CN102940483A

CN102940483A - 一种基于蓝牙的实时采集处理和传输的移动监护装置

Info

Publication number: CN102940483A
Application number: CN2012103703086A
Authority: CN
Inventors: 宋雷; 郑励清; 张文丰
Original assignee: Hangzhou Lontime Information Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Chengdu Hengrun Auto Parts Co., Ltd.
Priority date: 2012-09-29
Filing date: 2012-09-29
Publication date: 2013-02-27

Abstract

本发明公开了一种基于蓝牙的实时采集处理和传输的移动监护装置，其包括采集模块、处理模块和蓝牙转发模块，所述采集模块与所述处理模块连接，所述处理模块包括第一蓝牙收发芯片，所述蓝牙转发模块包括第二蓝牙收发芯片和无线模块，所述无线模块为WIFI模块和/或移动通信模块。采集模块采集人体生理数据并传递给处理模块，处理模块将数据打包以后通过蓝牙信号发送给蓝牙转发模块，蓝牙转发模块通过WIFI或者通讯网络将人体生理数据发送到监控端。被监护人在蓝牙转发模块的帮助下可以极大地扩展移动范围，便携性强。本发明适用于需要长时间监护的情况。

Description

一种基于蓝牙的实时采集处理和传输的移动监护装置

技术领域

本发明涉及一种人体监护设备，尤其是涉及一种便携性强的基于蓝牙的实时采集处理和传输的移动监护装置。

背景技术

监护仪通过采集装置获得信号，转换成人体生理数据，并通过一定的传输方式把数据发送到指定的设备或者系统中，与已知的医疗健康信息参数阈值进行比较，超标时可发出警报。监护仪器要求设备能长时间连续监护人体的生理参数，把握变化趋势，指出临危情况，供医生应急处理和进行治疗的依据。

各种监护仪是医疗保健领域非常重要的专业精密仪器，结合了高技术含量的监测技术和计算技术，是重要的医疗保健辅助性诊断设备。随着技术的发展，各种监护仪器逐渐向操控简单、监测精准、便携等趋势发展。

未来技术的发展，使监护仪器必然向功能集成化、轻便、易携带、网络信息化发展，使健康信息的监控全方位拓展。

已有的便携式监护设备一般都是独立的心电监测或者其它功能。此类心电监测仪器具有采集模块、触摸屏可视屏幕、监测运算模块等。通过集成的蓝牙模块实现无线化，可将采集设备获取的监测信息，本地存储或者转储到具有蓝牙接口的电脑中，再传入网络中分析、处理和分享数据等。

该技术的采集模块一般采用常规接触式导联，往往需要涂抹导电液体增加电极信号强度。而且，在蓝牙无线传输上，虽然使用了无线蓝牙技术，但通常只是利用蓝牙协议的文件传输功能，需要通过电脑等具有存储功能的协作设备转储文件之后，再进行网络化传输。该技术的协作设备不具有随身携带的通用性，所以监护设备的移动范围有限。而且该技术和产品的监测功能单一。

中华人民共和国国家知识产权局于2006年12月27日公开了公开号为CN1883393A的专利文献，名称是蓝牙无线心音、呼吸音听诊监护装置，其由听诊监护仪和接收仪两部分组成，监护仪由探头、指示灯模块、滤波模块、微控制器、光电隔离模块、蓝牙发送模块、电源模块组成，接收仪由蓝牙接收模块、PC机、蓝牙耳机组成。此方案仍然是利用了蓝牙协议的文件传输功能，使用时无法脱离PC机，被监护人只可以在小范围内移动，活动区域受到极大的限制。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的监护设备不具有随身携带的通用性、被监护人活动区域受限的技术问题，提供一种可以脱离PC机、具有较强便携性、扩大被监护人活动范围的基于蓝牙的实时采集处理和传输的移动监护装置。

本发明针对上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种基于蓝牙的实时采集处理和传输的移动监护装置，包括采集模块、处理模块和蓝牙转发模块，所述采集模块与所述处理模块连接，所述处理模块包括第一蓝牙收发芯片，所述蓝牙转发模块包括第二蓝牙收发芯片和无线模块，所述无线模块为WIFI模块和/或移动通信模块。

采集模块采集人体生理数据并传递给处理模块，处理模块将数据打包以后通过蓝牙信号发送给蓝牙转发模块，蓝牙转发模块通过WIFI或者通讯网络将人体生理数据发送到监控端。移动通信模块可以是支持GSM网络、CDMA网络或其他网络的通信模块。蓝牙转发模块为同时支持蓝牙和其他通讯网络的设备，不需要有强大的运算、处理、存储功能，体积可以做得很小，也可以是手机、PDA等常用设备。被监护人在蓝牙转发模块的帮助下可以极大地扩展移动范围，便携性强。一个监控端可以同时接受多个蓝牙转发模块发送过来的信号，提高监控效率，节省人力资源。数据从采集到传输到监控端的过程中没有存储的过程，实时性强。

作为优选，所述采集模块包括导电纤维。

导电纤维可以直接与人体接触，而不需要涂抹导电液体来增加电极信号强度。

作为优选，所述处理模块还包括依次连接的第一滤波放大电路、第一级放大电路、第二级放大电路、第三级放大电路、第四级放大电路和CPU，所述CPU与所述第一蓝牙收发芯片连接；所述第一级放大电路为带通滤波电路，第二级放大电路为陷波电路，第四级放大电路为电压跟随电路，CPU包括模数转换电路，所述导电纤维与所述第一滤波放大电路连接，导电纤维还通过二级滤波放大电路与第一滤波放大电路连接。第一蓝牙收发芯片具有数据处理封装能力。

心电信号先经过滤波和微信号放大器，而右腿驱动的三导联方式起到降低噪声干扰，提高信噪比功效。放大后的信号依次通过第一级放大电路——带通滤波，通带频率0.1~100Hz，第二级放大电路——陷波电路，消除干扰波，第三级放大电路放大信号强度，第四级放大电路起到电压跟随作用，缓冲电压变化。然后，数据进入主CPU的AD，转化为心电数字信号并进行报文封装，再送入第一蓝牙收发芯片进行发送。

作为优选，所述采集模块包括体温传感器。

体温传感器用于采集人体温度。

作为优选，所述处理模块还包括第二滤波放大电路和调理及放大电路，所述体温传感器依次连接第二滤波放大电路和调理及放大电路，所述调理及放大电路与所述CPU连接。

温度信号先经过微信号放大电路，再进入传感器调理电路，电压跟随缓冲电压的变化，校正信号，获得温度电压信号，计算获得对应温度数值，送入处理模块封装。

作为优选，所述采集模块还包括数字加速度计和陀螺仪，所述数字加速度计和所述陀螺仪分别与所述CPU连接。

数字加速度计和陀螺仪监测运动状态，产生对应状态的数字信号，并送入处理模块，通过运动状态检测算法处理后，送入蓝牙转发模块。通过数字加速度计和陀螺仪可以监控被监护人的运动状态，当发生摔倒、掉落等情况后可以让监护人第一时间发现并进行救护。

本发明通过非常普及并同时支持蓝牙和WiFi的设备（比如手机、Pad，WiFi Hub等）为载体，将心电和温度以及运动状态等数据转发到网络中，从而实现健康信息的网络化分享，完成对客户健康信息的存储、分析和诊断。

本发明带来的实质性效果是，通过导电纤维接触人体，无需涂抹导电液体，实现无创方式采集人体信息数据。再通过处理算法结构化数据，然后利用蓝牙协议构建局域网络接入模式发送数据。本发明使用集成度高的CPU+蓝牙模块进行嵌入式开发，使采集设备体积大幅缩小，安全无创，可穿戴式监护，满足长时间的应用。采用通用的蓝牙标准协议，可作为其他蓝牙传输系统的采集装置。

附图说明

图1是本发明的一种电路框图；

图2是本发明的一种采集模块和处理模块的电路框图；

图3是本发明的一种局域网接入方式数据模型；

图4是本发明的一种蓝牙转发的LAN访问模型的数据的流程图；

图中：1、采集模块，2、处理模块，3、蓝牙转发模块，4、监控端，5、网络，101、导电纤维，102、体温传感器，103、数字加速度计，104、陀螺仪，201、第一滤波放大电路，202、第一级放大电路，203、第二级放大电路，204、第三级放大电路，205、第四级放大电路，206、CPU，207、第一蓝牙收发芯片，208、二级滤波放大电路，209，第二滤波放大电路，210、调理及放大电路。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本实施例的一种基于蓝牙的实时采集处理和传输的移动监护装置，如图1所示，包括采集模块1、处理模块2和蓝牙转发模块3，蓝牙转发模块3通过网络5与监控端4连接。

如图2所示，采集模块1包括导电纤维101、体温传感器102、数字加速度计103和陀螺仪104。处理模块2包括第一滤波放大电路201、第一级放大电路202、第二级放大电路203、第三级放大电路204、第四级放大电路205、CPU206、第一蓝牙收发芯片207、二级滤波放大电路208、第二滤波放大电路209和调理及放大电路210。

导电纤维101、第一滤波放大电路201、第一级放大电路202、第二级放大电路203、第三级放大电路204、第四级放大电路205、CPU206和第一蓝牙收发芯片207依次连接。导电纤维101还通过二级滤波放大电路208与第一滤波放大电路201连接。

体温传感器102依次连接第二滤波放大电路209和调理及放大电路210，调理及放大电路210与CPU连接。数字加速度计103和陀螺仪104分别与CPU连接。

采集模块借鉴标准三导联模式，通过导电纤维接触人体，获取人体电位信息。采集设备使用STM32F10x系列芯片提供蓝牙功能，ADXL系列芯片和陀螺仪提供运动状态检测功能，并以此为核心的嵌入式开发。

采集时，多点导电纤维将人体电信号传入电极，通过多级放大电路，进入采样AD，电信号转为数字信号，再进行接口化封装处理，送入蓝牙转发模块。转发模块通过WIFI网络或者移动通讯网络无线接入网络，实现数据的实时传输和分享。

心电信号先经过滤波和微信号放大器，而右腿驱动的三导联方式起到降低噪声干扰，提高信噪比功效。放大后的信号依次通过第一级放大电路——带通滤波，通带频率0.1~100Hz，第二级放大电路——陷波电路，消除干扰波，第三级放大电路放大信号强度，第四级放大电路起到电压跟随作用，缓冲电压变化。然后，数据进入主CPU的AD，转化为心电数字信号并封装，再送入第一蓝牙收发芯片进行发送。

数字加速度计和陀螺仪监测运动状态，产生对应状态的数字信号，并送入处理模块，通过运动状态检测算法处理后，送入第一蓝牙收发芯片。

CPU根据获取的健康信息数据精度要求，定义了10bit作为RAW数据的精度。同时，也定义了5个字节的报文头信息，包括报文命令字2字节、报文长度2字节等。根据业务和芯片处理能力，结合网络性能，使用合适的报文头长度。处理模块设置报文头信息，包括长度、数据类型、终端产品类型、电池电压、数据有效位、加密等业务信息，然后与数据信息流一起打包，通过第一蓝牙收发芯片送入蓝牙转发模块。

蓝牙协议的局域网接入和数据转发可采用蓝牙的局域网接入点（LAP）方式实现：

如图3所示，LAN访问时，蓝牙模块在初始化过程中，使用RFCOMM建立了无线连接。采集处理过的数据流通过无线接入时。构建成TCP/IP网络架构，数据处理模块的数据封装成合格的TCP/IP报文，进入WIFI的LAN中，从而实现数据传输，在转发指令时，还可通过AT协议发送控制指令，增加数据流的可控性。

蓝牙转发的LAN访问模型的数据流程如图4所示。

本发明的蓝牙接入和数据转发过程除了上述的局域网常见接入方式——局域网接入点（LAP），还有个人局域网（PAN）和拨号网络配置文件（DUN）等模式接入的方式实现局域网接入。

本实施例的基于蓝牙的实时采集处理和传输的移动监护装置实现了无创接触式采集，集成了心电、温度和运动状态监测等多种功能，并使监测设备的体积大幅度减小。传输时的协作载体常见，可实现移动穿戴式监护。而且采集终端可以作为其他蓝牙接口系统的标准化输入设备。本方案处理后的数据位短小，信息丰富，空间利用率高，可扩展性强。

本方案为实时的移动检测设备，利用通用的蓝牙模块和协议，能充分利用蓝牙手机、Pad、Hub、电脑等常规设备作为桥，接入无线网络，实时转发数据进行监护，无需物理转储再转发的繁琐。数据分享和传输更方便快捷。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了采集模块、蓝牙转发模块等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims

1. 一种基于蓝牙的实时采集处理和传输的移动监护装置，其特征在于，包括采集模块、处理模块和蓝牙转发模块，所述采集模块与所述处理模块连接，所述处理模块包括第一蓝牙收发芯片，所述蓝牙转发模块包括第二蓝牙收发芯片和无线模块，所述无线模块为WIFI模块和/或移动通信模块。

2.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙的实时采集处理和传输的移动监护装置，其特征在于，所述采集模块包括导电纤维。

3.根据权利要求2所述的一种基于蓝牙的实时采集处理和传输的移动监护装置，其特征在于，所述处理模块还包括依次连接的第一滤波放大电路、第一级放大电路、第二级放大电路、第三级放大电路、第四级放大电路和CPU，所述CPU与所述第一蓝牙收发芯片连接；所述第一级放大电路为带通滤波电路，第二级放大电路为陷波电路，第四级放大电路为电压跟随电路，CPU包括模数转换电路，所述导电纤维与所述第一滤波放大电路连接，导电纤维还通过二级滤波放大电路与第一滤波放大电路连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于蓝牙的实时采集处理和传输的移动监护装置，其特征在于，所述采集模块包括体温传感器。

5.根据权利要求4所述的一种基于蓝牙的实时采集处理和传输的移动监护装置，其特征在于，所述处理模块还包括第二滤波放大电路和调理及放大电路，所述体温传感器依次连接第二滤波放大电路和调理及放大电路，所述调理及放大电路与所述CPU连接。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的一种基于蓝牙的实时采集处理和传输的移动监护装置，其特征在于，所述采集模块还包括数字加速度计和陀螺仪，所述数字加速度计和所述陀螺仪分别与所述CPU连接。