CN107126197A - 可穿戴反射式血氧饱和度及超高精度体温测量装置 - Google Patents

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邹凌
古剑峰
吕继东
糜超
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Abstract

本发明公开了一种可穿戴人体血氧饱和度及高精度体温测量装置，所述测量装置主要用于检测血液中血氧饱和度的值和体温值，以辅助应用于测量脉搏值等。该测量装置包括CPU模块、血氧传感器模块、温度传感器模块、蓝牙模块、液晶模块和稳压模块。CPU模块用于处理血氧所转化的电信号和体温的二进制电平信号以及液晶显示控制和蓝牙发送控制，血氧传感器模块用于将人体的生物信号转化成电信号，温度传感器模块用于将人的体温信号转变为二进制电平信号。本测量装置实现了用反射式的方法测量血氧饱和度以及人体的脉搏值，同时也实现了用高精度的温度传感器测量体温，此测量装置是一个可靠且准确的检测系统。

Description

可穿戴反射式血氧饱和度及超高精度体温测量装置
技术领域
本测量装置涉及生物医学信号处理技术领域。
背景技术
人体组织细胞维持正常新陈代谢的氧是通过血液循环系统输送的，血氧饱和度(SpO2,blood oxygen saturation)是血液中被氧结合的氧合血红蛋白(HbO2)的容量占全部可结合的血红蛋白(Hb,hemoglobin)容量的百分比，即血液中血氧的浓度，它是呼吸循环的重要生理参数。通过连续或间断地监测血氧饱和度可以对人体携带氧的能力进行估计，同时，其又是判断人体呼吸系统、循环系统是否出现障碍或者周围环境是否缺氧的重要指标，在手术麻醉、监护室急救病房、病人运动和睡眠研究、以及慢性呼吸循环系统疾病患者的监控上都有着重要的作用。
目前，国内临床上血氧饱和度的监测都是通过生命体征参数监测仪来完成的。这种监测仪重量和体积稍大，不便携带，而且多为有线数据传输，给医生和患者的使用带来了很大的不便。本发明设计了一种可以夹在手指上进行测量的便携式无线脉搏血氧仪，随时监控人体的血氧指标。该血氧仪可以对人体的心率和血氧值进行计算，并实时显示脉搏波波形，测量的相关数据可以通过蓝牙发送到个人计算机进行存储或在必要时通过互联网发送到远端的医院工作站。
发明内容
本发明所述装置包括CPU模块、血氧传感器模块、温度传感器模块、蓝牙模块、液晶模块和稳压模块。CPU模块用于处理血氧所转化的电信号和体温的二进制电平信号以及液晶显示控制和蓝牙发送控制，血氧传感器模块用于将人体的生物信号转化成电信号，温度传感器模块用于将人的体温信号转变为二进制电平信号，液晶显示模块用于显示人体的生物学参数即血氧饱和度、体温和每秒脉搏跳动次数，蓝牙模块用于向上位机(手机或者电脑软件)发送生物学参数数据包，稳压模块用于稳定提供所需电压。
其中血氧采集方法选用的是反射式采集，与市面的透射式有所不同的是，反射式测量部位不再仅限于手指，耳垂，它可以实现人体的额头附近和手臂部分的血氧饱和度的测量。该模块采用的是高精度光源芯片AM2520ZGC09(包括RED,INFRARED)，以及光吸收芯片APDS-9008，配合硬件滤波、运放和抬升电路可件对人体的健康状况进行实时评估。
测量包括以下步骤：
Step1:将传感器置于被测部位(手指，耳垂，头部)，等待10秒钟，期间单片机控制光源切换，电信号被送至单片机的AD口，电平信号被送至IO口；
Step2:CPU对采集的AD信号进行数字滤波，并对数据进行相应的处理；
Step3:数据处理完成后CPU通过控制液晶屏将所测量值显示出来，或者通过蓝牙将其发送出去；
Step4:重复Setp1-Setp3,所测数值会持续刷新；
本发明的有益效果为:可以实现在人体多个部位进行无创测量血氧饱和度，减少病人的痛苦，而且装置轻巧，携带方便，方便进行实时监测。
附图说明
图1为人体血氧饱和度及高精度体温测量装置结构框图；
图2为程序流程图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的描述。
如图1所示，所述系统包括CPU模块、血氧传感器模块、温度传感器模块、蓝牙模块、液晶模块和稳压模块，具体的执行过程是将传感器置于被测部位(手指，耳垂，头部)，等待10秒钟，期间单片机控制光源切换，电信号被送至单片机的AD口，电平信号被送至IO口，CPU对采集的AD信号进行数字滤波，并对数据进行相应的处理，数据处理完成后CPU通过控制液晶屏将所测量值显示出来，或者通过蓝牙将其发送出去。
其中CPU内部进行如下处理(如图2所示)：
(1)初始化液晶屏，温度芯片，血氧饱和度传感器。
(2)通过AD采集红光数据，采集完成后，然后将红外光打开，关闭红光并进行温度采集。
(3)通过AD口采集红外光数据，采集完成后，进行数据分析，具体包括数字滤波，脉搏测量以及血氧饱和度测量，再进行温度测量。将测量所得的数据通过液晶屏显示出来，同时也通过蓝牙发送出去。

Claims (7)

1.一种人体血氧饱和度及高精度体温测量装置，其特征在于，所述系统CPU模块、血氧传感器模块、温度传感器模块、蓝牙模块、液晶模块和稳压模块。CPU模块用于处理血氧所转化的电信号和体温的二进制电平信号以及液晶显示控制和蓝牙发送控制，血氧传感器模块用于将人体的生物信号转化成电信号，温度传感器模块用于将人的体温信号转变为二进制电平信号，液晶显示模块用于显示人体的生物学参数即血氧饱和度、体温和每秒脉搏跳动次数，蓝牙模块用于向上位机(手机或者电脑软件)发送生物学参数数据包，稳压模块用于稳定提供所需电压。
2.如权利要求1所述的人体血氧饱和度及高精度体温测量装置，其特征在于，所述血氧传感器模块采用的是光源芯片AM2520ZGC09(包括RED,INFRARED)，以及光吸收芯片APDS-9008，再结合10HZ二阶低通滤波以及运放电路实现对人体血液透光信号的采集。
3.如权利要求1所述的人体血氧饱和度及高精度体温测量装置，其特征在于，所述的温度采集模块，采用的是高度集成的温度芯片TSIC506，该芯片的测量误差是+-0.1摄氏度。
4.如权利要求1所述的人体血氧饱和度及高精度体温测量装置，其特征在于，所述的CPU模块，采用的是具有10位AD和两个定时器的高度开源的控制芯片Arduino Pro mini,该模块主要负责对所采集的AD信号进行处理，以及通过IO口和外部中断控制温度芯片和液晶显示屏以及通过UART口连接蓝牙发送数据。
5.如权利要求1所述的人体血氧饱和度及高精度体温测量装置，其特征在于，所述的液晶显示屏，采用SPI协议进行控制，具有128*64的面阵，能够用来显示英文、中文和图片等。
6.如权利要求1所述的人体血氧饱和度及高精度体温测量装置，其特征在于，所述的蓝牙模块，采用的是HC-6无线串口通信模块，能够直接与控制芯片的RXD和TXD进行连接。
7.如权利要求1所述的人体血氧饱和度及高精度体温测量装置，其特征在于，测量包括以下步骤：
Step1:将传感器置于被测部位(手指，耳垂，头部)，等待10秒钟，期间单片机控制光源切换，电信号被送至单片机的AD口，电平信号被送至IO口；
Step2:CPU对采集的AD信号进行数字滤波，并对数据进行相应的处理；
Step3:数据处理完成后CPU通过控制液晶屏将所测量值显示出来，或者通过蓝牙将其发送出去；
Step4:重复Setp1-Setp3,所测数值会持续刷新。
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CN110115568A (zh) * 2019-03-19 2019-08-13 浙江大学山东工业技术研究院 一种基于智能手机的心率血氧仪

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