一種基于cc2430的無(wú)線血氧飽和度檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種信號(hào)檢測(cè)技術(shù)，特別涉及一種基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的檢測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在很多領(lǐng)域，監(jiān)控血氧飽和度信號(hào)有著重大的意義。在手術(shù)臺(tái)上，有數(shù)據(jù)表明，有很高比例的麻醉失誤，而麻醉導(dǎo)致脈搏停止和心臟停跳可以通過(guò)對(duì)人體血氧含量的實(shí)時(shí)監(jiān)控來(lái)反饋給醫(yī)生，經(jīng)過(guò)臨床經(jīng)驗(yàn)表明，對(duì)手術(shù)病人進(jìn)行血氧飽和度的實(shí)時(shí)監(jiān)控可以減少40%以上的麻醉失誤；在孕婦生產(chǎn)的時(shí)候，需要對(duì)胎兒和孕婦進(jìn)行血氧飽和度監(jiān)控，即時(shí)反饋孕婦和胎兒的情況，可以有效的避免意外情況；對(duì)新生胎兒進(jìn)行血氧飽和度的檢查可以的到胎兒的呼吸功能的情況，為處置胎兒的呼吸障礙措施提供實(shí)時(shí)的依據(jù)和建議；對(duì)運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行血氧飽和度的檢測(cè)則可以對(duì)運(yùn)動(dòng)員在運(yùn)動(dòng)中的呼吸效率、肺活量進(jìn)行評(píng)估。
[0003]生命體無(wú)時(shí)不刻在進(jìn)行的新陳代謝活動(dòng)是一個(gè)化學(xué)氧化的過(guò)程，其中氧元素作為氧化劑的重要角色參加化學(xué)反應(yīng)。氧是經(jīng)由呼吸系統(tǒng)進(jìn)入體內(nèi)，在肺里與毛細(xì)血管里面的還原血紅蛋白結(jié)合，以紅細(xì)胞為載體通過(guò)血液被運(yùn)往身體的各個(gè)組織和器官。血氧飽和度的實(shí)質(zhì)就是在所有血液中的氧合血紅蛋白占整體血紅蛋白的百分比。
[0004]目前，大多數(shù)的醫(yī)療監(jiān)控系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的配線模式。因?yàn)榕渚€的模式存在限制，它在實(shí)際使用中有許多不便?，F(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)存在一些問(wèn)題。人體在自然的情況下產(chǎn)生的生理信號(hào)才能反映客觀具代表性的生理狀況，采用傳統(tǒng)配線模式的監(jiān)控系統(tǒng)往往連線多，讓被檢測(cè)者的心理感到緊張、不能放松。檢測(cè)的環(huán)境也固定在檢測(cè)地點(diǎn)。所以導(dǎo)致檢測(cè)的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、不具代表性。并且現(xiàn)在的檢測(cè)系統(tǒng)大多結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大不便攜帶，在外出搶救，戰(zhàn)場(chǎng)救護(hù)的時(shí)候使用不方便。醫(yī)療監(jiān)護(hù)技術(shù)的快速發(fā)展和全方位，高品質(zhì)的通信信息社會(huì)的要求，使醫(yī)療監(jiān)測(cè)和通信之間的聯(lián)系變得越來(lái)越緊密。因此，他們完善了醫(yī)療監(jiān)控功能，并提高了其實(shí)用性。因此具有無(wú)線功能以及體積優(yōu)勢(shì)的監(jiān)護(hù)產(chǎn)品在未來(lái)的家用、臨床醫(yī)療監(jiān)護(hù)以及軍事信息化監(jiān)測(cè)上將會(huì)有很大的發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對(duì)傳統(tǒng)的血氧飽和度檢測(cè)采用有線方式傳輸測(cè)量數(shù)據(jù)，不僅限制了病人的行動(dòng)自由，也給醫(yī)院帶來(lái)了繁瑣的布線和維護(hù)工作這一問(wèn)題，提供一種無(wú)線血氧飽和度檢測(cè)系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0007]一種基于CC2430的無(wú)線血氧飽和度檢測(cè)裝置，其組成主要包括光源驅(qū)動(dòng)電路1、光電接收電路2、濾波及放大電路3、CC2430收發(fā)模塊4、上位機(jī)模塊5，其中，光源驅(qū)動(dòng)電路I與光電接收電路2連接，光電接收電路2與濾波及放大電路3連接。
[0008]所述的光電接收電路2采用兩路發(fā)光管交替發(fā)光來(lái)采集兩路脈搏波信號(hào)，將手指指尖用血氧飽和度探頭指甲夾住，在實(shí)際的裝置調(diào)試中，發(fā)現(xiàn)電源信號(hào)，環(huán)境光對(duì)探頭的檢測(cè)有較大的影響。
[0009]所述的CC2430收發(fā)模塊4通過(guò)相反的工頻驅(qū)動(dòng)信號(hào)，能將采集到的紅光和紅外光信號(hào)傳到上位機(jī)模塊5。
[0010]進(jìn)一步減少信號(hào)的誤差，進(jìn)一步降低裝置的復(fù)雜程度，在信號(hào)串口發(fā)送的時(shí)候分別為兩路信號(hào)加上標(biāo)識(shí)，由上位機(jī)來(lái)進(jìn)行信號(hào)識(shí)別、信號(hào)分離和信號(hào)提取，簡(jiǎn)化了裝置的復(fù)雜度，減少噪聲的干擾，提高了信號(hào)傳輸?shù)乃俣取?br>[0011]基于ZigBee無(wú)線技術(shù)的血氧飽和度檢測(cè)系統(tǒng)是以IEEE 802.15.4的CC2430芯片作為MCU。系統(tǒng)主要由光源驅(qū)動(dòng)電路、光電接收電路、濾波及放大電路、CC2430收發(fā)模塊、上位機(jī)模塊來(lái)組成。通過(guò)相反的工頻驅(qū)動(dòng)信號(hào)，將采集到的紅光和紅外光信號(hào)傳到上位機(jī)。采用低功耗CC2430模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)10位ADC轉(zhuǎn)換，通過(guò)符合IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的ZigBee無(wú)線射頻收發(fā)模塊進(jìn)行可靠的無(wú)線傳輸，通過(guò)功能強(qiáng)大圖形化編程的虛擬儀器軟件LabVIEW進(jìn)行信號(hào)標(biāo)識(shí)識(shí)別，從而分離信號(hào)；應(yīng)用巴特沃茲濾波消除背景噪聲；用線性擬合法去除基線漂移；最后通過(guò)微分閾值法進(jìn)行特征識(shí)別，計(jì)算出血氧飽和度的值。
[0012]本發(fā)明采用兩路發(fā)光管交替發(fā)光來(lái)采集兩路脈搏波信號(hào)。將手指指尖用血氧飽和度探頭指甲夾住，在實(shí)際的系統(tǒng)調(diào)試中，發(fā)現(xiàn)電源信號(hào)，環(huán)境光對(duì)探頭的檢測(cè)有較大的影響。因此，本發(fā)明利用MSP430產(chǎn)生兩路相反的PWM波驅(qū)動(dòng)兩路光源交替發(fā)光來(lái)采集血氧信號(hào)，用一個(gè)光敏二極管來(lái)同時(shí)接收兩路透射光，這是因?yàn)榻酉聛?lái)的預(yù)處理電路處理單個(gè)信號(hào)的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲影響小。通過(guò)單片機(jī)定時(shí)器模塊Timer_A來(lái)產(chǎn)生頻率為50Hz、占空比為50%的光源驅(qū)動(dòng)信號(hào)。脈沖的頻率選為工頻(50Hz)的整數(shù)倍以減少工頻干擾，減小噪聲信號(hào)的影響。進(jìn)行血氧飽和度檢測(cè)的過(guò)程:手指指尖放入血氧飽和度探頭指夾，指尖要放在發(fā)光二極管和光敏二極管中間，兩路相反的光源驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管交替發(fā)出紅光和紅外光，指尖里的氧和血紅蛋白隨著動(dòng)脈脈搏而改變含量，從而使透射光強(qiáng)改變，這種帶有血氧含量信息的透射光強(qiáng)信號(hào)被光敏二極管接收轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)，兩路信號(hào)被同時(shí)接收。
[0013]為了進(jìn)一步減少信號(hào)的誤差，進(jìn)一步降低系統(tǒng)的復(fù)雜程度。由于本次設(shè)計(jì)采用兩路光信號(hào)的采集來(lái)進(jìn)行血氧飽和度的運(yùn)算，我們?cè)谟布糠汁h(huán)節(jié)不分離信號(hào)，因?yàn)槟菢拥挠布Y(jié)構(gòu)會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)復(fù)雜的噪聲。我們采取在信號(hào)串口發(fā)送的時(shí)候分別為兩路信號(hào)加上標(biāo)識(shí)，由上位機(jī)來(lái)進(jìn)行信號(hào)識(shí)別、信號(hào)分離和信號(hào)提取。這樣的信號(hào)處理的設(shè)計(jì)可以大大簡(jiǎn)化系統(tǒng)的復(fù)雜度，減少噪聲的干擾，還提高了信號(hào)傳輸?shù)乃俣取?br>[0014]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:本發(fā)明采用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行血氧飽和度檢測(cè)，決絕了以往有線設(shè)備限制了病人的行動(dòng)自由，也給醫(yī)院帶來(lái)了繁瑣的布線和維護(hù)工作的問(wèn)題。LabVIEW的應(yīng)用簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)降低了成本，并且減小了信噪比，提高了系統(tǒng)的檢測(cè)精度。整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)使用起來(lái)更加方便靈活，更加適應(yīng)未來(lái)醫(yī)療監(jiān)護(hù)信息化的趨勢(shì)。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖；
[0016]圖2為本發(fā)明無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)地描述:
[0018]一種基于CC2430的無(wú)線血氧飽和度檢測(cè)裝置，其組成主要包括光源驅(qū)動(dòng)電路1、光電接收電路2、濾波及放大電路3、CC2430收發(fā)模塊4、上位機(jī)模塊5，其中，光源驅(qū)動(dòng)電路I與光電接收電路2連接，光電接收電路2與濾波及放大電路3連接。
[0019]上述的光電接收電路2采用兩路發(fā)光管交替發(fā)光來(lái)采集兩路脈搏波信號(hào)，將手指指尖用血氧飽和度探頭指甲夾住，在實(shí)際的裝置調(diào)試中，發(fā)現(xiàn)電源信號(hào)，環(huán)境光對(duì)探頭的檢測(cè)有較大的影響。
[0020]上述的CC2430收發(fā)模塊4通過(guò)相反的工頻驅(qū)動(dòng)信號(hào)，能將采集到的紅光和紅外光信號(hào)傳到上位機(jī)模塊5。
[0021]同時(shí)，為了進(jìn)一步減少信號(hào)的誤差，進(jìn)一步降低裝置的復(fù)雜程度，在信號(hào)串口發(fā)送的時(shí)候分別為兩路信號(hào)加上標(biāo)識(shí)，由上位機(jī)來(lái)進(jìn)行信號(hào)識(shí)別、信號(hào)分離和信號(hào)提取，簡(jiǎn)化了裝置的復(fù)雜度，減少噪聲的干擾，提高了信號(hào)傳輸?shù)乃俣取?br>[0022]結(jié)合圖1，圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖。基于ZigBee無(wú)線技術(shù)的血氧飽和度檢測(cè)系統(tǒng)是以IEEE 802.15.4的CC2430芯片作為MCU。系統(tǒng)主要由光源驅(qū)動(dòng)電路、光電接收電路、濾波及放大電路、CC2430收發(fā)模塊、上位機(jī)模塊來(lái)組成。通過(guò)相反的工頻驅(qū)動(dòng)信號(hào)，將采集到的紅光和紅外光信號(hào)傳到上位機(jī)。采用低功耗CC2430模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)10位ADC轉(zhuǎn)換，通過(guò)符合IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的ZigBee無(wú)線射頻收發(fā)模塊進(jìn)行可靠的無(wú)線傳輸，通過(guò)功能強(qiáng)大圖形化編程的虛擬儀器軟件LabVIEW進(jìn)行信號(hào)標(biāo)識(shí)識(shí)別，從而分離信號(hào)；應(yīng)用巴特沃茲濾波消除背景噪聲；用線性擬合法去除基線漂移；最后通過(guò)微分閾值法進(jìn)行特征識(shí)另Ij，計(jì)算出血氧飽和度的值。
[0023]結(jié)合圖2，圖2為本發(fā)明無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)流程圖。程序的主要步驟是這樣的:
[0024]1、初始化
[0025]初始化的工作在這個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟中占有一定的工作量，因?yàn)樯婕暗降脑O(shè)備或者說(shuō)裝置會(huì)比較多，在過(guò)程中的初始化我們會(huì)遇到通信設(shè)備，基本參數(shù)等的初始化。還有一些其余要了解的在其他章節(jié)有所體現(xiàn)。
[0026]I設(shè)備通信狀態(tài)初始化
[0027]數(shù)據(jù)的發(fā)送和空閑時(shí)可能的兩種狀態(tài)，在這個(gè)測(cè)試中。在正式運(yùn)作之前，空閑的情形當(dāng)然是第一個(gè)會(huì)遇到的。
[0028]2基本通信參數(shù)初始化
[0029]在實(shí)際的通訊中，基本參數(shù)的設(shè)置時(shí)相當(dāng)重要的，它直接影響的是整體過(guò)程的穩(wěn)走程度。
[0030]3射頻電路初始化
[0031]在一個(gè)系統(tǒng)中，隨機(jī)或者自動(dòng)模式的選擇、默認(rèn)或者特殊配置選項(xiàng)對(duì)系統(tǒng)的影響都是很大，所以這部分的初始化也占有重要地位。
[0032]2、選擇信道
[0033]信道選擇的完成是通過(guò)一個(gè)特殊的函數(shù)以及一個(gè)特殊的變量來(lái)完成的，具體的過(guò)程也是可以簡(jiǎn)單了解的，不再這里詳細(xì)展開。
[0034]3、選擇通信模式
[0035]這一具體的步驟是依舊是依賴于上述的那個(gè)特殊的函數(shù)，只不過(guò)變量成了局部變量，通過(guò)局部變量得到賦值而實(shí)現(xiàn)的。
[0036]4、發(fā)送模式
[0037]數(shù)據(jù)包和配置的相互協(xié)調(diào)在其中顯現(xiàn)出來(lái)，緊接著上面的那個(gè)步驟，這個(gè)步驟繼續(xù)進(jìn)行發(fā)送功率等工作。
[0038]I選擇輸出功率
[0039]根據(jù)上面的敘述，很顯然選擇輸出功率是首要任務(wù)，在用RfsetTXpower進(jìn)行各種寄存器的配對(duì)之前，首先用到了 SelectOutputPower。
[0040]2包數(shù)目發(fā)送
[0041]3進(jìn)程開始。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于CC2430的無(wú)線血氧飽和度檢測(cè)裝置，其組成主要包括光源驅(qū)動(dòng)電路(I)、光電接收電路(2)、濾波及放大電路(3)、CC2430收發(fā)模塊(4)、上位機(jī)模塊(5)，其中，光源驅(qū)動(dòng)電路(I)與光電接收電路⑵連接，光電接收電路(2)與濾波及放大電路(3)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于CC2430的無(wú)線血氧飽和度檢測(cè)裝置，其特征在于所述的光電接收電路(2)采用兩路發(fā)光管交替發(fā)光來(lái)采集兩路脈搏波信號(hào)，將手指指尖用血氧飽和度探頭指甲夾住，在實(shí)際的裝置調(diào)試中，發(fā)現(xiàn)電源信號(hào)，環(huán)境光對(duì)探頭的檢測(cè)有較大的影響。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于CC2430的無(wú)線血氧飽和度檢測(cè)裝置，其特征在于所述的CC2430收發(fā)模塊(4)通過(guò)相反的工頻驅(qū)動(dòng)信號(hào)，能將采集到的紅光和紅外光信號(hào)傳到上位機(jī)模塊(5)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于CC2430的無(wú)線血氧飽和度檢測(cè)裝置，其特征是為了進(jìn)一步減少信號(hào)的誤差，進(jìn)一步降低裝置的復(fù)雜程度，在信號(hào)串口發(fā)送的時(shí)候分別為兩路信號(hào)加上標(biāo)識(shí)，由上位機(jī)來(lái)進(jìn)行信號(hào)識(shí)別、信號(hào)分離和信號(hào)提取，簡(jiǎn)化了裝置的復(fù)雜度，減少噪聲的干擾，提高了信號(hào)傳輸?shù)乃俣取?br>【專利摘要】一種無(wú)線血氧飽和度檢測(cè)系統(tǒng)，針對(duì)傳統(tǒng)的血氧飽和度檢測(cè)采用有線方式傳輸測(cè)量數(shù)據(jù)，以IEEE 802.15.4的CC2430芯片作為MCU。系統(tǒng)主要由光源驅(qū)動(dòng)電路、光電接收電路、濾波及放大電路、CC2430收發(fā)模塊、上位機(jī)模塊來(lái)組成。通過(guò)相反的工頻驅(qū)動(dòng)信號(hào)，將采集到的紅光和紅外光信號(hào)傳到上位機(jī)。采用低功耗CC2430模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)10位ADC轉(zhuǎn)換，通過(guò)ZigBee無(wú)線射頻收發(fā)模塊進(jìn)行無(wú)線傳輸，通過(guò)LabVIEW進(jìn)行信號(hào)標(biāo)識(shí)識(shí)別，從而分離信號(hào)，應(yīng)用巴特沃茲濾波消除背景噪聲；用線性擬合法去除基線漂移；最后通過(guò)微分閾值法進(jìn)行特征識(shí)別，計(jì)算出血氧飽和度的值。
【IPC分類】A61B5/1455
【公開號(hào)】CN105708473
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410723868
【發(fā)明人】趙彬彬, 趙晶
【申請(qǐng)人】哈爾濱功成科技創(chuàng)業(yè)投資有限公司