CN205230432U - 一种医疗电子工程实验箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种医疗电子工程实验箱，包括底板和集成在底板上的参数板、串口触摸屏、无线通讯模块、微控制器、调试接口和电源模块，所述参数板连接所述微控制器，用于采集人体生理参数信号；所述串口触摸屏连接所述微控制器，用于显示参数、接收外界输入的信号；所述无线通讯模块连接所述微控制器，用于接收所述微控制器输出的信号，并通过无线通讯方式传输到外界；所述微控制器用于对所述参数板、串口触摸屏、无线通讯模块进行控制；所述调试接口连接所述微控制器，用于对所述微控制器进行调试；所述电源模块用于对整个实验箱供电。本实用新型的医疗电子工程实验箱，可基于一套实验箱实现多种专业技术的锻炼学习。

Description

一种医疗电子工程实验箱

【技术领域】

本实用新型涉及一种供教学使用的医疗电子工程实验箱。

【背景技术】

医疗器械专业属于交叉性学科，符合该专业的实验平台需要涉及到医学、生物学、电子、计算机等专业的知识，而且要符合医疗器械安规要求，这样的教学实验平台非常稀少。

由于符合要求的医疗器械专业教学实验平台稀少，有些高校则将电子类或计算机类专业的实验平台引入到其教学中，这样通用性的教学平台就体现不出医疗器械专业的特色，学生因此也无法掌握医疗器械的专业知识，这样，无法到达有效的教学效果。

【实用新型内容】

本实用新型所要解决的技术问题是：弥补上述现有技术的不足，提出一种医疗电子工程实验箱，可基于一套实验箱实现多种专业技术的锻炼学习。

本实用新型的技术问题通过以下的技术方案予以解决：

一种医疗电子工程实验箱，包括底板和集成在底板上的参数板、串口触摸屏、无线通讯模块、微控制器、调试接口和电源模块，所述参数板连接所述微控制器，用于采集人体生理参数信号；所述串口触摸屏连接所述微控制器，用于显示参数、接收外界输入的信号；所述无线通讯模块连接所述微控制器，用于接收所述微控制器输出的信号，并通过无线通讯方式传输到外界；所述微控制器用于对所述参数板、串口触摸屏、无线通讯模块进行控制；所述调试接口连接所述微控制器，用于对所述微控制器进行调试；所述电源模块用于对整个实验箱供电。

本实用新型与现有技术对比的有益效果是：

本实用新型的医疗电子工程实验箱，以微控制器为核心，将参数板、串口触摸屏、无线通讯模块组成一个系统，无线通讯模块为与外部的手机交互提供基础，微控制器的串口为与外部的计算机交互提供基础，这样，既可以以参数板为数据源，学习其流向串口触摸屏，外部的计算机、手机的设计技术。也可以以外部的计算机、手机为数据源，学习流向串口触摸屏的设计技术。当然，也可以以串口触摸屏为数据源，学习流向计算机、手机的设计技术。因此，基于一套实验箱可帮助学生学习多种专业技术的锻炼学习，无需学生反复更换平台。此外，除串口触摸屏可作为实验箱的显示器件外，实验箱可连接外部的计算机和手机作为显示器件，这样也极大地增加了实验箱系统的灵活性。

【附图说明】

图1是本实用新型具体实施方式的实验箱的结构示意图；

图2是本实用新型具体实施方式的实验箱的具体实例结构示意图；

图3是本实用新型具体实施方式的实验箱的模块分布示意图；

图4是本实用新型具体实施方式的实验箱以参数板为数据源的数据流图；

图5是本实用新型具体实施方式的实验箱以计算机为数据源的数据流图；

图6是本实用新型具体实施方式的实验箱以手机为数据源的数据流图；

图7是本实用新型具体实施方式的实验箱以串口触摸屏为数据源的数据流图；

图8是本实用新型具体实施方式的实验箱涉及到的技术的辐射图。

【具体实施方式】

下面结合具体实施方式并对照附图对本实用新型做进一步详细说明。

如图1所示，为本具体实施方式的实验箱的结构示意图，实验箱包括参数板100、串口触摸屏200、无线通讯模块300、微控制器400、调试接口(图中未示出)和电源模块(图中未示出)。上述各模块均集成在实验箱的底板(图中未示出)上。

其中，参数板100连接微控制器400，用于采集人体生理参数信号。例如，心电信号、呼吸信号、血氧信号、体温信号、血压信号等。优选地，参数板与底板之间通过标准接口可插拔连接。这样，只要符合接口标准，就可以自行设计参数板，便于对实验箱的信号采集进行升级，从而保证实验箱与时俱进的特性。

串口触摸屏200连接微控制器400，用于显示参数、接收外界输入的信号。串口触摸屏200用于进行嵌入式人机交互，既可以显示一些参数如波形、数值，又可以用于各种参数的输入。

无线通讯模块300连接微控制器400，用于接收微控制器400输出的信号，并通过无线通讯方式传输到外界。无线通讯模块例如可为蓝牙模块，所述蓝牙模块用于对所述微控制器输出的串口电平进行转换，通过蓝牙技术传输到外界。还可为WiFi模块，则通过WiFi传输方式进行信号的传输通讯。通过无线通讯模块，微控制器可与外界的手机进行互联，有效将手机系统与本实验箱有机结合。

微控制器400用于对参数板100、串口触摸屏200、无线通讯模块300进行控制。微控制器作为整个实验箱的核心，连接着其他各个模块，是整个系统的枢纽。微控制器可通过串口与计算机相连，从而可有效将计算机与本实验箱有机结合。优选地，上述微控制器采用插拔式，这样学生就可以首先集中精力制作核心板，核心板只要符合接口要求，就可以插入到实验箱的底板进行实验。此外，微控制器采用插拔式，在底板不变的前提下，实验箱的使用者可以灵活更换微控制器。市面上的微控制器种类繁多，每种控制器都有其优点，使用者可以按照自己的需求选择一款合适的微控制器，安装在底板上，开展实验，这样就可以最大限度的增加实验箱的可扩展性。

调试接口连接微控制器400，用于对微控制器400进行调试。

电源模块用于对整个实验箱供电。

如图2和3所示，分别为实验箱的具体实例结构示意图和模块分布示意图。实验箱采用STM32系列的STM32F103VCT6核心板作为微控制器。其余各个模块如下：

A.7寸800*480液晶触摸屏，触摸屏为电阻式或电容式。该液晶触摸屏与STM32F103VCT6核心板的连接方式是通过串口连接。液晶触摸屏通过串口与核心板进行通讯，核心板上的参数可以通过串口上传至液晶触摸屏。通过触控，可以将指令由液晶触摸屏通过串口发送到核心板。

B.8位七段数码管，作为辅助显示模块，用于显示简单的数字和字符。

C.OLED显示屏，作为辅助显示模块，其分辨率为128*64，可以显示字符、字母、数字、汉字等。

D.LCD1602显示屏，作为辅助显示模块，可以显示16*2，合计32个字符，主要显示ASCII码，操作简单。

E.4位LED灯，作为辅助显示模块，可用于进行一些简单的指示。

F.心电信号参数板采集人体或人体生理参数模拟器的心电信号，通过串口发送到核心板，核心板通过串口可以显示在液晶触摸屏上，也可以通过蓝牙模块显示在手机上，还可以通过一键下载模块显示在PC上。上述人体生理参数模拟器是一种模拟人体生理参数如心电、呼吸、体温、血压、血氧的模拟器，通过采集人体生理参数类的信号，可以验证参数板的设计是否正确。

G.呼吸信号参数板采集人体或人体生理参数模拟器的呼吸信号，通过串口发送到核心板，核心板通过串口可以显示在液晶触摸屏上，也可以通过蓝牙模块显示在手机上，还可以通过一键下载模块显示在PC上。

H.血氧信号参数板采集人体或人体生理参数模拟器的血氧信号，通过串口发送到核心板，核心板通过串口可以显示在液晶触摸屏上，也可以通过蓝牙模块显示在手机上，还可以通过一键下载模块显示在PC上。

I.体温信号参数板采集人体或人体生理参数模拟器的体温信号，通过串口发送到核心板，核心板通过串口可以显示在液晶触摸屏上，也可以通过蓝牙模块显示在手机上，还可以通过一键下载模块显示在PC上。

J.血压信号参数板采集人体或人体生理参数模拟器的血压信号，通过串口发送到核心板，核心板通过串口可以显示在液晶触摸屏上，也可以通过蓝牙模块显示在手机上，还可以通过一键下载模块显示在PC上。

K.SWD调试接口用于连接ST-LINK调试器(ST公司研制的一种调试器)，这样就可以轻松对STM32单片机核心板进行调试。

L.一键下载模块，主要功能是将UART信号转换为USB信号，这样就可以与PC进行通讯，也可以用于下载程序。

M.4*4矩阵键盘，与核心板连接，可以作为输入。

N.4位独立按键，与核心板连接，可以作为输入。

O.2位拨位开关，与核心板连接，可以作为输入。

P.MIPI调试接口是一种高级调试接口。

Q.蓝牙模块，作为无线通讯模块，通过串口与核心板相连，这样借助于蓝牙模块，核心板可以与外界的一些拥有蓝牙的设备(例如手机)进行通讯。

R.温湿度模块，连接核心板，用于测量环境的温湿度。

S.语音模块，连接核心板，用于进行语音播报。

T.电源模块，用于给整个系统供电。实验箱是220V交流电输入，220V交流电通过电源模块转为12V，给电路板供电。

通过搭建上述模块结构，学生可掌握电路板设计焊接调试、微控制器技术、生理参数检测原理和协议。围绕这些基础技术，学生可学习面向过程程序设计、人机交互技术、面向对象程序设计、信号处理、数据结构和算法设计等技术，从而可以使用一个实验平台快速掌握以上各门技术。如下通过描述本具体实施方式的实验箱的数据流的流向图，说明通过实验箱学习串口触摸屏显示技术、面向对象程序设计技术等。

参见图4，以参数板为数据源的数据流图，参数板可以是心电、血氧、体温、呼吸和血压等参数的电路板，参数板通过传感器(心电电缆、血氧探头、体温探头、血压袖带等)与人体相连，也可以与人体生理参数模拟器相连，这样就可以采集到人体生理参数信号或者模拟器的信号。参数板采集到这些信号后，可以通过微控制器经串口转发至串口触摸屏，进行参数显示，标记为数据流①，也可以通过微控制器经无线通讯模块(例如TTL-蓝牙转换模块)转发至手机，进行参数显示，标记为数据流②，也可以通过为控制器经串口转发至计算机，进行参数显示，标记为数据流③。

电路板设计焊接调试技术、微控制器技术是三个数据流均涉及到的技术。此外，用户沿着数据流①，还可以掌握串口触摸屏显示技术；沿着数据流②，还可以掌握基于PC的面向对象程序设计技术；沿着数据流③，还可以掌握基于手机的面向对象程序设计技术。

参见图5，以计算机为数据源的数据流图，计算机上的数据是事先采集得到的，并且保存在数据库中。计算机上的人体生理参数模拟器根据用户的选择，将数据库中的某个参数通过串口发送给微控制器，经无线通讯模块(例如TTL-蓝牙转换模块)转发至手机，进行参数显示，标记为数据流④，经串口转发至串口触摸屏，进行参数显示，标记为数据流⑤。

基于计算机的面向对象程序设计和微控制器技术是两个数据流均涉及到的技术。用户沿着数据流④，还可以掌握基于手机的面向对象程序设计技术；沿着数据流⑤，还可以掌握串口触摸屏显示技术。

参见图6，以手机为数据源的数据流图，手机上的数据是事先采集得到的，并且保存在数据库中。手机上的人体生理参数模拟器根据用户的选择，将数据库中的某个参数通过无线通讯模块(例如TTL-蓝牙转换模块)发送给微控制器，再经串口转发至串口触摸屏，进行参数显示，标记为数据流⑥，经串口转发至计算机，进行参数显示，标记为数据流⑦。

基于手机的面向对象程序设计和微控制器技术是两个数据流均涉及到的技术。用户沿着数据流⑥，还可以掌握串口触摸屏显示技术；沿着数据流⑦，还可以掌握基于计算机的面向对象程序设计技术。

参见图7，由于串口触摸屏有一个SD卡存储器，卡上是事先采集得到的参数，这样串口触摸屏也可以作为一个数据源。串口触摸屏上的人体生理参数模拟器根据用户的选择，将SD卡中的某个参数通过串口发送给微控制器，再经过无线通讯模块(例如TTL-蓝牙转换模块)转发至手机，进行参数显示，标记为数据流⑧，经串口转发至计算机，进行参数显示，标记为数据流⑨。

串口触摸屏显示技术计和微控制器技术是两个数据流均涉及到的技术。用户沿着数据流⑧，还可以掌握基于手机的面向对象程序设计技术；沿着数据流⑨，还可以掌握基于计算机的面向对象程序设计技术。

如图8所示，为本具体实施方式的实验箱涉及到的技术，以及技术辐射图。本具体实施方式的实验箱涉及生理参数检测原理和协议，围绕着这两个技术，学生可以快速掌握电路板设计焊接调试、微控制器技术、面向过程程序设计、人机交互技术、面向对象程序设计、信号处理、数据结构和算法设计等技术。

本具体实施方式的实验箱综合了生理参数检测原理、协议、电路板设计焊接调试、微控制器技术、面向过程程序设计、人机交互技术、面向对象程序设计、信号处理、数据结构以及算法设计等多种技术，学生可以在一个实验箱上掌握上述多种技术。本实验箱引入了人体生理参数模块，包括心电参数板、血氧参数板、体温参数板、呼吸参数板和血压参数板，这样，学生就可以进行丰富的专业实践，不再拘泥于以往实验箱仅提供基础性实验模块，很少涉及专业性实验模块。实验箱引入了无线通讯技术，例如蓝牙技术，这样医疗电子工程实践实验箱就可以与手机进行交互，使得实验更加丰富。实验箱的底板、核心板以及参数板的设计均符合医疗器械安规设计，所以学生在使用该实验箱的时候不会存在安全上的影响，确保了实验教学的安全进行。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下做出若干替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种医疗电子工程实验箱，其特征在于：包括底板和集成在底板上的参数板、串口触摸屏、无线通讯模块、微控制器、调试接口和电源模块，所述参数板连接所述微控制器，用于采集人体生理参数信号；所述串口触摸屏连接所述微控制器，用于显示参数、接收外界输入的信号；所述无线通讯模块连接所述微控制器，用于接收所述微控制器输出的信号，并通过无线通讯方式传输到外界；所述微控制器用于对所述参数板、串口触摸屏、无线通讯模块进行控制；所述调试接口连接所述微控制器，用于对所述微控制器进行调试；所述电源模块用于对整个实验箱供电。

2.根据权利要求1所述的医疗电子工程实验箱，其特征在于：所述参数板包括心电信号参数板、呼吸信号参数板、血氧信号参数板、体温信号参数板、血压信号参数板中的一种或者多种。

3.根据权利要求1所述的医疗电子工程实验箱，其特征在于：所述无线通讯模块为蓝牙模块，所述蓝牙模块用于对所述微控制器输出的串口电平进行转换，通过蓝牙技术传输到外界。

4.根据权利要求1所述的医疗电子工程实验箱，其特征在于：所述微控制器为STM32系列的微控制器。

5.根据权利要求1所述的医疗电子工程实验箱，其特征在于：所述调试接口为SWD调试接口。

6.根据权利要求1所述的医疗电子工程实验箱，其特征在于：所述参数板与所述底板之间可插拔连接。

7.根据权利要求1所述的医疗电子工程实验箱，其特征在于：所述微控制器与所述底板之间可插拔连接。

8.根据权利要求1所述的医疗电子工程实验箱，其特征在于：所述实验箱还包括8位七段数码管、OLED、LCD中的一种或者多种，用于进行辅助的显示。

9.根据权利要求1所述的医疗电子工程实验箱，其特征在于：所述实验箱还包括温湿度模块，所述温湿度模块连接所述微控制器，用于监测环境中的温湿度。

10.根据权利要求1所述的医疗电子工程实验箱，其特征在于：所述实验箱还包括语音模块，所述语音模块连接所述微控制器，用于进行语音播报。