CN2688223Y - 多生理参数一体化测量电路 - Google Patents
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Abstract
一种多生理参数一体化测量电路，包括电源电路，心电、呼吸、体温、血压和血氧信号的模拟电路，以及数字处理电路，所述数字处理电路包括一个多路信号处理的模/数转换集成电路和一个微处理器集成电路，经所述模拟电路处理后各个生理参数的信号送模/数转换集成电路处理，转换后的数字信号由微处理器集成电路运算处理；所述微处理器集成电路通过一个串行通讯口与上位计算机进行通讯，并且所述模拟电路和模/数转换集成电路的工作过程受微处理器集成电路控制。同现有技术相比较，本一体化测量电路，可以简化硬件结构，降低成本和功耗，提高可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及测定人体生理参数的仪器，尤其涉及人体多种生理参数测量的监护仪。
背景技术
现有技术涉及的人体多种生理参数测量的监护仪，其内部电路结构通常采用按被测量参数划分，每一种参数的测量电路都包括：被测模拟信号处理电路、模/数转换、微处理器以及与上位计算机进行通讯的串行端口。这就造成了：上位计算机必须通过多个串口来实现各个参数的测量与处理，一方面增加了硬件成本，另一方面也使整个监护仪的可靠性降低。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处，而提出一种节省硬件成本、提高可靠性的多生理参数一体化测量电路。
本实用新型解决上述技术问题采用的技术方案是，设计制造一种多生理参数一体化测量电路，包括电源电路，心电、呼吸、体温、血压和血氧信号的模拟电路，以及数字处理电路，所述数字处理电路包括一个多路信号处理的模/数转换集成电路和一个微处理器集成电路，经所述模拟电路处理后各个生理参数的信号送模/数转换集成电路处理，转换后的数字信号由微处理器集成电路运算处理；所述微处理器集成电路通过一个串行通讯口与上位计算机进行通讯，并且所述模拟电路和模/数转换集成电路的工作过程受微处理器集成电路控制。
同现有技术相比较，本实用新型多生理参数一体化测量电路，可以简化硬件结构，降低成本和功耗，提高可靠性。
附图说明
图1为本实用新型多生理参数一体化测量电路实施例的原理框图。
图2为所述实施例中数字处理电路的原理框图。
图3为所述实施例中心电信号处理电路的原理框图。
图4为所述实施例中呼吸信号处理电路的原理框图。
图5为所述实施例中体温信号处理电路的原理框图。
图6A、6B为所述实施例中血压信号处理电路的原理框图。
图7为所述实施例中血氧信号处理电路的原理框图。
具体实施方式
以下结合附图所示之最佳实施例作进一步详述。
如图1所示多生理参数一体化测量电路，包括电源400，心电110、呼吸120、体温130、血压150和血氧信号140的模拟电路，以及数字处理电路，所述数字处理电路包括一个多路信号处理的模/数转换集成电路200和一个微处理器集成电路300，经所述模拟电路处理后各个生理参数的信号送模/数转换集成电路处200理，转换后的数字信号由微处理器集成电路300运算处理；所述微处理器集成电路300通过一个串行通讯口与上位计算机进行通讯，并且所述模拟电路和模/数转换集成电路200的工作过程受微处理器集成电路300控制。
如图1所示，该监护仪中还设有配合血压检测用的阀与泵500。
如图2所示，所述数字处理电路还包括：RAM存储器310、ROM存储器320、数/模转换电路330、可编程逻辑电路340以及阀与泵驱动电路350。根据采用的微处理器300的不同，所述RAM存储器310、ROM存储器320、数/模转换集成电路330和模/数转换集成电路200可以是微处理器300内部集成电路或外围扩展电路。
所述心电信号处理电路110，如图3所示，包括：输入缓冲级、差分放大级、高通滤波级、放大低通级，屏蔽与电容驱动、右腿驱动和导联脱落检测级。其中，输入缓冲级用以除颤保护，漏电流限流，提高电路的输入电阻与输出能力；导联脱落检测级通过三个比较器，检测出各个导联电极的连接状态；差分放大级用仪表放大器实现，放大倍数为10倍，用以将选择的导联信号进行参分放大；右腿驱动级用以减少输入导联上的共模信号；屏蔽与电容驱动用以提高共模电压的输入阻抗；高通滤波级实现0.05hz与0.5hz的高通滤波；放大低通级对信号进行放大，滤波，放大倍数为25倍，低通截止频率为130hz。
所述呼吸信号处理电路120，如图4所示，包括：信号调制放大电路、检波放大电路、滤波放大电路和电平平移电路；其中，振荡电路产生的70～80kHz信号加到RA，LL二导联上后，形成调幅放大的正弦信号，经过二极管的小信号检波放大后，再进行滤波放大，并进行电平平移后形成呼吸波信号送到A/D通道。
所述体温信号处理电路130，如图5所示，包括：受微处理器集成电路控制的信号选择开关、用以温度测量的放大器和低通与陷波电路，以及用以检测探头是否脱落的比较器和低通滤波电路。其中，模拟开关在微处理器的控制下，可选择温度传感器，校准电阻以及零位作为输入的采集信号，信号经过放大、滤波后送到A/D进行采样。同时，温度传感器信号送到比较器，比较的结果送到微处理器作为探头脱落信号。
所述血压信号处理电路150，包括：如图6A所示：用以测量袖带压和脉搏的压力传感器及驱动电路、差分放大、反向平移电路、隔直电容和放大平移电路；如图6B所示：用以过压保护的压力传感器及驱动电路、差分放大和比较器。所述微处理器集成电路控制气泵和放气阀的动作以配合该部分电路工作。其中，袖带压，脉搏检测电路，在驱动电路的作用下，传感器的输出，经过差分放大器的放大后输出袖带压信号，以及经过隔直电容及放大平移后，输出脉搏波信号；过压保护检测电路，传感器的输出，经过差分放大器的放大后，在模式信号控制下，经过比较器输出过压信号。
所述血氧信号处理电路140，如图7所示，包括：受所述微处理器集成电路控制的恒流源、信号切换开关、发可见光二极管和发红外光二极管、光敏三极管、电流/电压转换与放大、隔直后放大、采样保持和放大平移。该电路实现对血氧饱和度的检测，采用的是脉搏法。它是利用脉搏脉动过程中，组织周期性的充血情况，进行血氧检测的一种方法。在实际电路中，发光二极管所发红光的波长为660nm，所发红外光的波长为940nm。微处理器300通过模/数转换电路和受控恒流源电路来控制发光二极管的发光强度和发光时间，轮询地照射手指。因血液中HbO2(氧合血红蛋白)和Hb(血红蛋白)对红光与红外光的吸收率的不同，将影响其反射光强度，从而把HbO2和Hb比例的信息以脉冲幅度调制的方式，转换为电信号。通过微处理器中运行的控制程序，可以实现反馈控制：根据采样值，相应控制模/数转换电路的输出，来控制发光强度以及放大平移电路的平移值，使模/数转换电路采到的值处于适当的范围内。
上述各生理参数信号电路的输入/输出信号情况说明如下：
心电信号处理电路110，包括：来自微处理器的：滤波通道选择FLT和BANDCS、右腿驱动控制DR0和DR1、内部校准控制CAL_IN、用于选择输入RA、LA和LL信号中一路的控制DL0和DL1；送往模/数转换电路的测量信号ECG、测量同步信号PACE_DET；送给微处理器的导联LA、LL和RA脱落检测信号LA_OFF、LL_OFF和RA_OFF；送往呼吸信号处理电路的导联信号A_RA_IN和A_LL_IN。
呼吸信号处理电路120，包括：来自心电信号处理电路的导联信号A_RA_IN和A_LL_IN；送往模/数转换电路的测量信号RESP。
体温信号处理电路130，包括：来自微处理器的：体温模式选择MIXA和MIXB、自动增益控制AGI；来自测量探头的BIP；送往模/数转换电路的测量信号TEMP、测量同步信号TENSE。
血氧信号处理电路140，包括：来自微处理器的：放大平移控制OFFSET、恒流源控制DRIVE、发光二极管选择LEDCS0和LEDCS1、切换开关控制CAP_GND、隔离后放大倍数控制GAIN0和GAIN1、电容保持方式选择CAPCS和电阻保持方式选择RESCS；送往模/数转换电路的测量信号SIGNAL；送给微处理器探头检测信号PROBE_DET。
血压信号处理电路150，包括：来自微处理器的成人模式选择ADULT；来自测量探头的PORTI；送往模/数转换电路的脉搏测量信号PulseWave和袖带压CufPress；送给微处理器过压保护信号PROTECT。
采用本多生理参数一体化测量电路，上述所有测量信号电路和数字电路分布在一块印刷电路板中，相比现有技术的不同参数测量采用不同印刷电路板来实现，加上整个检测电路和上位计算机进行通讯只用一个串行口，而不是现有技术的不同参数测量通过不同的串行口进行通讯，可以大大节省硬件成本，而通过这种紧凑、简洁的系统设计，由于大大降低了器件之间的连接线，以及监护仪与上位计算机间连接电缆，又提高了监护仪的可靠性。
上述监护仪与上位计算机的通讯采用的RS232串口，也可以通过外加USB接口芯片或是选择本身支持USB接口的微处理器，实现与上位计算机的USB接口通讯。
采用本多生理参数一体化测量电路的监护仪，在实际的临床实验中试用，效果良好，工作稳定、可靠。
以上所述之最佳实施例意在具体说明本实用新型之设计思路：即在人体生理参数监护仪中采用多路参数检测电路共用一个CPU进行信号处理，以及通过一个串口与上位计算机进行通讯。本实用新型之实施，并不限于以上最佳实施例所公开的方式，凡基于本实用新型之设计思路，进行简单推演与替换，比如：采用不同于上面公开的具体电路来实现某一信号的测量，即便该具体电路比所公开之电路要好，也都属于本实用新型的实施。
本最佳实施例中电路所用主要元器件由以下清单列出。
| 集成电路名称 | 电路型号/厂家 |
| 微处理器 | s1c33209/日本EPSON公司 |
| 多通道A/D转换器 | MAX1290/美国MAXIM公司 |
| RAM存储器 | HYUNDAI71V18163 |
| ROM存储器 | Intel 28F800 |
| D/A转换器 | MAX5102 |
| 可编程逻辑 | Xilinx9536 |
Claims (10)
1.一种多生理参数一体化测量电路，包括电源电路，心电、呼吸、体温、血压和血氧信号的模拟电路，以及数字处理电路，其特征在于：
所述数字处理电路包括一个多路信号处理的模/数转换集成电路和一个微处理器集成电路，经所述模拟电路处理后各个生理参数的信号送模/数转换集成电路处理，转换后的数字信号由微处理器集成电路运算处理；所述微处理器集成电路通过一个串行通讯口与上位计算机进行通讯，并且所述模拟电路和模/数转换集成电路的工作过程受微处理器集成电路控制。
2.如权利要求1所述的多生理参数一体化测量电路，其特征在于：所述数字处理电路还包括配合所述微处理器集成电路工作的RAM存储器集成电路、ROM存储器集成电路和数/膜转换集成电路；根据采用的微处理器的不同，所述RAM、ROM、数/模转换集成电路和模/数转换集成电路可以是微处理器内部集成电路或外围扩展电路。
3.如权利要求2所述的多生理参数一体化测量电路，其特征在于：所述数字处理电路还包括配合所述微处理器集成电路工作的一可编程输入/输出逻辑集成电路。
4.如权利要求1至3中任一所述多生理参数一体化测量电路，其特征在于：所述模拟电路中关于心电信号的部分包括：输入缓冲级、差分放大级、高通滤波级、放大低通级，屏蔽与电容驱动、右腿驱动和导联脱落检测级；该部分电路的输入信号包括来自左臂、右臂和左腿导联的信号，来自微处理器的：滤波通道选择FLT和BANDCS、右腿驱动控制DR0和DR1、内部校准控制CAL_IN、用于选择输入RA、LA和LL信号中一路的控制DL0和DL1；其输出信号包括送往模/数转换电路的测量信号ECG、测量同步信号PACE_DET；送给微处理器的导联LA、LL和RA脱落检测信号LA_OFF、LL_OFF和RA_OFF；送往呼吸信号处理电路的导联信号A_RA_IN和A_LL_IN。
5.如权利要求1至3中任一所述多生理参数一体化测量电路，其特征在于：所述模拟电路中关于呼吸信号的部分包括：信号调制放大电路、检波放大电路、滤波放大电路和电平平移电路；该部分电路的输入信号包括来自来自心电信号处理电路的右臂和左腿导联的信号，其输出信号包括送往模/数转换电路的测量信号RESP。
6.如权利要求1至3中任一所述多生理参数一体化测量电路，其特征在于：所述模拟电路中关于体温信号的部分包括：受微处理器集成电路控制的信号选择开关、用以温度测量的放大器和低通与陷波电路，以及用以检测探头是否脱落的比较器和低通滤波电路；该部分电路的输入信号包括来自体温探头的信号；来自微处理器的：体温模式选择MIXA和MIXB、自动增益控制AGI；其输出信号包括送往模/数转换电路的测量信号TEMP、测量同步信号TENSE。
7.如权利要求1至3中任一所述多生理参数一体化测量电路，其特征在于：所述模拟电路中关于血压信号的部分包括：用以测量袖带压和脉搏的压力传感器及驱动电路、差分放大、反向平移电路、隔直电容和放大平移电路，用以过压保护的压力传感器及驱动电路、差分放大和比较器；所述微处理器集成电路控制气泵和放气阀的动作以配合该部分电路工作；该部分电路的输入信号包括来自探头的信号PORTI，来自微处理器的成人模式选择ADULT；其输出信号包括送往模/数转换电路的脉搏测量信号PulseWave和袖带压CufPress；送给微处理器过压保护信号PROTECT。
8.如权利要求1至3中任一所述多生理参数一体化测量电路，其特征在于：所述模拟电路中关于血氧信号的部分包括：受所述微处理器集成电路控制的恒流源、信号切换开关、发可见光二极管和发红外光二极管、光敏三极管、电流/电压转换与放大、隔直后放大、采样保持和放大平移；该部分电路的输入信号包括来自微处理器的：放大平移控制OFFSET、恒流源控制DRIVE、发光二极管选择LEDCS0和LEDCS1、切换开关控制CAP_GND、隔离后放大倍数控制GAIN0和GAIN1、电容保持方式选择CAPCS和电阻保持方式选择RESCS；其输出信号包括送往模/数转换电路的测量信号SIGNAL；送给微处理器探头检测信号PROBE_DET。
9.如权利要求1所述的多生理参数一体化测量电路，其特征在于：所述多路信号处理的模/数转换集成电路的型号为美国MAXIM公司的MAX1290。
10.如权利要求1所述的多生理参数一体化测量电路，其特征在于：所述微处理器集成电路的型号为日本EPSON公司的s1c33209。
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