人體生理參數(shù)監(jiān)測裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種人體生理參數(shù)監(jiān)測裝置,它包括分別用于采集并處理不同人體生理信號的相應(yīng)的采集處理模塊、通信模塊和中央控制模塊，還可以包括用戶操作裝置、生理參數(shù)指示裝置和存儲模塊,所述采集處理模塊、通信模塊、用戶操作裝置、生理參數(shù)指示裝置和存儲模塊分別與所述中央控制模塊相連。中央控制模塊接收通信模塊或者用戶操作裝置發(fā)送來的控制命令，控制采集處理模塊進行相應(yīng)的人體生理參數(shù)的監(jiān)測，并通過通信模塊將人體生理參數(shù)數(shù)據(jù)發(fā)送至上一級監(jiān)護設(shè)備中，中央控制模塊可以接通或者斷開各采集處理模塊和通信模塊的電源。上述各模塊集成在一塊電路板上，具有體積小、功耗低的特點。
【專利說明】人體生理參數(shù)監(jiān)測裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種用于人體生理參數(shù)監(jiān)測的裝置，屬于人體生理健康監(jiān)測領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]人體生理參數(shù)監(jiān)測裝置是一種用于檢測病患的生理參數(shù)，并可與已知的標(biāo)準(zhǔn)生理參數(shù)指標(biāo)進行比較，可顯示可視化測量結(jié)果并提供報警指示的裝置或系統(tǒng)。生理參數(shù)監(jiān)護裝置可測量包括如心電、呼吸、無創(chuàng)血壓、血氧飽和度、脈搏、體溫等的一種或幾種生理參數(shù)。[0003]現(xiàn)有的生理參數(shù)監(jiān)測設(shè)備，在用于監(jiān)測多種生理參數(shù)時，往往采用同一個生理信號處理單元來處理采集的到的生理信號而得到多種生理參數(shù)，由于對各種生理參數(shù)進行監(jiān)測需要各自不同的生理信號傳感器、生理信號調(diào)理單元和生理信號采樣單元，當(dāng)僅需要監(jiān)測部分的生理參數(shù)時，無法關(guān)閉唯一的生理信號處理單元和其他不需要工作的用于監(jiān)測其他生理參數(shù)生理信號傳感器、生理信號調(diào)理單元和生理信號采樣單元，這樣會增加整個監(jiān)測裝置的功耗，使得充電次數(shù)頻繁，當(dāng)監(jiān)測裝置用于移動式監(jiān)護、便攜式監(jiān)護時，會降低裝置的工作時間，影響裝置的使用效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種新的人體生理參數(shù)監(jiān)測裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的部分或全部缺陷。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是:
本發(fā)明人體生理參數(shù)監(jiān)測裝置包括一個以上采集處理模塊、通信模塊和中央控制模塊，各所述采集處理模塊、通信模塊分別與所述中央控制模塊相連，各所述采集處理模塊分別用于采集不同的人體生理信號并將它們轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的人體生理參數(shù)；
各所述采集處理模塊包括生理信號傳感器、生理信號調(diào)理單元、生理信號采樣單元和生理信號處理單元，其中，
生理信號傳感器用于采集相應(yīng)的人體生理信號，并將人體生理信號轉(zhuǎn)化為初始電信號后傳遞給生理信號調(diào)理單元；
生理信號調(diào)理單元用于對接收到的所述初始電信號進行信號調(diào)理，然后將經(jīng)過信號調(diào)理后的電信號傳遞給生理信號采樣單元，所述信號調(diào)理是指根據(jù)所述初始電信號的類型相應(yīng)地進行濾波、放大、整形中的一種或幾種處理；
生理信號采樣單元用于將接收到的經(jīng)過信號調(diào)理后的電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后發(fā)送給生理信號處理單元；
生理信號處理單元用于接收來自各生理信號采樣單元的數(shù)字信號；并且，在接收到來自中央控制模塊的開始對相應(yīng)的人體生理參數(shù)進行監(jiān)測的第一控制命令后，將所接收到的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為該人體生理參數(shù)數(shù)據(jù)并發(fā)送給中央控制模塊；在接收到來自中央控制模塊的停止對該人體生理參數(shù)進行監(jiān)測的第二控制命令后，停止將所接收到的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為該人體生理參數(shù)數(shù)據(jù)；
所述中央控制模塊用于接收通信模塊發(fā)送來的控制命令，所述控制命令包括與各人體生理參數(shù)對應(yīng)的第一控制命令和第二控制命令；當(dāng)中央控制模塊接收到第一控制命令時，接通相應(yīng)的采集處理模塊的電源，并向相應(yīng)的生理信號處理單元發(fā)送對應(yīng)的第一控制命令；當(dāng)中央控制模塊接收到第二控制命令時，向相應(yīng)的生理信號處理單元發(fā)送對應(yīng)的第二控制命令，并斷開相應(yīng)的采集處理模塊的電源；所述中央控制模塊還用于接收各生理信號處理單元發(fā)送來的人體生理參數(shù)數(shù)據(jù)，并將接收到的人體生理參數(shù)數(shù)據(jù)發(fā)送給所述通信模塊；
所述通信模塊用于接收中央控制模塊發(fā)送來的人體生理參數(shù)數(shù)據(jù)，并將接收到的人體生理參數(shù)數(shù)據(jù)發(fā)送給上一級監(jiān)護設(shè)備；并且，所述通信模塊還接收上一級監(jiān)護設(shè)備發(fā)送來的所述控制命令，并將所述控制命令發(fā)送給所述中央控制模塊。
[0006]進一步地，本發(fā)明還包括與中央控制模塊連接的生理參數(shù)指示裝置。
[0007]進一步地，本發(fā)明還包括與中央控制模塊連接的用戶操作裝置。
[0008]進一步地，本發(fā)明所述通信模塊通過有線通信和/或無線通信的方式與上一級監(jiān)護設(shè)備進行通信。
[0009]進一步地，本發(fā)明還包括與中央控制模塊相連的存儲模塊，所述存儲模塊用于接收并存儲中央控制模塊發(fā)送來的人體生理參數(shù)數(shù)據(jù)。
[0010]進一步地，本發(fā)明 所監(jiān)測的人體生理參數(shù)為心電波形、心率、呼吸波波形、呼吸率、血氧飽和度、脈搏、血壓、體溫中的一種或幾種。
[0011]進一步地，本發(fā)明中的一個采集處理模塊所轉(zhuǎn)換的人體生理參數(shù)為血壓時，該采集處理模塊還包括氣泵和氣閥，所述氣泵和氣閥同時與該采集處理模塊中的生理參數(shù)處理單元電連接，所述氣泵和氣閥同時與該采集處理模塊中的生理信號傳感器連通。
[0012]進一步地，本發(fā)明各所述采集處理模塊、通信模塊和中央控制模塊集成在同一塊電路板上。
[0013]進一步地，本發(fā)明各所述采集處理模塊、通信模塊和中央控制模塊集成在同一塊電路板上，所述氣泵和氣閥嵌入到所述電路板內(nèi)并且貫穿電路板。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
(I)本發(fā)明的各個采集處理模塊可以實現(xiàn)相互獨立的工作，可以方便地根據(jù)監(jiān)測需要而接通所需工作的采集處理模塊的電源，關(guān)閉不需要工作的采集處理模塊的電源，大大增加了監(jiān)測裝置的工作方式的靈活性，并最大程度地降低監(jiān)測裝置的電源消耗，從而使本發(fā)明人體生理參數(shù)監(jiān)測裝置功耗更低、連續(xù)工作時間更長。
[0015](2)本發(fā)明無論是將各采集處理模塊、通信模塊、中央控制模塊等部分全部集成在同一塊電路板上，還進一步將監(jiān)測血壓所需的氣泵、氣閥嵌入到電路板內(nèi)，均減小了本發(fā)明人體生理參數(shù)監(jiān)護裝置的體積，使得本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)便攜式、手持式。
[0016](3)本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)所存在的監(jiān)護設(shè)備中的采集處理模塊的電源無法被單獨地接通或斷開，功率消耗較大，體積較大，通訊方式單一等缺陷，本發(fā)明中的各采集處理模塊的電源可被中央控制模塊單獨的接通或斷開，中央控制模塊可以單獨控制各采集處理模塊開始進行監(jiān)測或停止進行監(jiān)測，此外，本發(fā)明功耗低，具有生理參數(shù)處理、存儲能力，并且具有通信能力且通信方式可選擇，以及具有人機交互操作能力?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的一種實施方式的結(jié)構(gòu)框圖；
圖2是本發(fā)明的采集處理模塊的結(jié)構(gòu)框圖；
圖3是本發(fā)明的通信模塊與中央控制模塊和上一級監(jiān)護設(shè)備的連接示意圖；
圖4是本發(fā)明用于進行血壓測量時所需的氣泵、氣閥嵌入到電路板的裝配示意圖；
圖5是本發(fā)明人體生理參數(shù)監(jiān)測裝置的一種實施方式的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖和具體實施例進一步詳細說明本發(fā)明的人體生理參數(shù)監(jiān)測裝置。
[0019]需要說明的是，以下僅是為方便說明而以同時監(jiān)測心電圖波形、心率、呼吸波波形、呼吸率、血壓、脈搏、血氧飽和度、體溫等常見的人體生理參數(shù)為例，事實上，本發(fā)明裝置可以監(jiān)測的人體生理參數(shù)并不僅限于此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)具體的需求將本發(fā)明用于監(jiān)測更多的人體生理參數(shù)。當(dāng)然，本發(fā)明裝置也可以僅用于監(jiān)測更少的、甚至僅監(jiān)測一種人體生理參數(shù)。
[0020]各種不同的人體生理參數(shù)來自于人體相應(yīng)的生理信號，在本發(fā)明中，每個采集處理模塊采集一種生理信號并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的人體生理參數(shù)。
[0021]圖1所示的人體生理參數(shù)監(jiān)測裝置由分別用于采集并處理不同人體生理信號的相應(yīng)的采集處理模塊(101，102，103，104，105)、生理參數(shù)指示裝置106、用戶操作裝置107、通信模塊108、存儲模塊110和中央控制模塊109組成。其中，心電圖波形和心率采集處理模塊101、呼吸波波形和呼吸率采集處理模塊102、血壓采集處理模塊103、脈搏和血氧飽和度采集處理模塊104、體溫采集處理模塊105、生理參數(shù)指示裝置106、用戶操作裝置107、通信模塊108和存儲模塊110分別與中央控制模塊109相連接，并與中央控制模塊109集成在同一塊電路板上。
[0022]在圖1所示的實施例中，心電圖波形和心率采集處理模塊101采集人體體表的心電信號并進行處理后得到心電圖波形和心率，呼吸波波形和呼吸率采集處理模塊102采集人體胸腔表面的阻抗變化信號并進行處理后得到呼吸波波形和呼吸率，血壓由血壓采集處理模塊103采集人體上臂在被施加一定的壓力時得到的脈搏波信號并進行處理后得到，脈搏和血氧飽和度采集處理模塊104采集人體指端隨脈搏搏動而產(chǎn)生的對特定波長的光線吸收率的變化信號并進行處理后得到脈搏和血氧飽和度，體溫由體溫采集處理模塊105采集人體體表溫度變化信號并進行采集處理后得到。
[0023]中央控制模塊109用于控制本發(fā)明人體生理參數(shù)監(jiān)測裝置的工作，具體如下: 中央控制模塊109接收通信模塊108發(fā)送來的控制命令，所述控制命令包括開始對相
應(yīng)的人體生理參數(shù)進行監(jiān)測的第一控制命令和停止對該人體生理參數(shù)進行監(jiān)測的第二控制命令。第一控制命令和第二控制命令由上一級監(jiān)護設(shè)備通過通信模塊108向中央控制模塊109發(fā)送。
[0024]當(dāng)接收到開始對某一種或某幾種人體生理參數(shù)進行監(jiān)測的第一控制命令時，中央控制模塊109打開用于獲取這些人體生理參數(shù)的采集處理模塊的電源開關(guān)，使相應(yīng)的采集處理模塊開始通電，并向這些采集處理模塊中的生理參數(shù)處理單元發(fā)送第一控制命令。當(dāng)接收到停止對某一種或某幾種人體生理參數(shù)進行監(jiān)測的第二控制命令時，中央控制模塊109向用于獲取這些人體生理參數(shù)的采集處理模塊中的生理參數(shù)處理單元發(fā)送第二控制命令，并斷開相應(yīng)的采集處理模塊的電源。中央控制模塊109可以采用控制電源開關(guān)的方式來接通或斷開各采集處理模塊的101、102、103、104、105的電源，所述電源開關(guān)可選擇TI公司的TPS22922型負(fù)載開關(guān)。
[0025]中央控制模塊109還接收各生理信號處理單元發(fā)送來的人體生理參數(shù)數(shù)據(jù)，并將接收到的人體生理參數(shù)數(shù)據(jù)發(fā)送給通信模塊108。中央控制模塊109與各采集處理模塊101、102、103、104、105之間可采用串行通信的方式進行通信，不同的采集處理模塊分別通過不同的串行通信接口與中央控制模塊109建立串行通信連接，中央控制模塊109通過各串行通信接口將其接收到的控制命令發(fā)送給各采集處理模塊，并接收各采集處理模塊通過各串行通信接口發(fā)送來的人體生理參數(shù)數(shù)據(jù)。中央控制模塊109可使用具有串行通信能力和I/O 口控制能力的微處理器(MCU)，例如，可使用TI公司的MSP430系列單片機。
[0026]中央控制模塊109控制通信模塊108與上一級監(jiān)護設(shè)備進行通信，當(dāng)中央控制模塊109接收到各采集處理模塊101、102、103、104、105發(fā)送來的人體生理參數(shù)數(shù)據(jù)時，將接收到的人體生理參數(shù)數(shù)據(jù)發(fā)送給通信模塊108，再由通信模塊108轉(zhuǎn)發(fā)給上一級監(jiān)護設(shè)備。上一級監(jiān)護設(shè)備是指與本發(fā)明人體生理參數(shù)監(jiān)測裝置相連的其他監(jiān)護設(shè)備，上一級監(jiān)護設(shè)備可以接收、解析本發(fā)明的通信模塊108發(fā)送過來的人體生理參數(shù)數(shù)據(jù)，并進行進一步的處理，如將人體生理參數(shù)數(shù)據(jù)進行存儲、上傳至服務(wù)器、進行更加復(fù)雜的診斷等；上一級監(jiān)護設(shè)備還可以向本發(fā)明人體生理參數(shù)監(jiān)測裝置的通信模塊I發(fā)送控制命令(如第一控制命令和第二控制命令)。上一級監(jiān)護設(shè)備可以是具備上述功能的計算機、智能手機、智能網(wǎng)關(guān)等設(shè)備。中央控制模塊109可以采用控制電源開關(guān)的方式來接通或斷開通信模塊108的的電源，當(dāng)需要與上一級監(jiān)護設(shè)備進行通信時，接通通信模108的電源；當(dāng)不需要與上一級監(jiān)護設(shè)備進行通信時，斷開 通信模塊108的電源。電源開關(guān)可選擇TI公司的TPS22922型負(fù)載開關(guān)。
[0027]如圖2所示，每一個采集處理模塊包括生理信號傳感器201、生理信號調(diào)理單元
202、生理信號采樣單元203和生理信號處理單元204。生理信號傳感器201用于采集相應(yīng)的人體生理信號，然后將人體生理信號轉(zhuǎn)化為初始電信號后傳遞給生理信號調(diào)理單元202。根據(jù)所需要監(jiān)測的人體生理參數(shù)，選用不同的傳感器，例如，用于獲取心電圖波形、心率、呼吸波波形和呼吸率的采集處理模塊可采用粘貼于人體皮膚表面的心電電極片作為生理信號傳感器，用于獲取脈搏和血氧飽和度的采集處理模塊可采用光電二極管作為生理信號傳感器，用于獲取血壓的采集處理模塊可采用氣體壓力傳感器作為生理信號傳感器，用于獲取體溫的采集處理模塊可使用熱敏電阻體溫探頭作為生理信號傳感器。
[0028]根據(jù)需要監(jiān)測的人體生理參數(shù)的類型，生理信號調(diào)理單元202可相應(yīng)地包括濾波電路、放大電路、整形電路中的一種或幾種。生理信號調(diào)理單元202用于對生理信號傳感器201傳遞來的初始電信號進行信號調(diào)理，并將調(diào)理過后的電信號發(fā)送給生理信號采樣單元
203。此處的信號調(diào)理是指根據(jù)初始電信號的類型相應(yīng)地進行濾波、放大、整形中的一種或幾種處理。例如，對于血壓監(jiān)測中的初始電信號，需要進行濾波、放大和整形處理；對于體溫監(jiān)測中的初始電信號，則需要進行濾波和放大處理。
[0029]生理信號采樣單元203用于將經(jīng)過生理信號調(diào)理單元202處理后的電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，具體地，可采用A/d采樣的方式完成所述電信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，并將所得到的數(shù)字信號發(fā)送給生理信號處理單元204。
[0030]生理信號處理單元204用于接收來自各生理信號采樣單元的數(shù)字信號，并且接收中央控制模塊109發(fā)送來的控制命令(第一控制命令和第二控制命令)。在接收到中央控制模塊109發(fā)送來的開始對相應(yīng)人體生理參數(shù)進行監(jiān)測的第一控制命令時，將生理信號采集單元203發(fā)送來的數(shù)字信號處理轉(zhuǎn)化得到所需的人體生理參數(shù)，并轉(zhuǎn)發(fā)給中央控制模塊109。生理信號處理單元204可使用具有運算處理能力的微處理器(MCU)。生理信號處理單元204將生理信號采樣單元發(fā)送來的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為人體生理參數(shù)數(shù)據(jù)，然后將得到的人體生理參數(shù)數(shù)據(jù)發(fā)送給中央控制模塊109。微處理器(MCU)可使用TI公司的MSP430系列單片機。
[0031]如圖3所示，通信模塊108包括有線通信單元303和/或無線通信單元304，使得本發(fā)明可通過有線和/或無線的方式與上一級監(jiān)護設(shè)備305進行通信。其中，有線通信單元303采用有線通信的方式與上一級監(jiān)護設(shè)備305進行通信，無線通信單元304采用無線通信的方式與上一級監(jiān)護設(shè)備305進行通信。無線通信單元304可以是藍牙、Zigbee等短距離無線射頻通信裝置。有線通信單元303可以是有線串行通信等有線通信裝置。
[0032]通信模塊108接收中央控制模塊109發(fā)送來的人體生理參數(shù)等數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)發(fā)送給上一級監(jiān)護設(shè)備305 ;此外，通信模塊108接收與上一級監(jiān)護設(shè)備305發(fā)送來的控制命令(例如第一控制命令、第二控制命令)，并轉(zhuǎn)發(fā)給中央控制模塊109。
[0033]有線通信單元303和無線通信單元304通過不同的通信通道與上一級監(jiān)護設(shè)備進行通信，例如，有線通信單元303采用串行通信接口與上一級監(jiān)護設(shè)備305進行有線通信，而無線通信單元304采用藍牙、Zigbee等短距離無線射頻通信的方式與上一級監(jiān)護設(shè)備305進行無線通信，二者互不干擾，使得有線通信單元303和無線通信單元304相互獨立地工作。用戶可自由選擇采用有線通信、無線通信方式中的一種，或者同時采用有線通信和無線通信的方式。
[0034]作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，生理參數(shù)指示裝置106用于顯示被監(jiān)測的人體生理參數(shù)。生理參數(shù)指示裝置106與中央控制模塊109連接并接受中央控制模塊109的控制。由于生理參數(shù)指示裝置106通常為IXD顯示屏、LED指示燈、振動器、蜂鳴器中的一種或幾種，因此可以將中央控制模塊109發(fā)送來的人體生理參數(shù)通過IXD顯示屏、LED指示燈、振動器、蜂鳴器指示給用戶，具有直觀性。生理參數(shù)指示裝置106可使用合力泰公司生產(chǎn)的QT2.4TFT系列LCD顯示屏。
[0035]作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，用戶操作裝置107用于接收用戶輸入給本發(fā)明人體生理參數(shù)監(jiān)測裝置的命令。用戶操作裝置107可以是按鍵或觸摸屏。用戶操作裝置107與中央控制模塊109連接，中央控制模塊108可以接收并執(zhí)行用戶操作裝置107發(fā)來的用戶控制命令，用戶可以通過按鍵或觸摸屏幕來實現(xiàn)相應(yīng)的命令的輸入，進而通過中央控制模塊109控制本發(fā)明人體生理參數(shù)監(jiān)測裝置進行工作。例如，用戶控制命令可以是開始對某項人體生理參數(shù)進行檢測的第一控制命令或停止對某項人體生理參數(shù)進行監(jiān)測的第二控制命令。用戶操作裝置107可以使用合力泰公司生產(chǎn)的TP2.6型觸摸屏產(chǎn)品或者虎門技展公司生產(chǎn)的鍋仔片按鍵。
[0036]本發(fā)明人體生理參 數(shù)監(jiān)測裝置還可以包括存儲模塊110，存儲模塊110用于人體生理參數(shù)數(shù)據(jù)的存儲。存儲模塊Iio可以是移動存儲介質(zhì)，如TF卡、SD卡等。存儲模塊110與中央控制模塊109相連，中央控制模塊109將各采集處理模塊發(fā)送來的人體生理參數(shù)寫入存儲模塊110中保存。當(dāng)存儲模塊110為移動存儲介質(zhì)時，由于移動存儲介質(zhì)可以取出，因此可供其他設(shè)備讀取存儲在存儲介質(zhì)110中的人體生理參數(shù)數(shù)據(jù)。
[0037]如圖4所示，本發(fā)明中的各采集處理模塊、通信模塊、中央控制模塊可全部集成安裝在一塊印刷電路板404上。當(dāng)本發(fā)明人體生理參數(shù)監(jiān)測裝置用于進行血壓監(jiān)測時，血壓采集處理模塊103還包括氣泵405和氣閥。當(dāng)需要進行線性放氣時，氣閥可使用線性放氣閥401 ;當(dāng)需要進行快速放氣時，氣閥可使用快速放氣閥402。氣泵405、線性放氣閥401和快速放氣閥402同時與血壓采集處理模塊103中的生理參數(shù)處理單元電連接。血壓采集處理模塊103中的生理參數(shù)處理單元可以控制氣泵405進行充氣并可以控制線性放氣閥401、快速放氣閥402進行放氣，并且，氣泵405和線性放氣閥401、快速放氣閥402同時與血壓采集處理模塊103中的氣體壓力傳感器連通，使得氣泵405、線性放氣閥401、快速放氣閥402與血壓采集處理模塊103中的氣體壓力傳感器的空氣腔連通。[0038]血壓監(jiān)測所采用的傳感器可以是氣體壓力傳感器，采用電力驅(qū)動的氣泵405實現(xiàn)血壓監(jiān)測過程中的充氣，采用電磁控制的氣閥完成血壓監(jiān)測過程中所需要的放氣。氣體壓力傳感器、氣泵405、線性放氣閥401、快速放氣閥402通過密閉的氣密導(dǎo)氣管403相連接，使得氣泵405、線性放氣閥401、快速放氣閥402和氣體壓力傳感器的空氣腔連通。如圖4所示，在電路板404安裝氣泵和氣閥的相應(yīng)的位置上進行鏤空，將氣泵405、線性放氣閥401和快速放氣閥402嵌入到電路板上的對應(yīng)鏤空處，使氣泵405和線性放氣閥401、快速放氣閥402貫穿電路板404，使得氣泵405、線性放氣閥401和快速放氣閥402在電路板404的兩面均有部分露出，從而使本發(fā)明人體生理參數(shù)監(jiān)測裝置的整體厚度降低，減小了體積。
[0039]圖5示出了實施本發(fā)明的一種人體生理參數(shù)監(jiān)測裝置的電路原理圖，該監(jiān)測裝置可用于監(jiān)測體溫參數(shù)、呼吸波波形參數(shù)和呼吸率參數(shù)。圖5所示的人體生理參數(shù)監(jiān)測裝置包括呼吸波波形和呼吸率采集處理模塊102、體溫采集處理模塊105、中央控制模塊109和通信模塊108。各采集處理模塊、通信模塊108分別與中央控制模塊109通過不同的串行通信接口(515、516、518)連接。中央控制模塊109采用具有控制和串行通信能力的MCU，如美國TI公司的MSP430系列單片機。通信模塊108采用具有藍牙通信能力的電路模塊，如濟南華茂公司的HM06藍牙串口模塊。
[0040]呼吸波波形和呼吸率采集處理模塊102用于采集呼吸波波形參數(shù)和呼吸率參數(shù)。呼吸波波形和呼吸率采集處理模塊102包括呼吸傳感器518、呼吸信號調(diào)理單元519、呼吸信號采樣單元514和呼吸信號處理單元508。呼吸傳感器可采用貼于人體胸腹部的電極片；呼吸信號處理單元508可使用具有運算能力和通信能力的單片機，如使用TI公司的MSP430系列單片機；呼吸信號采樣單元514可使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器，如AD公司的AD7888模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片。呼吸信號調(diào)理單元519包括呼吸整形電路501、呼吸放大電路502和呼吸濾波電路503。如圖5所示，呼吸傳感器517與呼吸整形電路501的信號輸入端連接，呼吸整形電路501的信號輸出端與呼吸放大電路502的信號輸入端連接,呼吸放大電路502的信號輸出端與呼吸濾波電路503的信號輸入端連接，呼吸濾波電路503的信號輸出端與呼吸信號采樣單元514的信號輸入端連接，呼吸信號采樣單元514與呼吸信號處理單元連接508。
[0041]其中，呼吸整形電路501可由二極管Dl和電容Cl組成，如圖5所示，二極管Dl的反向端作為呼吸整形電路501的信號輸入端,二極管Dl的正向端與電容Cl的一端相連并作為呼吸整形電路501的信號輸出端，電容Cl的另一端接地。二極管Dl可以采用仙童公司的1N4148型二極管。
[0042]呼吸放大電路502可由運算放大器芯片521電阻Rl和電阻R2組成，其中，電阻Rl的一端作為呼吸放大電路502的信號輸入端，電阻Rl的另一端與運算放大器521的反向輸入端相連，運算放大器521的反向輸入端經(jīng)電阻R2與運算放大器521的輸出端相連，運算放大器芯片521的正向輸入端接地，運算放大器521的電源輸入端與呼吸波波形與呼吸率采集處理模塊的電源輸入端相連，運算放大器521的接地端接地，運算放大器521的輸出端作為呼吸放大電路502的信號輸出端。運算放大器521可采用TI公司的0PA348。
[0043]呼吸濾波電路503可由電阻R3、電阻R4、電容C2和電容C3組成，如圖5所示，電阻R3的一端作為呼吸濾波電路503的信號輸入端，電阻R3的另一端同時與電容C2和電容C3的一端相連，電容C2的另一端接地，電容C3的另一端作為呼吸濾波電路503的信號輸出端，電阻R4的一端與呼吸濾波電路503的信號輸出端相連，電阻R4的另一端接地。
[0044]具體地，呼吸傳感器518將呼吸信號轉(zhuǎn)化為呼吸信號的初始電信號。呼吸信號的初始電信號依次經(jīng)過呼吸整形電路501、呼吸放大電路502和呼吸濾波電路503，依次進行相應(yīng)的整形、放大、濾波處理后得到調(diào)理后的電信號，并發(fā)送到呼吸信號采樣單元514中。呼吸信號采樣單元514將調(diào)理后的電信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號并發(fā)送給呼吸生理信號處理單元508。呼吸生理信號處理單元508將接收到的數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為呼吸波波形參數(shù)和呼吸率參數(shù)，并經(jīng)過串行通信接口 516發(fā)送給中央控制模塊109。
[0045]體溫采集處理模塊105用于采集體溫參數(shù)。體溫采集處理模塊105包括體溫傳感器511、體溫信號調(diào)理單兀520、體溫信號米樣單兀513和體溫信號處理單兀509。體溫信號采樣單元513可使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器，如AD公司的AD7888模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片。體溫信號處理單元可使用具有運算能力和通信能力的單片機，如使用TI公司的MSP430系列單片機。體溫傳感器511可采用體溫探頭，如三晶電子公司的醫(yī)用體溫傳感器系列傳感器。體溫傳感器511與精密電阻R5、R6、R7依次串聯(lián)，共同組成電橋，電橋與體溫調(diào)理單元520連接，體溫信號調(diào)理單元520與體溫信號采樣單元513相連，體溫信號采樣單元513與體溫信號處理單兀509相連。體溫信號調(diào)理單兀520是由儀表放大器512組成的體溫放大電路,儀表放大器512的同向輸入端與體溫傳感器511相連,儀表放大器512的反向輸入端與精密電阻R5相連，儀表放大器512的輸出端與體溫信號米樣單兀513相連,儀表放大器512的電源端與體溫米集處理模塊的電源輸出端相連。儀表放大器可以米用TI公司的AD620系列儀表放大器。具體地，恒流源電路510輸出恒定的直流電流通過由精密電阻R4、R5、R6和體溫傳感器511組成的電橋，體溫傳感器511將體溫的變化轉(zhuǎn)化為體溫初始電信號，體溫初始電信號輸入體溫信號調(diào)理單元520中并經(jīng)過體溫放大電路放大后得到調(diào)理后的體溫電信號，并輸入到體溫信號采樣單元513中，體溫信號采樣單元513將調(diào)理后的體溫電信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號并發(fā)送給體溫信號處理單元509。體溫信號處理單元509將接收到的數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為體溫參數(shù)，經(jīng)過串行通信接 口 515發(fā)送給中央控制模塊109。
[0046]中央控制模塊109接收并執(zhí)行通信模塊108發(fā)送來的控制命令，此處的控制命令包括開始監(jiān)測呼吸波波形參數(shù)和呼吸率參數(shù)的第一控制命令、停止監(jiān)測呼吸波波形參數(shù)和呼吸率參數(shù)的第二控制命令、開始監(jiān)測體溫參數(shù)的第一控制命令和停止監(jiān)測體溫參數(shù)的第二控制命令。呼吸波波形和呼吸率采集處理模塊102、體溫采集處理模塊105和通信模塊108各自包括能夠接通或者關(guān)閉該模塊電源連接的負(fù)載開關(guān)505、506、507，各負(fù)載開關(guān)的通斷控制端口均與中央控制模塊108相連，各負(fù)載開關(guān)的電源輸入端與本發(fā)明的總電源相連，負(fù)載開關(guān)505的電源輸出端與呼吸波波形和呼吸率采集處理模塊102的電源輸入端相連，負(fù)載開關(guān)506的電源輸出端與體溫米集處理模塊105的電源輸入端相連,負(fù)載開關(guān)507的電源輸出端與通信模塊108的電源輸入端相連，中央控制模塊109通過I/O 口控制各負(fù)載開關(guān)的通斷，從而控制呼吸波波形和呼吸率采集處理模塊102、體溫采集處理模塊105和通信模塊108的電源通斷。當(dāng)中央控制模塊109接收到通信模塊108發(fā)送來的開始監(jiān)測呼吸波波形參數(shù)和呼吸率參數(shù)的第一控制命令時，通過I/O 口 Pl閉合負(fù)載開關(guān)505，接通呼吸波波形和呼吸率采集處理模塊102的電源；當(dāng)中央控制模塊109接收到通信模塊108發(fā)送來的停止監(jiān)測呼吸波波形參數(shù)和呼吸率參數(shù)的第二控制命令時，通過I/O 口 Pl斷開負(fù)載開關(guān)505，斷開呼吸波波形和呼吸率采集處理模塊102的電源。當(dāng)中央控制模塊109接收到通信模塊108發(fā)送來的開始監(jiān)測體溫參數(shù)的第一控制命令時，通過I/O 口 P2閉合負(fù)載開關(guān)506，接通體溫采集處理模塊105的電源；當(dāng)中央控制模塊109接收到通信模塊108發(fā)送來的停止監(jiān)測體溫參數(shù)的第二控制命令時，通過I/O 口 P2斷開負(fù)載開關(guān)506，斷開體溫采集處理模塊105的電源。上述各負(fù)載開關(guān)可以選擇美國TI公司的TPS22922系列負(fù)載開關(guān)。
[0047]中央控制模塊109接收呼吸波波形和呼吸率采集處理模塊102發(fā)送來的呼吸波波形參數(shù)數(shù)據(jù)和呼吸率參數(shù)數(shù)據(jù)，以及體溫采集處理模塊105發(fā)送來的體溫參數(shù)數(shù)據(jù)。中央控制模塊109通過I/O 口 P3閉合負(fù)載開關(guān)507，接通通信模塊108的電源，并將接收到的體溫參數(shù)數(shù)據(jù)、呼吸波波形參數(shù)數(shù)據(jù)和呼吸率參數(shù)數(shù)據(jù)通過串行通信接口 518發(fā)送給通信模塊108。通信模塊108可通過藍牙通信的方式將接收到的體溫參數(shù)數(shù)據(jù)、呼吸波波形參數(shù)數(shù)據(jù)和呼吸率參數(shù)數(shù)據(jù)發(fā)送給上一級監(jiān)護設(shè)備，通信模塊108則接收上一級監(jiān)護設(shè)備發(fā)送來的控制命令并通過串行通信接口 518轉(zhuǎn)發(fā)給中央控制模塊109。
[0048]當(dāng)本發(fā)明人體生理參數(shù)監(jiān)測裝置可用于監(jiān)測心電圖波形、心率、呼吸波波形、呼吸率、血氧飽和度、脈搏和體溫時，其工作方式是:被監(jiān)護者將心電傳感器、呼吸傳感器、血氧飽和度傳感器、脈搏傳感器、體溫傳感器佩戴在身體相應(yīng)的部位,打開本發(fā)明人體生理參數(shù)監(jiān)測裝置的總電源，待其初始化完成后，通信模塊108與上一級監(jiān)護設(shè)備建立通信連接，被監(jiān)測者或者其他醫(yī)護人員通過用戶操作裝置107將第一控制命令和第二控制命令輸入到本發(fā)明的中央控制模塊109 ;或者，由上一級監(jiān)護設(shè)備將第一控制命令和第二控制命令發(fā)送給本發(fā)明的通信模塊108，再由通信模塊108將第一控制命令和第二控制命令發(fā)送給中央控制模塊109。中央控制模塊109接受并執(zhí)行用戶通過用戶操作裝置107輸入的或通訊模塊108發(fā)送來的控制命令，接通相應(yīng)的需要工作的采集處理模塊的電源，控制相應(yīng)的采集處理模塊對需要進行監(jiān)測的生理參數(shù)進行監(jiān)測，或者關(guān)閉對某項人體生理參數(shù)的監(jiān)測，并關(guān)閉相應(yīng)的采集處理模塊的電源。中央控制模塊109將各采集處理模塊得到的人體生理參數(shù)通過生理參數(shù)指示裝置106指示給被監(jiān)測者，并通過通信模塊108將人體生理參數(shù)上傳給上一級監(jiān)護設(shè)備，用來做進一步的處理和利用，還將各采集處理模塊發(fā)送來的人體生理參數(shù)寫入存儲模塊110中保存。
[0049]在本發(fā)明中，中央控制模塊109是本發(fā)明的核心控制單元，使用中央控制模塊109控制每一個采集處理模塊的工作狀態(tài)，向每一個采集處理模塊發(fā)送控制命令，并接收、處理每一個采集處理模塊發(fā)來的生理參數(shù)數(shù)據(jù)。各采集處理模塊具有采集、處理、獲取不同的人體生理參數(shù)的能力，各個采集處理模塊之間相互獨立，可以獨立工作或被關(guān)閉而不影響其他采集處理模塊的運行。當(dāng)僅需要監(jiān)測部分人體生理參數(shù)時，中央控制模塊109接通相應(yīng)的采集處理模塊的電源，斷開不需要工作的采集處理模塊的電源供給，從而降低僅需監(jiān)測部分生理信號時整個監(jiān)測裝置的功率消耗，盡量達到低功耗的目的。使用生理參數(shù)指示裝置106和用戶操作裝置107來實現(xiàn)人機交互操作，所得的人體生理參數(shù)可以直接顯示給用戶。使用通信模塊108實現(xiàn)本發(fā)明監(jiān)測裝置與其他裝置(上一級監(jiān)護設(shè)備)之間的通信。通信方式可選擇有線通信和/或無線通訊方式。使用存儲模塊110存儲獲得的生理參數(shù)。此外，本發(fā)明通過將監(jiān)測血壓所需要的對整個監(jiān)測裝置體積影響較大的氣泵、氣閥等器件以嵌入的方式安裝在鏤空的電路板上，使得氣泵、氣閥貫穿電路板404，且使得氣泵、氣閥在電路板404的兩面均有 部分露出，由此可減小本發(fā)明人體生理參數(shù)監(jiān)測裝置的體積。
【權(quán)利要求】
1.一種人體生理參數(shù)監(jiān)測裝置，其特征是:包括一個以上采集處理模塊、通信模塊和中央控制模塊，各所述采集處理模塊、通信模塊分別與所述中央控制模塊相連，各所述采集處理模塊分別用于采集不同的人體生理信號并將它們轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的人體生理參數(shù)； 各所述采集處理模塊包括生理信號傳感器、生理信號調(diào)理單元、生理信號采樣單元和生理信號處理單元，其中， 生理信號傳感器用于采集相應(yīng)的人體生理信號，并將人體生理信號轉(zhuǎn)化為初始電信號后傳遞給生理信號調(diào)理單元； 生理信號調(diào)理單元用于對接收到的所述初始電信號進行信號調(diào)理，然后將經(jīng)過信號調(diào)理后的電信號傳遞給生理信號采樣單元，所述信號調(diào)理是指根據(jù)所述初始電信號的類型相應(yīng)地進行濾波、放大、整形中的一種或幾種處理； 生理信號采樣單元用于將接收到的經(jīng)過信號調(diào)理后的電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后發(fā)送給生理信號處理單元； 生理信號處理單元用于接收來自各生理信號采樣單元的數(shù)字信號；并且，在接收到來自中央控制模塊的開始對相應(yīng)的人體生理參數(shù)進行監(jiān)測的第一控制命令后，將所接收到的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為該人體生理參數(shù)數(shù)據(jù)并發(fā)送給中央控制模塊；在接收到來自中央控制模塊的停止對該人體生理參數(shù)進行監(jiān)測的第二控制命令后，停止將所接收到的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為該人體生理參數(shù)數(shù)據(jù)； 所述中央控制模塊用于接收通信模塊發(fā)送來的控制命令，所述控制命令包括與各人體生理參數(shù)對應(yīng)的第一控制命令和第二控制命令；當(dāng)中央控制模塊接收到第一控制命令時，接通相應(yīng)的采集處理模塊的電源，并向相應(yīng)的生理信號處理單元發(fā)送對應(yīng)的第一控制命令；當(dāng)中央控制模塊接收到第二控制命令時，向相應(yīng)的生理信號處理單元發(fā)送對應(yīng)的第二控制命令，并斷開相應(yīng)的采集處理模塊的電源；所述中央控制模塊還用于接收各生理信號處理單元發(fā)送來的人體生理參數(shù)數(shù)據(jù)，并將接收到的人體生理參數(shù)數(shù)據(jù)發(fā)送給所述通信模塊； 所述通信模塊用于接收中央控制模塊發(fā)送來的人體生理參數(shù)數(shù)據(jù)，并將接收到的人體生理參數(shù)數(shù)據(jù)發(fā)送給上一級監(jiān)護設(shè)備；并且，所述通信模塊還接收上一級監(jiān)護設(shè)備發(fā)送來的所述控制命令，并將所述控制命令發(fā)送給所述中央控制模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人體生理參數(shù)監(jiān)測裝置，其特征是:還包括與中央控制模塊連接的生理參數(shù)指示裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的人體生理參數(shù)監(jiān)測裝置，其特征是:還包括與中央控制模塊連接的用戶操作裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人體生理參數(shù)監(jiān)測裝置，其特征是，所述通信模塊通過有線通信和/或無線通信的方式與上一級監(jiān)護設(shè)備進行通信。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手持式人體生理參數(shù)監(jiān)測裝置，其特征是，還包括與中央控制模塊相連的存儲模塊，所述存儲模塊用于接收并存儲中央控制模塊發(fā)送來的人體生理參數(shù)數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手持式人體生理參數(shù)監(jiān)測裝置，其特征是:所監(jiān)測的人體生理參數(shù)為心電波形、心率、呼吸波波形、呼吸率、血氧飽和度、脈搏、血壓、體溫中的一種或幾種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人體生理參數(shù)監(jiān)測裝置，其特征是:在所述人體生理參數(shù)監(jiān)測裝置的一個采集處理模塊所轉(zhuǎn)換的人體生理參數(shù)為血壓時，該采集處理模塊還包括氣泵和氣閥，所述氣泵和氣閥同時與該采集處理模塊中的生理參數(shù)處理單元電連接，所述氣泵和氣閥還同時與該采集處理模塊中的生理信號傳感器連通。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人體生理參數(shù)監(jiān)測裝置，其特征是:各所述采集處理模塊、通信模塊和中央控制模塊集成在同一塊電路板上。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的人體生理參數(shù)監(jiān)測裝置，其特征是:各所述采集處理模塊、通信模塊和中央控制模 塊集成在同一塊電路板上，所述氣泵和氣閥嵌入到所述電路板內(nèi)并且貫穿電路板。
【文檔編號】A61B5/0402GK103892813SQ201410084359
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月9日
【發(fā)明者】葉學(xué)松, 涂春龍, 馮靖杰, 周聰聰, 田 健, 高云, 王飛翔, 何成 申請人:浙江大學(xué)