CN103300927B - 人机数据交换及数据库管理的新生儿监护床 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种人机数据交换及数据库管理的新生儿监护床，包括：数据采集模块、数据通信与显示模块、电机驱动单元、电池管理模块和处理运算单元；所述数据采集模块连接处理运算单元，所述数据采集模块将采集的新生儿体征数据传输到处理运算单元进行运算处理；所述数据通信与显示模块连接处理运算单元，所述数据通信与显示模块用于传输用户指令，以及将处理运算单元所处理运算的体征数据进行相应的显示；所述电机驱动单元连接处理运算单元，所述电机驱动单元根据处理运算单元发出的指令对监护床的高低和俯仰角度进行调节；所述电池管理模块连接处理运算单元，所述电池管理模块通过处理运算单元进行电池管理。

Description

人机数据交换及数据库管理的新生儿监护床

技术领域

本发明涉及医疗设备领域，尤其涉及一种人机数据交换及数据库管理的新生儿监护床。

背景技术

现有的新生儿床仅仅作为新生儿出生时的一个临时睡觉的地方，仅仅是一个床而已；目前市场上比较新颖的新生儿床增加了升降和前倾功能，且上述功能为手动气簧升降方式。实物如图1所示。压力传感器实现称重技术、接触式体温探头实现新生儿体温的采集、接触式脉搏传感器、接触式血氧探头及黄疸检测模块。利用ARM9嵌入式系统实现数据采集及控制并实现数据交换；利用24位高速A/D转换芯片实现体重的采集；并在床上采用4.3吋TFT高速液晶显示屏进行数据显示及波形描述并实现人机交换。

由中央服务器实现数据的交换，主要用于新生儿监护床与人机对话设备（PC机、平板电脑、智能手机等）之间的数据交换。通过公司自主研发的安卓系统新生儿监护床控制软件和PC机新生儿床控制软件，并通过物联网技术的数据协议实现了人机对话设备与中央服务器之间的数据交换；中央服务器与新生儿监护床之间采用无线（2.4G工频）数据交换方式集中统一管理。

现有技术中所存在的技术问题是：

1、气簧实现床体前倾、不能实现升降，如图1所示，

气簧是本次(床)动力的关键，气簧名为气动弹簧，原理是：其内部由弹簧和密闭容器活塞以及漏气孔组成，在释放气体时由漏气孔决定了弹簧弹出时的速度，弹力的大小决定了气簧推出时的力，即不均匀也不线性。所以在进行前倾时，选用弹力过大的气簧造成在升降过程中出现抖动现象，且不利于控制；弹力过小则达不到前倾所需要的力，需人工助力辅助完成该功能。

缺陷：新生儿本身是需要呵护的对象，在其躺在床上熟睡的时候，如果需要其前倾，如采用上述方式，其弊端（抖动、力非线性、前倾位置控制不方便且不到位）有可能将新生儿重睡梦中惊醒，或者因气簧选用的力过大，突然前倾加速造成新生儿从床上翻出去的可能，造成不必要的医疗事故。

2、该新生儿床不存在任何监护功能，没有相关的体征采集（体温、体重、脉搏、血氧饱和度、黄疸）系统功能、不能完成参数预设报警、数据交换、新生儿数据库管理等。

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，特别创新地提出了一种人机数据交换及数据库管理的新生儿监护床。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种人机数据交换及数据库管理的新生儿监护床，包括：数据采集模块、数据通信与显示模块、电机驱动单元、电池管理模块和处理运算单元；

所述数据采集模块连接处理运算单元，所述数据采集模块将采集的新生儿体征数据传输到处理运算单元进行运算处理；

所述数据通信与显示模块连接处理运算单元，所述数据通信与显示模块用于传输用户指令，以及将处理运算单元所处理运算的体征数据进行相应的显示；

所述电机驱动单元连接处理运算单元，所述电机驱动单元根据处理运算单元发出的指令对监护床的高低和俯仰角度进行调节；

所述电池管理模块连接处理运算单元，所述电池管理模块通过处理运算单元进行电池管理。

上述技术方案的有益效果为：电动方式实现了新生儿床的整体升降及前倾功能，便于对床体任意角度及高度的控制；并采用PWM方式实现电机的驱动，动作平稳且线性。数据的交换是新生儿监护床一直都没解决的一大难题，物联网技术的出现，将为这一难题找到了技术核心，医院的各种监护、检测、治疗等设备需要数据交换时必须借助于预埋的网线，通过自带的PC机软件实现对各自公司产品的数据收集分析管理等；没有统一的格式，收发方式等等。物联网技术实现了设备与设备之间、设备与PC机之间、设备与移动设备（平板电脑、智能终端设备）之间快捷的数据交换，实现对设备控制、数据管理、操控等等。将物联网技术运用于产品中，完成的无线方式的点对点、点对多点的数据交换。实现新生儿档案的建立、出院报告的输出、在院期间各种监测参数曲线绘制、报警参数的设定、床体动作（前倾以及俯仰角度、高低位置升降）操控。

所述的人机数据交换及数据库管理的新生儿监护床，优选的，所述处理运算单元包括：第一处理器和第二处理器；所述第一处理器和第二处理器通过串口连接进行数据交互，

所述第一处理器连接数据采集模块，所述第一处理器对数据采集模块所采集的数据进行处理；

所述第二处理器分别连接数据通信与显示模块、电机驱动单元、电池管理模块，所述第二处理器用于管理控制数据通信与显示模块，控制电机驱动单元，以及电池管理模块。

上述技术方案的有益效果为：第一处理器和第二处理器共同工作，能够实现数据采集模块、数据通信与显示模块、电机驱动单元、电池管理模块其分别协同工作，提高数据采集的效率，使监护床更高效的运行。

所述的人机数据交换及数据库管理的新生儿监护床，优选的，所述数据采集模块包括：体温传感器、脉搏传感器、血氧传感驱动器和黄疸传感器；

所述处理运算单元分别连接体温传感器、脉搏传感器、血氧传感驱动器和黄疸传感器，所述处理运算单元用于接收体温传感器、脉搏传感器、血氧传感驱动器和黄疸传感器所检测的数据并进行处理运算。

上述技术方案的有益效果为：体温监测便于医护人员及家长实时观察孩子的体温情况，不但节约了医护人员的繁琐事务（体温巡检，老式的水银体温计）和孩子对水银体温计的敏感，而且便于医护人员第一时间知道新生儿的体温情况，防止因延时发现而造成的医疗事故。体重监测便于对新生儿的初始体重的精确测量，实时监测新生儿体重变化情况，实时监测新生儿体液的导入导出情况，并绘制成体重曲线生成出院报告；便于医护人员的临床分析以及精准用药等。脉搏的监测实现了新生儿床的监护功能“零”的革命性变革；突破需重症监护室才能完成的监护，为家长节约费用及时间。黄疸的监测是集监测于一体的床的另一特色，省掉繁琐的设备以及连接线缆。

所述的人机数据交换及数据库管理的新生儿监护床，优选的，所述电池管理模块包括：充电控制单元和电池保护单元；所述充电控制单元包括：充电控制器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一电容、晶体管和二极管；

所述第一电阻第一端连接外部电源，第一电阻第二端分别连接充电控制器电流感应负极、电流限制极和所述晶体管发射极，所述晶体管基极连接所述充电控制器的驱动器漏极，所述晶体管集电极连接二极管正极，所述二极管负极连接电池保护单元，所述充电控制器电源正极和电流感应正极连接外部电源，所述充电控制器电流感应输出端连接过载终端，所述充电控制器接地端接地，所述充电控制器的驱动器源极连接第二电阻第一端,第二电阻第二端接地，所述第一电容第一端连接充电控制器补偿极，所述第一电容第二端连接第二电阻第二端，所述第三电阻第一端连接晶体管集电极，所述第三电阻第二端连接充电控制器三相偏置极，所述第四电阻第一端连接充电极，第四电阻第二端连接电池保护单元，所述第四电阻第一端还连接第六电阻第一端，所述第五电阻第一端连接充电控制器电压感应极，所述第五电阻第一端还连接第六电阻第二端，所述第五电阻第二端连接充电控制器状态级别控制极，所述第七电阻第一端连接第六电阻第二端，所述第七电阻第二端接地。

上述技术方案的有益效果为：所述充电控制单元为密封式铅酸电池充电控制IC，芯片整合必要的电路，只需要必须的少数外部元件配置，即可提供铅酸电池充电所需的控制与检测功能，并由最佳化的充电参数控制，确保电池的使用寿命与工作效能。

所述的人机数据交换及数据库管理的新生儿监护床，优选的，所述电池保护单元包括：电压转换器、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻和第十六电阻；

所述第八电阻第一端连接所述二极管负极，所述第八电阻第二端连接电压转换器第一输入端正极，所述第九电阻第一端连接第八电阻第二端，所述第九电阻第一端还连接电压转换器第二输入端正极，所述第九电阻第二端接地，所述第十电阻第一端连接电压转换器第一输入端负极，所述第十电阻第一端还连接第十一电阻第一端，所述第十一电阻第二端连接第九电阻第二端，所述电压转换器接地端连接第十一电阻第二端，所述第十二电阻第一端连接第十电阻第二端，所述第十二电阻第二端连接电压转换器电源输入端，所述第十二电阻第二端还连接第十四电阻第一端，所述第十三电阻第一端连接电压转换器第一输出端，所述第十四电阻第二端连接电压转换器第二输入端负极，所述第十四电阻第二端还连接第十五电阻第一端，所述第十五电阻第二端接地，所述第十六电阻第一端连接电压转换器第二输出端。

上述技术方案的有益效果为：所述电池保护单元当电池电压低于12V的时候，CPU检测到电压转换器的“7”脚电压变动，通过校验该引脚确实发生了电压变化，立即由CPU提供报警信号，通过无线或有线协议上传到显示屏以及上位机，并通过声光的方式提醒使用者，该设备需要充电；若因使用者未及时充电或该设备处于正常放电（设备为使用），当电压降至报警电压，在CPU确定是有效报警信号后，系统直接切断系统电源，设备立即处于停用状态，当充电达到一定电压时，系统将自动开启，电池保护单元完成了电池的充放电过程，又解决了电池的保护，防止因电池过放电而损坏电池导致设备不能正常运行。

所述的人机数据交换及数据库管理的新生儿监护床，优选的，所述血氧传感驱动器包括：第十七电阻、第十八电阻、第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管和第六晶体管；

所述第一晶体管集电极连接第十七电阻第一端，所述第十七电阻第二端连接第十八电阻第一端，所述第一晶体管发射极接地，所述第一晶体管基极连接血样检测红光驱动信号源，所述第二晶体管集电极连接第十八电阻第二端，所述第二晶体管发射极接地，所述第二晶体管基极连接血样检测红外光驱动信号源，所述第三晶体管集电极连接血样检测红光输出源，所述第三晶体管发射极接地，所述第三晶体管基极连接所述第一晶体管集电极，所述第二晶体管集电极还分别连接第四晶体管和第六晶体管基极，所述第四晶体管发射极接地，所述第四晶体管集电极连接血样检测红外光输出源，所述第五晶体管基极连接第一晶体管集电极，所述第五晶体管集电极连接血样检测红光输出源，所述第六晶体管发射极连接第五晶体管发射极，所述第六晶体管集电极连接血样检测红外光输出源。

上述技术方案的有益效果为：所述血氧传感驱动器采用两路发光管交替发光采集脉搏波信号，有效的控制两路发光管交替发光，可以提高脉搏波检测的准确度。在进行脉搏波检测时，由处理运算单元周期性的产生控制信号，REN,IREN，使红、红外光管交替发光，周期性控制信号的产生。当组织中的血液流量发生变化时，通过组织的光强也会发生变化。这种变化被两路光信号调制后由送入处理运算单元。

所述的人机数据交换及数据库管理的新生儿监护床，优选的，所述黄疸传感器包括：同轴光纤探头、二向分光片、滤光片和光检测电路；

所述同轴光纤探头设置二向分光片和滤光片，所述二向分光片将照射皮肤反射光分成两道光束，并经过滤光片滤光得到蓝光和绿光，所述同轴光纤探头连接光检测电路，将所述滤光得到蓝光和绿光通过光检测电路进行检测，光检测电路连接第一处理器，所述第一处理器用于进行数据处理，经过计算得到信号的时间差，从而计算出血清中胆红素的浓度值。

上述技术方案的有益效果为：所述黄疸传感器经过光照射皮肤的反射光由二向分光镜分成两道光束，并分别经过蓝光和绿光的滤光片滤光后得到蓝光和绿光，其光强在衰减区域与时间成指数关系。两束光经光电传感器后转换为电压信号，经异或运算后进入STM32单片机进行数据处理，经过计算得到两电信号的时间差，从而通过公式计算出血清中胆红素的浓度值。

所述的人机数据交换及数据库管理的新生儿监护床，优选的，还包括：称重单元，所述称重单元连接处理运算单元，所述称重单元检测新生儿身体重量数据，通过处理运算单元发送给数据通信与显示模块显示给用户。

上述技术方案的有益效果为：所述称重单元能够准确称重新生儿体重数据，并根据新生儿体重数据对新生儿健康状况进行相应判断。

所述的人机数据交换及数据库管理的新生儿监护床，优选的，所述电机驱动单元包括：电机驱动器和静音电动推杆，所述电机驱动器分别连接处理运算单元和静音电动推杆，通过处理运算单元向电机驱动器发出指令，对静音电动推杆进行俯仰角和高低位置的调节。

上述技术方案的有益效果为：所述电机驱动单元的电动方式实现了新生儿床的整体升降及前倾功能，便于对床体任意角度及高度的控制；并采用PWM方式实现电机的驱动，动作平稳且线性。

所述的人机数据交换及数据库管理的新生儿监护床，优选的，所述静音电动推杆为两个静音电动推杆，分别为俯仰角度静音电动推杆和高低静音电动推杆，所述俯仰角度静音电动推杆和高低静音电动推杆分别连接电机驱动器，所述电机驱动器对俯仰角度静音电动推杆和高低静音电动推杆分别对监护床进行电动调节。

上述技术方案的有益效果为：所述静音电动推杆为两个静音电动推杆分别对俯仰角度静音电动推杆和高低静音电动推杆分别对监护床进行电动调节，从而实现对监护床的调节。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.电动方式实现了新生儿床的电动整体升降及前倾功能，便于对床体任意角度及高度的控制；并采用PWM方式实现电机的驱动，动作平稳且线性。

2.体温监测便于医护人员及家长实时观察孩子的体温情况，不但节约了医护人员的繁琐事务（体温巡检，老式的水银体温计）和孩子对水银体温计的敏感，而且可以通过软件设定的方式设置体温上下限报警，便于医护人员第一时间知道新生儿的体温情况，防止延时发现造成的医疗事故。

3.体重监测便于对新生儿的初始体重的精确测量，实时监测新生儿体重变化情况，实时监测新生儿体液的导入导出情况，并绘制成体重曲线生成出院报告；便于医护人员的临床分析以及精准用药等。

4.脉搏的监测实现了新生儿床的监护功能“零”的革命性变革；突破需重症监护室才能完成的监护，为家长节约费用及时间。

5.黄疸的监测是集监测于一体的床的另一特色，省掉繁琐的设备以及连接线缆。

6.物联网技术的运用是该产品的另一大亮点。

数据的交换是医院一直都没解决的一大难题，物联网技术的出现，将为这一难题找到了技术核心，医院的各种监护、检测、治疗等设备需要数据交换时必须借助于预埋的网线，通过公司自带的PC机软件实现对各自公司产品的数据收集分析管理等；没有统一的格式，收发方式等等。物联网技术实现了设备与设备之间、设备与PC机之间、设备与移动设备（平板电脑、智能终端设备）之间快捷的数据交换，实现对设备控制、数据管理、操控等等。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是现有技术中新生儿监护床示意图；

图2是本发明的人机数据交换及数据库管理的新生儿监护床电路连接示意图；

图3是本发明的人机数据交换及数据库管理的新生儿监护床充电控制器电路图；

图4是本发明的人机数据交换及数据库管理的新生儿监护床电池保护单元电路图；

图5是本发明的人机数据交换及数据库管理的新生儿监护床血氧传感驱动器电路图；

图6是本发明的人机数据交换及数据库管理的新生儿监护床黄疸传感器电路图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

1.电动方式实现了新生儿床的电动整体升降及前倾功能，便于对床体任意角度及高度的控制；并采用PWM方式实现电机的驱动，动作平稳且线性。

2.体温监测便于医护人员及家长实时观察孩子的体温情况，不但节约了医护人员的繁琐事务（体温巡检，老式的水银体温计）和孩子对水银体温计的敏感，而且可以通过软件设定的方式设置体温上下限报警，便于医护人员第一时间知道新生儿的体温情况，防止因延时发现而造成的医疗事故。

3.体重监测便于对新生儿的初始体重的精确测量，实时监测新生儿体重变化情况，实时监测新生儿体液的导入导出情况，并绘制成体重曲线生成出院报告；便于医护人员的临床分析以及精准用药等。

4.脉搏的监测实现了新生儿床的监护功能“零”的革命性变革；突破需重症监护室才能完成的监护，为家长节约费用及时间。

5.黄疸的监测是集监测于一体的床的另一特色，省掉繁琐的设备以及连接线缆。

6.物联网技术的运用是该产品的另一大亮点；

数据的交换是医院一直都没解决的一大难题，物联网技术的出现，将为这一难题找到了技术核心，医院的各种监护、检测、治疗等设备需要数据交换时必须借助于预埋的网线，通过公司自带的PC机软件实现对各自公司产品的数据收集分析管理等；没有统一的格式，收发方式等等。物联网技术实现了设备与设备之间、设备与PC机之间、设备与移动设备（平板电脑、智能终端设备）之间快捷的数据交换，实现对设备控制、数据管理、操控等等。

本产品就是将物联网技术运用于产品中，完成的无线方式的点对点、点对多的数据交换。实现新生儿档案的建立、出院报告的输出、在院期间各种监测参数曲线绘制、报警参数的设定、床体动作（前倾、升降）操控、定时提醒、呼叫提醒等等功能。

如图2所示，本发明公开一种人机数据交换及数据库管理的新生儿监护床，包括：数据采集模块、数据通信与显示模块、电机驱动单元、电池管理模块和处理运算单元；所述数据采集模块为：体温传感器、脉搏传感器、血氧传感驱动器和黄疸传感器；其中处理运算单元为第一处理器CPU1和第二处理器CPU2；

所述处理运算单元分别连接体温传感器、脉搏传感器、血氧传感驱动器和黄疸传感器，所述处理运算单元用于接收体温传感器、脉搏传感器、血氧传感驱动器和黄疸传感器所检测的数据并进行处理运算。

所述数据采集模块连接处理运算单元，所述数据采集模块将采集的新生儿体征数据传输到处理运算单元进行运算处理；

所述数据通信与显示模块连接处理运算单元，所述数据通信与显示模块用于传输用户指令，以及将处理运算单元所处理运算的体征数据进行相应的显示；其中数据通信与显示模块为显示器、PC机、平板电脑和智能手机等，通过PC机、平板电脑和智能手机进行数据输入，发送给处理运算单元进行处理运算，PC机、平板电脑和智能手机将数据发送给服务器通过无线方式与处理运算单元进行无线数据传输；通过处理运算单元运算后的数据通过显示器进行数据显示；

所述电机驱动单元连接处理运算单元，所述电机驱动单元根据处理运算单元发出的指令对监护床的高低和俯仰角度进行调节；

所述电池管理模块连接处理运算单元，所述电池管理模块通过处理运算单元进行电池管理。

所述电机驱动单元包括：电机驱动器和静音电动推杆，所述电机驱动器分别连接处理运算单元和静音电动推杆，通过处理运算单元向电机驱动器发出指令，对静音电动推杆进行俯仰角和高低位置的调节。

1.数据交换

服务器与处理运算单元的数据交换，以及处理运算单元中第一处理器和第二处理器之间的数据交换，其所采用基于Zigbee协议进行无线数据传输，具有低功耗，强处理能力的性能，通信频段采用的是全球免费频段，2.405GHz～2.483GHz，支持点对点、星形网络、树状网络。产品中采用的是发射功率为+20dBm，在空旷处通信距离1000～1500米，在有阻挡的情况下，经过长期的系统试验，满足产品的设计要求。可与单片机进行串口连接，将串口数据通过无线的方式传送出去。Zigbee协议支持自组网，最大可容纳254个节点，满足产品组网设计。

2.称重传感器

称重传感器使用AD7799芯片以及若干电容相互连接，构成称重传感器一个整体，其连接方式为本领域技术人员都能知晓的方式，以高精度压敏电阻检测细微压力变化转换成电信号，以实现数据的采集。主要参数：数字模块分辨率：60000码；额定输出：20000码；数据刷新率：50次/秒；综合精度：0.02%F.S。称重传感器的基本原理如图

使用平均滤波器对于减少随机白噪声的效果很好，并且仍然保持陡峭的阶跃响应。该设计的软件采用滑动平均算法。滤波器使用M点的滑动平均窗。滑动平均滤波器通过对输入信号上的若干点取平均，得到每个点的输出信号。以公式表示即为：

$y\left[i\right]=\frac{1}{M}\underset{j=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}x[i+j]$

3电池管理部分

如图3所示，第一电阻第一端连接外部电源，第一电阻第二端分别连接充电控制器电流感应负极、电流限制极和所述晶体管发射极，所述晶体管基极连接所述充电控制器的驱动器漏极，所述晶体管集电极连接二极管正极，所述二极管负极连接电池保护单元，所述充电控制器电源正极和电流感应正极连接外部电源，所述充电控制器电流感应输出端连接过载终端，所述充电控制器接地端接地，所述充电控制器的驱动器源极连接第二电阻第一端,第二电阻第二端接地，所述第一电容第一端连接充电控制器补偿极，所述第一电容第二端连接第二电阻第二端，所述第三电阻第一端连接晶体管集电极，所述第三电阻第二端连接充电控制器三相偏置极，所述第四电阻第一端连接充电极，第四电阻第二端连接电池保护单元，所述第四电阻第一端还连接第六电阻第一端，所述第五电阻第一端连接充电控制器电压感应极，所述第五电阻第一端还连接第六电阻第二端，所述第五电阻第二端连接充电控制器状态级别控制极，所述充电控制器状态级别控制极还连接外部处理运算单元StateCHK引脚，相当于单片机状态引脚，其连接方式为本领域技术人员都能知晓的，所述第七电阻第一端连接第六电阻第二端，所述第七电阻第二端接地，电源指示极连接外部指示灯，过载指示极连接外部过载指示灯。充电控制单元中充电控制器为UC3906，为密封式铅酸电池充电控制IC，芯片整合必要的电路，只需要必须的少数外部元件配置，即可提供铅酸电池充电所需的控制与检测功能，并由最佳化的充电参数控制，确保电池的使用寿命与工作效能。该芯片对电池充电分为四个阶段：1.涓流充电，充电刚开始阶段，IC输出一微小恒定电流，可避免因蓄电池反接而造成回路短路；2.大电流充电，在充电上升到一定阶段，外部晶体管输出大电流至蓄电池，方便快速将电池的电量充满；3.过充电，在完成大电流充电阶段，即电池电量达到95%，进入过充电状态，便于元器件的保护以及对电池的保护；4.浮动充电，此状态时，电池充电过程近乎完成，当电池接上负载而放点后，充电器将直接提供电源输出，而电池电压势必下降，当电压下降到90%时，充电模式重新设定回涓流充电阶段，重新执行新的充电循环程序，浮充过程对于延长电池寿命是有必要的，即保证电池的充防点过程，又保护电池不以大电流放电而损坏。

如图4所示，所述第八电阻第一端连接所述二极管负极，所述第八电阻第二端连接电压转换器第一输入端正极，所述第九电阻第一端连接第八电阻第二端，所述第九电阻第一端还连接电压转换器第二输入端正极，所述第九电阻第二端接地，所述第十电阻第一端连接电压转换器第一输入端负极，所述第十电阻第一端还连接第十一电阻第一端，所述第十一电阻第二端连接第九电阻第二端，所述电压转换器接地端连接第十一电阻第二端，所述第十二电阻第一端连接第十电阻第二端，所述第十二电阻第二端连接电压转换器电源输入端，所述第十二电阻第二端还连接第十四电阻第一端，所述第十三电阻第一端连接电压转换器第一输出端，所述第十三电阻第二端连接电池隔离端BAT CUT，所述第十四电阻第二端连接电压转换器第二输入端负极，所述第十四电阻第二端还连接第十五电阻第一端，所述第十五电阻第二端接地，所述第十六电阻第一端连接电压转换器第二输出端。所述电压转换器为LM293，其连接方式为本领域技术人员都能知晓的。当电池电压低于12V的时候，CPU检测到电压转换器的“7”脚电压变动，通过校验该引脚确实发生了电压变化，立即由CPU提供报警信号，通过无线或有限协议上传到显示屏以及上位机，并通过声光的方式提醒使用者，该设备需要充电；若因使用者未即使充电或该设备处于正常放电（设备为使用），当电压降至10.82V，在CPU确定是有效报警信号后，系统直接切断外部电源，设备立即处于停用状态，当充电达到一定电压（10.82V）时，系统将自动开启。

电池管理系统完成了电池的充放电过程，又解决了电池的保护，防止因电池过放电而损坏电池导致设备不能正常运行。

4血氧传感驱动器，如图5所示，第一晶体管集电极连接第十七电阻第一端，所述第十七电阻第二端连接第十八电阻第一端，所述第一晶体管发射极接地，所述第一晶体管基极连接血样检测红光驱动信号源，所述第二晶体管集电极连接第十八电阻第二端，所述第二晶体管发射极接地，所述第二晶体管基极连接血样检测红外光驱动信号源，所述第三晶体管集电极连接血样检测红光输出源，所述第三晶体管发射极接地，所述第三晶体管基极连接所述第一晶体管集电极，所述第二晶体管集电极还分别连接第四晶体管和第六晶体管基极，所述第四晶体管发射极接地，所述第四晶体管集电极连接血样检测红外光输出源，所述第五晶体管基极连接第一晶体管集电极，所述第五晶体管集电极连接血样检测红光输出源，所述第六晶体管发射极连接第五晶体管发射极，所述第六晶体管集电极连接血样检测红外光输出源。

REN，表示红光驱动信号

IREN，表示红外光驱动信号

RED，表示红光；

IRED，表示红外光。

血氧传感驱动器电路采用两路发光管交替发光采集脉搏波信号，有效的控制两路发光管交替发光，可以提高脉搏波检测的准确度。在进行脉搏波检测时，由单片机周期性的产生控制信号，REN,IREN，使红、红外光管交替发光，周期性控制信号的产生。

当组织中的血液流量发生变化时，通过组织的光强也会发生变化。这种变化被两路光信号调制后由光电二极管接收并转化为电压信号，送入后一级脉搏波检测模块。

该部分主要包括前置放大电路、高通滤波器、二阶巴特沃兹低通滤波器和陷波器电路。

5数据放大及滤波部分

前置放大电路采用低功耗、高精度仪表放大器AD623作为前置放大的核心器件。在仪表放大器AD623两个输入端之间接一个电容，再用两个电阻一起构成一个差动低通滤波器，如图所示。在本电路设计中采用差动方式连接电容带来的附加作用是，可以降低共模电容的不平衡，有助于高频共模抑制。

由于需要的是脉搏波信号的交流分量，在模数转换之前削弱其直流分量，需要加一个高通滤波器。高通滤波器截止频率fc=1/2∏RC=0.95Hz。

为了消除高频干扰，在电路中设计了一个二阶巴特沃兹低通滤波器。

一个二阶低通滤波器包含两个RC支路，即将二阶高通滤波器的R与C对换位置，即可构成二阶低通滤波器。其二阶低通滤波器的截至频率为fc=1/2∏RC=23.4Hz。

陷波器的作用是消除工频干扰，其输出部分即为采集到的脉搏波信号，经过电容滤波送至单片机内部的12位AD进行数据处理。

6体温采集部分

体温探头采用的是NTC热敏电阻，温度随电阻值的减小而增高，在电路设计中采用串联分压电路，采集体温探头两端的电压送至单片机的12位AD，分压电阻采用的0.1%的金属膜电阻，基准电压源采用的是基于AD1582B的2.5V电源，AD1582B基准电压源的精度达到0.08%,满足12位AD的采样需要。

7黄疸检测部分，如图6所示，新生儿监护床设置有同轴光纤探头，所述同轴光纤探头设置二向分光片和滤光片，所述二向分光片将照射皮肤反射光分成两道光束，并经过蓝光和绿光滤光片滤光得到蓝光和绿光，所述同轴光纤探头连接光检测电路，将所述滤光得到蓝光和绿光通过光检测电路进行检测，光检测电路连接第一处理器，所述第一处理器用于进行数据处理，经过计算得到信号的时间差，从而计算出血清中胆红素的浓度值。

光照射皮肤的反射光由二向分光镜分成两道光束，并分别经过蓝光和绿光的滤光片滤光后得到蓝光和绿光，其光强在衰减区域与时间成指数关系。两束光经光电传感器后转换为电压信号，经异或运算后进入STM32单片机进行数据处理，经过计算得到两电信号的时间差，从而通过公式计算出血清中胆红素的浓度值。

本技术方案所实现的技术效果为：

1.解决由手动升降和前倾所带来的繁琐工作以及执行过程中所存在的风险，动作平稳、线性；彻底解放了医护人员的劳动强度，提高效率，电动方式实现了新生儿床的整体升降及前倾功能，便于对床体任意角度及高度的控制；并采用PWM方式实现电机的驱动，动作平稳且线性。数据的交换是新生儿监护床一直都没解决的一大难题，物联网技术的出现，将为这一难题找到了技术核心，医院的各种监护、检测、治疗等设备需要数据交换时必须借助于预埋的网线，通过自带的PC机软件实现对各自公司产品的数据收集分析管理等；没有统一的格式，收发方式等等。物联网技术实现了设备与设备之间、设备与PC机之间、设备与移动设备（平板电脑、智能终端设备）之间快捷的数据交换，实现对设备控制、数据管理、操控等等。将物联网技术运用于产品中，完成的无线方式的点对点、点对多点的数据交换。实现新生儿档案的建立、出院报告的输出、在院期间各种监测参数曲线绘制、报警参数的设定、床体动作（前倾以及俯仰角度、高低位置升降）操控。

2.实现了该产品在本领域的一个空白，原产品无任何数据监测、报警设定、提醒设定、数据库管理、出院报表等。

3.外观整体性，克服了钢架是结构的不稳定性，且易生锈等缺点；本品采用ABS工程塑料以及铝合金型材，防锈防腐蚀，易移动等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种人机数据交换及数据库管理的新生儿监护床，其特征在于，包括：数据采集模块、数据通信与显示模块、电机驱动单元、电池管理模块和处理运算单元；

所述数据采集模块连接处理运算单元，所述数据采集模块将采集的新生儿体征数据传输到处理运算单元进行运算处理；

所述数据通信与显示模块连接处理运算单元，所述数据通信与显示模块用于传输用户指令，以及将处理运算单元所处理运算的体征数据进行相应的显示；

所述电机驱动单元连接处理运算单元，所述电机驱动单元根据处理运算单元发出的指令对监护床的高低和俯仰角度进行调节；

所述电池管理模块连接处理运算单元，所述电池管理模块通过处理运算单元进行电池管理；

所述处理运算单元包括：第一处理器和第二处理器；所述第一处理器和第二处理器通过串口连接进行数据交互，

所述第一处理器连接数据采集模块，所述第一处理器对数据采集模块所采集的数据进行处理；

所述第二处理器分别连接数据通信与显示模块、电机驱动单元、电池管理模块，所述第二处理器用于管理控制数据通信与显示模块，控制电机驱动单元，以及电池管理模块；

所述电池管理模块包括：充电控制单元和电池保护单元；所述充电控制单元包括：充电控制器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一电容、晶体管和二极管；

所述第一电阻第一端连接外部电源，第一电阻第二端分别连接充电控制器电流感应负极、电流限制极和所述晶体管发射极，所述晶体管基极连接所述充电控制器的驱动器漏极，所述晶体管集电极连接二极管正极，所述二极管负极连接电池保护单元，所述充电控制器电源正极和电流感应正极连接外部电源，所述充电控制器接地端接地，所述充电控制器的驱动器源极连接第二电阻第一端,第二电阻第二端接地，所述第一电容第一端连接充电控制器补偿极，所述第一电容第二端连接第二电阻第二端，所述第三电阻第一端连接晶体管集电极，所述第三电阻第二端连接充电控制器三相偏置极，所述第四电阻第一端连接充电控制器充电极，第四电阻第二端连接电池保护单元，所述第四电阻第一端还连接第六电阻第一端，所述第五电阻第一端连接充电控制器电压感应极，所述第五电阻第一端还连接第六电阻第二端，所述第五电阻第二端连接充电控制器状态级别控制极，所述第七电阻第一端连接第六电阻第二端，所述第七电阻第二端接地。

2.根据权利要求1所述的人机数据交换及数据库管理的新生儿监护床，其特征在于，所述数据采集模块包括：体温传感器、脉搏传感器、血氧传感驱动器和黄疸传感器；

所述处理运算单元分别连接体温传感器、脉搏传感器、血氧传感驱动器和黄疸传感器，所述处理运算单元用于接收体温传感器、脉搏传感器、血氧传感驱动器和黄疸传感器所检测的数据并进行处理运算。

3.根据权利要求2所述的人机数据交换及数据库管理的新生儿监护床，其特征在于，所述电池保护单元包括：电压转换器、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻和第十六电阻；

所述第八电阻第一端连接所述二极管负极，所述第八电阻第二端连接电压转换器第一输入端正极，所述第九电阻第一端连接第八电阻第二端，所述第九电阻第一端还连接电压转换器第二输入端正极，所述第九电阻第二端接地，所述第十电阻第一端连接电压转换器第一输入端负极，所述第十电阻第一端还连接第十一电阻第一端，所述第十一电阻第二端连接第九电阻第二端，所述电压转换器接地端连接第十一电阻第二端，所述第十二电阻第一端连接第十电阻第二端，所述第十二电阻第二端连接电压转换器电源输入端，所述第十二电阻第二端还连接第十四电阻第一端，所述第十三电阻第一端连接电压转换器第一输出端，所述第十四电阻第二端连接电压转换器第二输入端负极，所述第十四电阻第二端还连接第十五电阻第一端，所述第十五电阻第二端接地，所述第十六电阻第一端连接电压转换器第二输出端。

4.根据权利要求3所述的人机数据交换及数据库管理的新生儿监护床，其特征在于，所述血氧传感驱动器包括：第十七电阻、第十八电阻、第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管和第六晶体管；

所述第一晶体管集电极连接第十七电阻第一端，所述第十七电阻第二端连接第十八电阻第一端，所述第一晶体管发射极接地，所述第一晶体管基极连接血样检测红光驱动信号源，所述第二晶体管集电极连接第十八电阻第二端，所述第二晶体管发射极接地，所述第二晶体管基极连接血样检测红外光驱动信号源，所述第三晶体管集电极连接血样检测红光输出源，所述第三晶体管发射极接地，所述第三晶体管基极连接所述第一晶体管集电极，所述第二晶体管集电极还分别连接第四晶体管和第六晶体管基极，所述第四晶体管发射极接地，所述第四晶体管集电极连接血样检测红外光输出源，所述第五晶体管基极连接第一晶体管集电极，所述第五晶体管集电极连接血样检测红光输出源，所述第六晶体管发射极连接第五晶体管发射极，所述第六晶体管集电极连接血样检测红外光输出源。

5.根据权利要求2所述的人机数据交换及数据库管理的新生儿监护床，其特征在于，所述黄疸传感器包括：同轴光纤探头、二向分光片、滤光片和光检测电路；

所述同轴光纤探头设置二向分光片和滤光片，所述二向分光片将照射皮肤反射光分成两道光束，并经过滤光片滤光得到蓝光和绿光，所述同轴光纤探头连接光检测电路，将所述滤光得到蓝光和绿光通过光检测电路进行检测，光检测电路连接第一处理器，所述第一处理器用于进行数据处理，经过计算得到信号的时间差，从而计算出血清中胆红素的浓度值。

6.根据权利要求1所述的人机数据交换及数据库管理的新生儿监护床，其特征在于，还包括：称重单元，所述称重单元连接处理运算单元，所述称重单元检测新生儿身体重量数据，通过处理运算单元发送给数据通信与显示模块显示给用户。

7.根据权利要求1所述的人机数据交换及数据库管理的新生儿监护床，其特征在于，所述电机驱动单元包括：电机驱动器和静音电动推杆，所述电机驱动器分别连接处理运算单元和静音电动推杆，通过处理运算单元向电机驱动器发出指令，对静音电动推杆进行俯仰角和高低位置的调节。

8.根据权利要求7所述的人机数据交换及数据库管理的新生儿监护床，其特征在于，所述静音电动推杆为两个静音电动推杆，分别为俯仰角度静音电动推杆和高低静音电动推杆，所述俯仰角度静音电动推杆和高低静音电动推杆分别连接电机驱动器，所述电机驱动器对监护床的俯仰角度静音电动推杆和高低静音电动推杆分别进行电动调节。