專利名稱：用于血氧飽和度監(jiān)測(cè)的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種醫(yī)用監(jiān)測(cè)裝置，特別是一種監(jiān)測(cè)血氧飽和度的裝置。
背景技術(shù)：
血氧飽和度表征了人體血液的含氧量，能有效的反應(yīng)人體循環(huán)系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)的生理狀態(tài)，在病情診斷和健康監(jiān)護(hù)方面發(fā)揮著積極的作用?，F(xiàn)今，無(wú)創(chuàng)血氧檢測(cè)方法已得到了很好的發(fā)展，從傳統(tǒng)的透射式檢測(cè)方法逐漸發(fā)展到反射式血氧檢測(cè)、便攜式血氧檢測(cè)以及集成了無(wú)線模塊的血氧檢測(cè)設(shè)備。目前的血氧飽和度監(jiān)測(cè)裝置包括有LED光驅(qū)動(dòng)模塊、信號(hào)采集模塊和通信模塊， 信號(hào)采集模塊包括有光電接收管和信號(hào)調(diào)整電路，其不足在于1)探頭獲取的PPG信號(hào)通過(guò)導(dǎo)線以模擬電壓的形式向采集模塊傳輸，在傳輸過(guò)程中很容易引入干擾。2)計(jì)算血氧飽和度需要同時(shí)獲取兩種光波經(jīng)人體組織衰減后的PPG信號(hào)，通常是采用脈沖調(diào)制的方法讓發(fā)光LED以一定頻率交替發(fā)光。這樣光電管所輸出的電壓不是連續(xù)信號(hào)，而是一組脈沖序列，PPG信號(hào)就加載在這一系列的脈沖序列中。這時(shí)對(duì)這個(gè)信號(hào)進(jìn)行模擬信號(hào)調(diào)理，如低通或高通濾波容對(duì)整個(gè)信號(hào)造成衰減，而不能像對(duì)連續(xù)信號(hào)的處理那樣，僅僅濾出干擾信號(hào)。3)采樣電路所需的器件繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易小型化，無(wú)法滿足穿戴式監(jiān)測(cè)的要求。由于結(jié)構(gòu)、功耗及運(yùn)動(dòng)干擾等因素的影響限制了其在動(dòng)態(tài)環(huán)境下的應(yīng)用，使得血氧飽和度檢測(cè)仍然無(wú)法實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的獲取人體血氧狀態(tài)。而人體處于自然狀態(tài)下的生理信號(hào)更能準(zhǔn)確的反映其生理狀態(tài)，尤其在一些特殊場(chǎng)合，如術(shù)后跟蹤觀察、社區(qū)醫(yī)療及家庭保健，都需要在不影響人們?nèi)粘９ぷ魃畹耐瑫r(shí)，實(shí)時(shí)的獲取血氧飽和度信息；再如戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中的士兵，實(shí)時(shí)的獲取其血氧飽和度狀態(tài)，能有效及時(shí)的判斷士兵是否存在因戰(zhàn)創(chuàng)傷導(dǎo)致的張力性氣胸或窒息的情況的發(fā)生，便于盡快的采取營(yíng)救措施，挽救生命。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是提供一種用于血氧飽和度監(jiān)測(cè)的裝置，它有效減少干擾信號(hào)的引入、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、低功耗，便于實(shí)時(shí)獲取血氧飽和度狀態(tài)。本實(shí)用新型的目的是通過(guò)這樣的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，它包括有向人體發(fā)送光信號(hào)的 LED光驅(qū)動(dòng)模塊、采集人體反射信號(hào)的信號(hào)采集模塊和通信模塊，其特征在于信號(hào)采集模塊包括有光頻轉(zhuǎn)換接收頭和單片機(jī)，光頻轉(zhuǎn)換接收頭將反射的光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻率信號(hào)， 將頻率信號(hào)發(fā)送至單片機(jī)進(jìn)行記數(shù)，再通過(guò)通信模塊將信號(hào)發(fā)送至后續(xù)處理器進(jìn)行血氧飽和度計(jì)算。進(jìn)一步，LED光驅(qū)動(dòng)模塊包括有LED光源和驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路包括有運(yùn)算放大器 U，運(yùn)算放大器U的反向端通過(guò)電阻R3與單片機(jī)的數(shù)模轉(zhuǎn)換輸出端連接，電源DC通過(guò)電阻Rl與運(yùn)算放大器U的同向端連接，運(yùn)算放大器的同向端通過(guò)電阻R2接地，電阻R3通過(guò)電阻 R4與差動(dòng)放大器INA105的第二引腳連接，運(yùn)算放大器U的輸出端與差動(dòng)放大器INA105的第二引腳連接，差動(dòng)放大器INA105的第三引腳地，差動(dòng)放大器INA105的第五引腳與第六引腳相連并通過(guò)電阻Rf與第一引腳相連，第一引腳作為驅(qū)動(dòng)電路輸出端與LED光源連接。進(jìn)一步，電源DC采用TPS76033電源系統(tǒng)。進(jìn)一步，單片機(jī)為MSP430F1611微處理器。進(jìn)一步，通信模塊為藍(lán)牙JBM-141。由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型具有如下的優(yōu)點(diǎn)設(shè)計(jì)中采用的是光頻轉(zhuǎn)換接收頭作為傳感器，接收頭是反射式探頭中的一部分， 同時(shí)構(gòu)成了設(shè)計(jì)的整個(gè)采集模塊。其輸出的頻率信號(hào)直接輸入單片機(jī)，單片機(jī)通過(guò)捕捉計(jì)數(shù)的方式計(jì)算出輸入信號(hào)的頻率信息，從而獲取被人體組織衰減后的光強(qiáng)信號(hào)，這樣避免了復(fù)雜的信號(hào)調(diào)理電路，更易實(shí)現(xiàn)儀器的小型化，避免模擬信號(hào)調(diào)理對(duì)加載有PPG信號(hào)的脈沖序列的衰減，并且接收頭獲取的光強(qiáng)信號(hào)是以頻率大小的形式傳輸?shù)?，不?huì)在傳輸中弓丨入干擾，而信號(hào)的調(diào)理通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理完成。本實(shí)用新型的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說(shuō)明書中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對(duì)下文的考察研究對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見(jiàn)的，或者可以從本實(shí)用新型的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本實(shí)用新型的目標(biāo)和其他優(yōu)點(diǎn)可以通過(guò)下面的說(shuō)明書和權(quán)利要求書來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。

本實(shí)用新型的附圖說(shuō)明如下。圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為L(zhǎng)ED光驅(qū)動(dòng)模塊電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。 用于血氧飽和度監(jiān)測(cè)的裝置，如圖1所示，它包括有向人體發(fā)送光信號(hào)的LED光驅(qū)動(dòng)模塊、采集人體反射信號(hào)的信號(hào)采集模塊和通信模塊，信號(hào)采集模塊包括有光頻轉(zhuǎn)換接收頭和單片機(jī)，光頻轉(zhuǎn)換接收頭將反射的光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻率信號(hào)，將頻率信號(hào)發(fā)送至單片機(jī)進(jìn)行記數(shù)，再通過(guò)通信模塊將信號(hào)發(fā)送至后續(xù)處理器進(jìn)行血氧飽和度計(jì)算。使用時(shí)，LED光驅(qū)動(dòng)模塊向人體交替發(fā)送紅光和紅外光，紅光和紅外光通過(guò)人體折射后被信號(hào)采集模塊接收，信號(hào)采集模塊將接收到的信號(hào)通過(guò)通信模塊傳送至后續(xù)處理器進(jìn)行血氧飽和度計(jì)算，光頻轉(zhuǎn)換接收頭接收到光強(qiáng)信號(hào)后直接轉(zhuǎn)換為頻率數(shù)字信號(hào)，在傳輸過(guò)程中減少干擾信號(hào)的引入，使信號(hào)采集更準(zhǔn)確，避免了模擬信號(hào)不能通過(guò)低通或高通濾波濾出干擾信號(hào)的缺點(diǎn)，相對(duì)于原有技術(shù)，本實(shí)用新型用一個(gè)光頻轉(zhuǎn)換接收頭代替了光電接收管和信號(hào)調(diào)整電路，其電路簡(jiǎn)單，易小型化，滿足穿戴戒監(jiān)測(cè)的小型化要求，可以實(shí)時(shí)采集血氧飽和度。如圖2所示，LED光驅(qū)動(dòng)模塊包括有LED光源和驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路包括有運(yùn)算放大器U,運(yùn)算放大器U的反向端通過(guò)電阻R3與單片機(jī)的數(shù)模轉(zhuǎn)換輸出端連接，電源DC通過(guò)電阻Rl與運(yùn)算放大器U的同向端連接，運(yùn)算放大器的同向端通過(guò)電阻R2接地，電阻R3 通過(guò)電阻R4與差動(dòng)放大器INA105的第二引腳連接，運(yùn)算放大器U的輸出端與差動(dòng)放大器 INA105的第二引腳連接，差動(dòng)放大器INA105的第三引腳地，差動(dòng)放大器INA105的第五引腳與第六引腳相連并通過(guò)電阻Rf與第一引腳相連，第一引腳作為驅(qū)動(dòng)電路輸出端與LED光源連接。電阻R3、Rl、R2與前置運(yùn)放一同組成電壓控制電路以控制Vi輸出正負(fù)電壓值。Rl、 R2對(duì)輸入的電壓DC進(jìn)行分壓，在運(yùn)放的正想輸入端得到穩(wěn)定的電壓值。通過(guò)控制D/A轉(zhuǎn)換的輸入值，實(shí)現(xiàn)輸出Vi的正、負(fù)電壓控制，當(dāng)D/A輸入為小于運(yùn)算放大器U同向端的電壓時(shí)，電流由Vi端流向D/A端，D/A輸入的電壓由兩個(gè)電阻R3、R4升壓，在Vi得到正電壓；當(dāng) D/A輸入為大于運(yùn)算放大器同向端U的電壓時(shí)，電流由D/A端流向Vi端，D/A輸入的電壓由兩個(gè)電阻R3、R4降壓，輸出Vi為一負(fù)電壓。Vi輸入單位精密差分放大器INA105，控制其輸出加載在Rf上的電壓，由Vi的正負(fù)控制Rf兩端電壓的方向，實(shí)現(xiàn)對(duì)流經(jīng)Rf電流方向的控制。為了實(shí)現(xiàn)低功耗，電源DC采用TPS76033電源系統(tǒng)，單片機(jī)為MSP430F1611微處理器，通信模塊為藍(lán)牙JBM-141。最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.用于血氧飽和度監(jiān)測(cè)的裝置，它包括有向人體發(fā)送光信號(hào)的LED光驅(qū)動(dòng)模塊、采集人體反射信號(hào)的信號(hào)采集模塊和通信模塊，其特征在于信號(hào)采集模塊包括有光頻轉(zhuǎn)換接收頭和單片機(jī)，光頻轉(zhuǎn)換接收頭將反射的光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻率信號(hào)，將頻率信號(hào)發(fā)送至單片機(jī)進(jìn)行記數(shù)，再通過(guò)通信模塊將信號(hào)發(fā)送至后續(xù)處理器進(jìn)行血氧飽和度計(jì)算。
2.如權(quán)利要求1所述的用于血氧飽和度監(jiān)測(cè)的裝置，其特征在于LED光驅(qū)動(dòng)模塊包括有LED光源和驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路包括有運(yùn)算放大器U，運(yùn)算放大器U的反向端通過(guò)電阻 R3與單片機(jī)的數(shù)模轉(zhuǎn)換輸出端連接，電源DC通過(guò)電阻Rl與運(yùn)算放大器U的同向端連接，運(yùn)算放大器的同向端通過(guò)電阻R2接地，電阻R3通過(guò)電阻R4與差動(dòng)放大器INA105的第二引腳連接，運(yùn)算放大器U的輸出端與差動(dòng)放大器INA105的第二引腳連接，差動(dòng)放大器INA105 的第三引腳地，差動(dòng)放大器INA105的第五引腳與第六引腳相連并通過(guò)電阻Rf與第一引腳相連，第一引腳作為驅(qū)動(dòng)電路輸出端與LED光源連接。
3.如權(quán)利要求2所述的用于血氧飽和度監(jiān)測(cè)的裝置，其特征在于電源DC采用 TPS76033電源系統(tǒng)。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的用于血氧飽和度監(jiān)測(cè)的裝置，其特征在于單片機(jī)為 MSP430F1611微處理器。
5.如權(quán)利要求4所述的用于血氧飽和度監(jiān)測(cè)的裝置，其特征在于通信模塊為藍(lán)牙 JBM-141。
專利摘要一種用于血氧飽和度監(jiān)測(cè)的裝置，它包括有向人體發(fā)送光信號(hào)的LED光驅(qū)動(dòng)模塊、采集人體反射信號(hào)的信號(hào)采集模塊和通信模塊，信號(hào)采集模塊包括有光頻轉(zhuǎn)換接收頭和單片機(jī)，光頻轉(zhuǎn)換接收頭將反射的光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻率信號(hào)，將頻率信號(hào)發(fā)送至單片機(jī)進(jìn)行記數(shù)，再通過(guò)通信模塊將信號(hào)發(fā)送至后續(xù)處理器進(jìn)行血氧飽和度計(jì)算。它有效減少干擾信號(hào)的引入、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、低功耗，便于實(shí)時(shí)獲取血氧飽和度狀態(tài)。
文檔編號(hào)A61B5/1455GK202235386SQ20112035684
公開(kāi)日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2011年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月22日
發(fā)明者吳寶明, 龔渝順 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍第三軍醫(yī)大學(xué)野戰(zhàn)外科研究所