模块的输入端，所述滤波子模块的输出端连接所述MCU的输入端。

优选地，所述温度测量模块还包括电压跟随器，所述非接触式传感器的输出端通过所述电压跟随器相连接与所述放大子模块的输入端相连接。

优选地，所述温度测量模块还包括稳压子模块和模拟/数字转换电路，其中，所述非接触式传感器的电源输入端通过所述稳压子模块与电源相连接；所述滤波子模块的输出端通过所述模拟/数字转换电路与所述MCU的输入端相连接。

优选地，所述温度测量模块还包括退耦电容，所述退耦电容的一端与非接触式传感器的电源输入端相连接，另一端与非接触式传感器的接地端相连接；

所述退耦电容的数目为一个；或，所述退耦电容的数目为多个，且多个退耦电容并联设置。

优选地，所述退耦电容与所述非接触式传感器之间的安装距离小于退耦电容的退耦半径。

优选地，所述非接触式传感器为红外传感器、光电探头或红外热电堆。

优选地，还包括输入控制模块和显示模块，所述输入控制模块与按键和/或触摸屏相连接，用于实现操作信号的输入。

优选地，还包括提醒模块，所述提醒模块与所述MCU相连接，所述提醒模块包括蜂鸣器和蜂鸣器控制电路。

优选地，还包括存储模块，所述存储模块与所述MCU相连接，所述存储模块能够对数据进行存储；和/或，

还包括有线传输模块，所述有线传输模块与所述MCU相连接，所述有线传输能够将可测体温的血氧测量仪检测得到的数据传输给其他能够接收数据的外部设备；和/或，

还包括无线传输模块，所述无线传输模块与所述MCU相连接，所述无线传输模块能够将可测体温的血氧测量仪检测得到的数据传输给其他能够接收数据的外部设备。

本发明具有以下有益效果：

本发明实施例提供的可测体温的血氧测量仪中，一方面，在血氧电路中增加了通过非接触式传感器测量温度的温度测量模块，使得血氧仪不仅能够测量血氧值，而且还能测量温度值，并且功能的切换十分方便、简单，该测量仪电路结构紧凑，同时具有测量精度高，体积小，携带方便，操作简单，反应灵敏等优点。另外，通过在温度测量模块的非接触式传感器的电源端和接地端之间接入一个退耦电容，能够抑制非接触式传感器的电源端的噪声，稳定电源电位和地电位，从而减小电源噪声对非接触式传感器的测量结果的影响，从而保证非接触式传感器正常工作的同时，提高了温度测量的精度。

附图说明

图1为现有技术提供的一种血氧和温度测量仪的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的可测体温的血氧测量仪的结构框图；

图3为本发明实施例提供的血氧测量模块106的工作原理示意图；

图4为本发明实施例提供的红外传感器和MCU101相连接的电路结构示意图；

图5A和图5B为本发明实施例提供的温度测量模块107和MCU101相连接的电路结构示意图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的可测体温的血氧测量仪进行详细描述。

请参阅图2，其示出了本发明实施例提供的可测体温的血氧测量仪的结构框图。如图2所示，该可测体温的血氧测量仪包括MCU（Micro ControlUnit，微控制单元）101、电源管理模块102、血氧测量模块106、以及温度测量模块107。

其中，MCU101分别与电源管理模块102、输入控制模块103、显示模块104、血氧测量模块106、以及温度测量模块107相连接，MCU101能够对与MCU101相连的各个模块的运行进行控制。电源管理模块102可以与电池相连接，为可测体温的血氧测量仪的整个系统提供电能。

优选地，该可测体温的血氧测量仪还包括与MCU101相连的输入控制模块103或显示模块104。其中，输入控制模块103与按键和/或触摸屏相连接，用于按键操作信号或者触摸屏操作信号的输入，以完成例如开关机之类的外部的输入操作，或者模式选择等操作。显示模块104能够显示可测体温的血氧测量仪的例如电量信息之类的工作状态、对测量结果进行显示、也可以显示对用户操作的提示信息，以及其他需要显示的内容。显示模块104可以通过OLED显示屏实现。

该可测体温的血氧测量仪还包括与MCU101相连的提醒模块105、其包括蜂鸣器（BEEP）控制电路1051以及与蜂鸣器控制电路1051连接的蜂鸣器1052，蜂鸣器控制电路1051能够对蜂鸣器1052进行控制，蜂鸣器1052能够进行振动或声音提醒。

其中，血氧测量模块106用于采集血氧测量信号,其包括发光管（LED）1061和接收管（PD）1062，其中发光管1061用于向例如手指之类的测量对象发射红光和/或红外光，接收管1062用于接收通过测量对象透射或反射的光信号，并将接收的光信号转化为电信号，经过滤波放大处理后，血氧测量模块106将获得的血氧测量信号发送至MCU101，由MCU101对血氧测量信号进行算法处理从而获得测量对象的血氧数据。

请参阅图3，其示出了血氧测量模块106的工作原理示意图，如图3所示，血氧测量模块106还包括电流-电压转换子模块（I-V转换子模块）1063、差分放大子模块1064、带通滤波及放大子模块1065、调节放大子模块1066、以及电压-电流转换子模块（V-I转换子模块）1067。血氧测量模块106进行血氧测量的过程包括：发光管1061发射用于测量的红光和红外光，发光管1061发射的红光和红外光被手指反射或者透射，接收管1062接收被手指反射或者透射的红光和红外光，接收管1062对接收的光能进行光电转换，并将转换的电流信号发送给I-V转换子模块1063，I-V转换子模块1063将电流信号转换为电压信号，并将电压信号作为差分放大子模块1064的输入端，差分放大子模块1064对信号进行差分放大，并由带通滤波及放大子模块1065对差分放大后的信号进行带通滤波和放大的处理，处理后的信号由调节放大子模块1066进行调节放大处理，调节放大处理之后的信号输入给MCU101和/或外设1011，通过MCU101对信号进行模数转换和血氧测量的算法处理。其中，MCU101和外设1011能够对发光管1061进行导通控制，MCU101和/或外设1011发送的信号通过V-I转换子模块1067转换为电流控制信号，电流控制信号能够对发光管1061进行导通控制，使得发光管1061交替地发送红光或者红外光。接收管1062可以分时地接收被手指反射或者透射的红光，接收的信号进行上述一系列的放大和滤波处理之后，由MCU101进行血氧测量的算法处理，从而可以进行每个周期内红光交直流信号之比、红外光交直流信号之比、血氧饱和度、和/或脉率值的计算。其中，外设1011包括了GPIO（General PurposeInput\Output，通用输入\输出端口）、TIMER(定时器)、ADC（A/D转换，模拟/数字转换）、DAC（D/A转换，数字/模拟转换）、UART（UniversalAsynchronous Receiver Transmitter,通用异步收发器）、JTAG(（JointTest Action Group，联合测试行动组)等模块，MCU101的芯片型号可以是C8051F007，主频设定为11.0592MHZ。本实施例示例性的示出了血氧测量模块的一种实现方式，血氧测量模块也可以采用其它实现方式。

本发明实施例中，温度测量模块107用于采集测量对象的温度测量信号，并将采集的温度测量信号发送至MCU101。其中，温度测量模块107包括非接触式传感器1071，非接触式传感器1071可以是红外传感器，也可以是光电探头或者红外热电堆等光电传感单元。非接触式传感器1071通过采集测量对象（例如人体额头）辐射的红外线，并且转换成相应的模拟信号，模拟信号经过温度测量模块107的处理可以转换为相应的温度测量信号并被发送至MCU101，MCU101能够对温度测量信号进行相应的算法处理从而得到测量对象的温度数据。

在上述示例中，通过MCU101接收血氧测量模块采集的血氧测量信号，并根据血氧测量信号获得的对应的血氧数据，另外，请参阅图2，血氧测量模块中可以设置血氧处理子模块1068，并通过血氧处理子模块1068实现根据血氧测量信号获得的对应的血氧数据，并将血氧数据发送给所述MCU101；同样，在上述示例中，通过MCU101接收温度测量模块采集的温度测量信号，并根据温度测量信号获得的对应的温度数据，另外，也可以通过温度测量模块来实现根据温度测量信号获得的对应的温度数据，并将温度数据发送给所述MCU101。通过这样的设置，电路中可以采用功能较为简单的MCU101，能够减小MCU101的体积，使得整个电路的结构更加紧凑。

本发明实施例中的血氧数据可以是血氧值，也可以是血氧测量的处理中间步骤的数据，同样温度数据可以是温度值，也可以是温度测量的处理中间步骤的数据。

下面以非接触式传感器是红外传感器为例进行说明。请参阅图4，其示出红外传感器和MCU101相连接的电路结构示意图。红外传感器包括4个端口SDA、SCL、VDD以及VSS，其中，红外传感器的SDA端口和MCU的SDA端口相连接，并且红外传感器的SDA端口通过第一上拉电阻R1和系统电源VDD-SYM相连接，红外传感器的SCL端口和MCU101的SCL端口相连接，并且红外传感器的SCL端口通过第二上拉电阻R2和系统电源VDD-SYM相连接。红外传感器的VDD端口与系统电源VDD-SYM相连接，红外传感器的VSS端口与系统地相连接。

温度测量模块107中还设置有退耦电容C20，退耦电容C20的一端与红外传感器的电源输入端相连接，另一端与红外传感器的接地端相连接。对于在红外传感器的电源输入端和接地端之间接入的退耦电容C20，其作用主要包括：退耦电容C20能够抑制电源噪声，稳定电源电位和地电位，减小电源携带的噪声对红外传感器构成干扰、进而降低测量精度、影响整个电路的正常运行的问题。退耦电容C20的大小由非接触式传感器的参数和传感器供电电源的噪声大小决定，本实施中退耦电容的大小优选地是0.1μF。退耦电容的数目可以是一个，退耦电容的数目也可以是多个，且多个退耦电容并联设置。另外，退耦电容优选地被设置为与红外传感器之间的安装距离小于退耦电容的退耦半径，退耦电容与红外传感器的距离越近越好，从而减小回路电感，保证退耦电容在其退耦半径内充分发挥作用。

请一并参阅图5A和图5B，其示出本发明实施例提供的温度测量模块107和MCU101相连接的电路结构示意图。本实施例中非接触式传感器1071可以是红外传感器、光电探头或者红外热电堆等光电传感器。如图5A和图5B所示，温度测量模块107还包括稳压子模块1072、电压跟随器1073、放大子模块1074、滤波子模块1075、模拟/数字转换电路（A/D转换电路）1076，其中，稳压子模块1072与电源相连接且稳压子模块1072的输出端连接非接触式传感器1071的输入端，非接触式传感器1071的输出端连接电压跟随器1073的输入端，电压跟随器1073的输出端连接放大子模块1074的输入端，放大子模块1074的输出端连接滤波子模块1075的输入端，滤波子模块1075的输出端连接A/D转换电路1076的输入端，A/D转换电路1076的输出端连接MCU101的输入端。其中，稳压子模块1072、电压跟随器1073、以及A/D转换电路为可选地模块。

如图5B所示，电源输出的电压经过稳压子模块1072之后输出电压VCC，其中VCC为非接触式传感器所需的电压，VCC经过退耦电容C1，C2提供给非接触式传感器1071（U1），其中退耦电容C1和C2均为一端连接非接触式传感器1071的电源输入端Vin，另一端连接非接触式传感器1071的接地端，非接触式传感器1071通过采集测量对象（例如人体额头）辐射的红外线，并且转换成相应的模拟信号输出，经过电压跟随器1073（U2），以消除负载变化对非接触式传感器1071的输出信号的影响，由于电压跟随器1073输出的信号非常微弱，因此，经过放大子模块1074和滤波子模块1075，得到信号强度足够的可用信号，可用信号被输入到高精度的A/D转换电路1076中，并被转换为相应的数字信号，数字信号通过I2C总线形式（或SPI等其他形式）读入MCU101中，并由MCU101进行相应的算法处理，修正、补偿，计算从而获得测量对象的温度。通过A/D转换电路1076，可以减小MCU101的负载。基于和上述实施例中的退耦电容C20相同或相似的原理，退耦电容C1，C2能够抑制电源上的噪声，稳定电源电位和地电位，将电源噪声泄放到地，减小电源产生的噪声对非接触式传感器构成干扰，通过退耦电容C1和C2的设置，能够提高测量精度，保证整个电路的正常运行。

请参阅图2，优选地，本发明实施例提供的可测体温的血氧测量仪还包括存储模块108，存储模块108与MCU101相连接，所述存储模块能够对来自MCU101的数据进行存储。

请参阅图2，优选地，本发明实施例提供的可测体温的血氧测量仪可以设置有线传输模块1091，有线传输模块1091与MCU101相连接，有线传输能够将可测体温的血氧测量仪检测得到的数据传输给其他能够接收数据的外部设备。另外，还可以设置无线传输模块1092，无线传输模块1091与MCU101相连接，无线传输模块1091能够将可测体温的血氧测量仪检测得到的数据传输给其他能够接收数据的外部设备。其中，数据可以是测量得到的血氧数据或者温度数据，以及与测量得到的血氧数据或者温度数据对应的时间信息，其他能够接收数据的外部设备可以但不限于是个人计算机，平板电脑，通信设备或者无线接收设备等。

本发明实施例提供的可测体温的血氧测量仪中，一方面，在血氧电路中增加了通过非接触式传感器测量温度的温度测量模块，使得血氧仪不仅能够测量血氧值，而且还能测量温度值，并且功能的切换方便、简单，该测量仪电路结构紧凑，同时具有测量精度高，体积小，携带方便，操作简单，反应灵敏等优点。另外，通过在温度测量模块的非接触式传感器的电源端和地端之间接入一个退耦电容，能够避免非接触式传感器的电源端的噪声对非接触式传感器的测量结果的影响，抑制电源上的噪声，稳定电源电位和地电位，从而保证非接触式传感器正常工作的同时，提高了温度测量的精度。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种可测体温的血氧测量仪，其特征在于，包括：微控制单元MCU、电源管理模块、血氧测量模块、以及温度测量模块；其中，

所述MCU分别与所述电源管理模块、所述血氧测量模块、以及所述温度测量模块相连接，所述MCU能够对与MCU相连的各个模块的运行进行控制；

所述电源管理模块为可测体温的血氧测量仪的整个系统提供电能；

所述血氧测量模块包括发光管和接收管，用于采集测量对象的血氧测量信号，

所述血氧测量模块将根据所述血氧测量信号获得的对应的血氧数据发送给所述MCU；或，将所述血氧测量信号发送给所述MCU以使所述MCU根据血氧测量信号获得的对应的血氧数据；

所述温度测量模块包括非接触式传感器，用于采集测量对象的温度测量信号；

所述温度测量模块用于将根据所述温度测量信号获得的对应的温度数据发送至MCU；或，将所述温度测量信号发送给所述MCU以使所述MCU根据所述温度测量信号获得对应的温度数据。

2.根据权利要求1所述的可测体温的血氧测量仪，其特征在于，所述血氧测量模块还包括电流-电压转换子模块、差分放大子模块、带通滤波及放大子模块、调节放大子模块、以及电压-电流转换子模块。

3.根据权利要求1所述的可测体温的血氧测量仪，其特征在于，所述温度测量模块还包括放大子模块和滤波子模块，其中，非接触式传感器的输出端连接至所述放大子模块的输入端，所述放大子模块的输出端连接所述滤波子模块的输入端，所述滤波子模块的输出端连接所述MCU的输入端。

4.根据权利要求3所述的可测体温的血氧测量仪，其特征在于，所述温度测量模块还包括电压跟随器，所述非接触式传感器的输出端通过所述电压跟随器相连接与所述放大子模块的输入端相连接。

5.根据权利要求4所述的可测体温的血氧测量仪，其特征在于，所述温度测量模块还包括稳压子模块和模拟/数字转换电路，其中，

所述非接触式传感器的电源输入端通过所述稳压子模块与电源相连接；所述滤波子模块的输出端通过所述模拟/数字转换电路与所述MCU的输入端相连接。

6.根据权利要求1所述的可测体温的血氧测量仪，其特征在于，所述温度测量模块还包括退耦电容，所述退耦电容的一端与非接触式传感器的电源输入端相连接，另一端与非接触式传感器的接地端相连接；

所述退耦电容的数目为一个；或，所述退耦电容的数目为多个，且多个退耦电容并联设置。

7.根据权利要求6所述的可测体温的血氧测量仪，其特征在于，所述退耦电容与所述非接触式传感器之间的安装距离小于退耦电容的退耦半径。

8.根据权利要求1所述的可测体温的血氧测量仪，其特征在于，所述非接触式传感器为红外传感器、光电探头或红外热电堆。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的可测体温的血氧测量仪，其特征在于，还包括输入控制模块和显示模块，所述输入控制模块与按键和/或触摸屏相连接，用于实现操作信号的输入。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的可测体温的血氧测量仪，其特征在于，还包括提醒模块，所述提醒模块与所述MCU相连接，所述提醒模块包括蜂鸣器和蜂鸣器控制电路。

11.根据权利要求1至8中任一项所述的可测体温的血氧测量仪，其特征在于，

还包括存储模块，所述存储模块与所述MCU相连接，所述存储模块能够对数据进行存储；和/或，

还包括有线传输模块，所述有线传输模块与所述MCU相连接，所述有线传输能够将可测体温的血氧测量仪检测得到的数据传输给其他能够接收数据的外部设备；和/或，

还包括无线传输模块，所述无线传输模块与所述MCU相连接，所述无线传输模块能够将可测体温的血氧测量仪检测得到的数据传输给其他能够接收数据的外部设备。

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