專利名稱：基于脈搏信號(hào)控制的手機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種脈搏信號(hào)控制領(lǐng)域，特別是一種基于脈搏信號(hào)控制的藍(lán)牙手機(jī)遠(yuǎn)程 監(jiān)護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
目前，市場(chǎng)上簡(jiǎn)單的脈搏檢測(cè)計(jì)已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用，也有一些人有提出了有線的基于 PC機(jī)的脈搏分析系統(tǒng)的方案，甚至還有一些人提出了采用無線方式進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)的方案。但 是這些脈搏檢測(cè)、分析系統(tǒng)功能簡(jiǎn)單，要么只是進(jìn)行簡(jiǎn)單的脈搏測(cè)量，通過人工進(jìn)行分析， 要么需要通過掃描或圖形輸出儀器等將采集到的脈搏波信號(hào)進(jìn)行傳輸，通過有線方式獲取， 監(jiān)測(cè)儀器笨重復(fù)雜、不便攜帶，使用十分不便，而且不能對(duì)有需要的病人進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù) ;通過無線方式需要申報(bào)法定的特定頻段，大大提高了成本。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的是提供一種基于脈搏信號(hào)控制的手機(jī)遠(yuǎn)程 監(jiān)護(hù)裝置，其實(shí)現(xiàn)醫(yī)生或病人家屬對(duì)病人的遠(yuǎn)程脈搏監(jiān)控。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的， 一種基于脈搏信號(hào)控制的手機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)裝置，包括帶藍(lán)牙功 能的手機(jī)及脈搏檢測(cè)器，其特征在于所述的脈搏檢測(cè)器包括壓力傳感器、放大整形電路、 A/D轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)及藍(lán)牙模塊；所述的壓力傳感器輸出端與放大整形電路的輸入端相連， 所述的放大整形電路輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器輸入端相連接，所述的A/D轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)相連接， 所述的單片機(jī)的輸出端連接藍(lán)牙模塊；所述帶藍(lán)牙功能的手機(jī)與藍(lán)牙模塊取得通信。
本實(shí)用新型不但攜帶方便，功能齊全；利用藍(lán)牙技術(shù)，降低成本，還能夠在病人感覺不 舒服時(shí)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程求救，在病人監(jiān)護(hù)中具有廣泛的應(yīng)用前景，并在醫(yī)學(xué)上具有重要的意義。


圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例原理框圖。 圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例放大整形電路圖。 圖3是本實(shí)用新型藍(lán)牙通信示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步描述。
本實(shí)用新型提供一種基于脈搏信號(hào)控制的手機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)裝置，包括帶藍(lán)牙功能的手機(jī)及 脈搏檢測(cè)器，其特征在于所述的脈搏檢測(cè)器包括壓力傳感器、放大整形電路、A/D轉(zhuǎn)換器 、單片機(jī)及藍(lán)牙模塊；所述的壓力傳感器輸出端與放大整形電路的輸入端相連，所述的放大 整形電路輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器輸入端相連接，所述的A/D轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)相連接，所述的單片 機(jī)的輸出端連接藍(lán)牙模塊；所述帶藍(lán)牙功能的手機(jī)與藍(lán)牙模塊取得通信。
在本實(shí)用新型較佳的實(shí)施例子中，如圖1所示，整個(gè)系統(tǒng)的工作原理為首先，傳感器 將從人體獲得的脈搏信號(hào)轉(zhuǎn)換為微弱的電信號(hào)，然后將此電信號(hào)放大并濾波，得到的信號(hào)經(jīng) 過AD模數(shù)轉(zhuǎn)換、單片機(jī)處理后，送入藍(lán)牙模塊與手機(jī)中的藍(lán)牙模塊通信，利用嵌入式 labview軟件平臺(tái)在手機(jī)中實(shí)現(xiàn)對(duì)脈搏波信號(hào)的頻譜分析、脈率顯示、異常情況警示等功能 。手機(jī)再通過GSM/GFRS把警示數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)處的控制中心，以便與護(hù)理人員或親屬交換信息
〈1〉脈搏檢測(cè)器主要由壓力傳感器、放大和整形電路、帶AD轉(zhuǎn)換的單片機(jī)、藍(lán)牙等幾個(gè) 模塊構(gòu)成。
1) 所述壓力傳感器完成將脈搏跳動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為與此對(duì)應(yīng)的電脈沖信號(hào)。 傳感器采用集成化脈搏專用傳感器HK-2000B，無需電隔離，內(nèi)置微弱信號(hào)的前置處理，
對(duì)手腕的脈搏信號(hào)檢測(cè)，其特點(diǎn)為靈敏度高、抗干擾性能強(qiáng)、過載能力大、 一致性好、性能 穩(wěn)定可靠、使用壽命長(zhǎng)。主要技術(shù)指標(biāo)為電源電壓5 6VDC，壓力量程-6.67 +40. 00kPa(-50 +300mmHg)，靈敏度15037. 59 W^/^Pa (2000 "r/raiHs)。靈敏度溫度系數(shù) lxl0^/'C;精度0.5%，過載100倍。
2) 所述放大整形電路完成將傳感器的微弱信號(hào)放大，整形除去雜散信號(hào)。 放大整形電路功能是將由脈搏信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后加以放大濾波。傳感器HK-2000B輸出
信號(hào)的動(dòng)態(tài)達(dá)(10 300) mV，只需要增加一級(jí)10 20倍的信號(hào)放大電路即可。放大后的信號(hào) 是不規(guī)則的脈沖信號(hào)，因此必須加以濾波整形。
放大整形電路由兩級(jí)放大電路、低通濾波器等部分組成。電路分兩級(jí)， 一級(jí)為跟隨電路 ，二級(jí)為放大電路，單電源5V供電。電路如圖2所示。
低通濾波器采用二階低通濾波器，它主要用來消除50Hz工頻干擾及其他高頻干擾。根據(jù)人體脈搏的頻譜成分同，設(shè)計(jì)其上限頻率40Hz，設(shè)計(jì)其增益為2，按有源濾波器的一般設(shè)計(jì) 方法進(jìn)行電路參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算和選取。整個(gè)電路除了有關(guān)電阻電容外，選取2片高性能的集 成運(yùn)放LM353即可實(shí)現(xiàn)。電路具有很高的輸入阻抗(大于l M9 )，較高的增益(1000以上)，極 高的共模抑制比(80dB以上)，輸出的脈搏信號(hào)電壓幅度可達(dá)5V左右。
3) 所述A/D轉(zhuǎn)換完成將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。
本實(shí)施例中采用自帶12位AD轉(zhuǎn)化功能的低價(jià)位單片機(jī)MSP430F14x來實(shí)現(xiàn)，目的是既能實(shí) 現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換，又能作為與藍(lán)牙模塊通信的主機(jī)。降低了產(chǎn)品成本，且可簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)。它具 有處理能力強(qiáng)、運(yùn)行速度快、功耗低等優(yōu)點(diǎn)。MSP430F14x系列單片機(jī)片內(nèi)集成有高速通用的 12位A/D，其主要特點(diǎn)(1)最大采樣速率為200ksps。
(2)轉(zhuǎn)換精度為12位，l位差分非 線性(DNL) ，1位積分非線性(INL)。
(3)內(nèi)裝采樣/保持電路。(4) 8個(gè)可配置的外部信 號(hào)采樣通道。(5)具有單通道單次、單通道重復(fù)、序列通道單次、序列通道重復(fù)等轉(zhuǎn)換模 式。(6) 16個(gè)保存轉(zhuǎn)換結(jié)果的12位寄存器，可獨(dú)立用軟件訪問、配置通道及參考電平。實(shí) 踐證明，基于MSP430F14x系列單片機(jī)的三相干式變壓器溫度監(jiān)控裝置具有自動(dòng)化程度高、操 作簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。
4) 所述脈搏信號(hào)的藍(lán)牙傳輸采用基于HCI層的單片機(jī)對(duì)藍(lán)牙模塊的控制方式。 藍(lán)牙主機(jī)控制器接口(HCI)是主機(jī)(控制藍(lán)牙模塊的單片機(jī))與藍(lán)牙模塊間的軟硬件接
口。當(dāng)主機(jī)和藍(lán)牙模塊通信時(shí)。HCI層以上協(xié)議在主機(jī)上運(yùn)行。而HCI層以下的協(xié)議由藍(lán)牙模 塊內(nèi)部嵌人式的微處理器(主機(jī)控制器)硬件來完成。它們通過HCI傳輸層進(jìn)行通信。傳輸 框圖如附圖3所示。
主機(jī)和主機(jī)控制器之間通過HCI收發(fā)"封包"(packet)方式進(jìn)行信息交換。在HCI傳輸 層中一般傳送3種類型的封包:指令封包、事件封包和數(shù)據(jù)封包，數(shù)據(jù)封包又分為ACL數(shù)據(jù)封 包(主要用于對(duì)時(shí)間要求不敏感的數(shù)據(jù)通信)和SCO數(shù)據(jù)封包(主要用于對(duì)時(shí)間要求很高的數(shù)據(jù) 通信，如語音等)。指令封包只從主機(jī)發(fā)往主機(jī)控制器，事件封包只從主機(jī)控制器發(fā)往主機(jī) ，數(shù)據(jù)封包在主機(jī)和主機(jī)控制器之間雙向傳輸。主機(jī)和主機(jī)控制器通過指令應(yīng)答的方式實(shí)現(xiàn) 控制，主機(jī)向主機(jī)控制器發(fā)出一個(gè)指令封包后，主機(jī)控制器就會(huì)返回事件封包，說明指令的 執(zhí)行情況。如果指令執(zhí)行出錯(cuò)，返回的指令狀態(tài)事件封包就指示出相應(yīng)的錯(cuò)誤代碼。
HCI傳輸層引用了三個(gè)已有的串行協(xié)議:UART協(xié)議、RS232協(xié)議和USB協(xié)議。此外，還有第 四個(gè)傳愉層協(xié)議PC卡傳輸層協(xié)議。針對(duì)不同的應(yīng)用要求，可以選擇UART、 USB、 12C甚至PC卡傳輸接口方式，但無疑UART方式是最容易實(shí)現(xiàn)、最有代表性的。對(duì)于UART接口來說，所 有的數(shù)據(jù)收發(fā)都是分別經(jīng)過RX和TX2條線，無法區(qū)分接受到的HCI封包是哪一種封包，所以通 過UART (包括RS232)接口傳送的封包必須加上標(biāo)志來區(qū)分封包的類型，它附加在每一種對(duì) 應(yīng)的HCI封包代碼的最前面0X01，指令封包；0X02， ACL數(shù)據(jù)封包；0X03， SC0數(shù)據(jù)封包； 0X04，事件封包。
〈2〉將labview嵌入式軟件平臺(tái)嵌入帶藍(lán)牙模塊的手機(jī)，以實(shí)現(xiàn)脈搏波形的頻譜分析 、脈率顯示、異常情況警示等功能。然后手機(jī)再將異常警示情況通過GSM/GFRS把數(shù)據(jù)傳送到 遠(yuǎn)處的求救中心，以便向護(hù)理人員或親屬及時(shí)發(fā)送求救信息。
1) 所述手機(jī)里的藍(lán)牙模塊接收到前端的脈搏波信號(hào)后，再次通過單片機(jī)MSP430F14x實(shí) 現(xiàn)與labview的串行通信。用labview編寫的程序要能夠?qū)崿F(xiàn)和MSP430F14x的串行通信，將接 收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析。
2) 所述嵌入式labview虛擬儀器軟件是在手機(jī)上搭建的虛擬測(cè)試系統(tǒng)，其編寫的程序稱 為虛擬儀器程序(簡(jiǎn)稱VI)，主要包括前面板(即人機(jī)界面)和框圖程序兩部分。前面板用于模 擬真實(shí)儀器的面板操作，可設(shè)置輸入數(shù)值、觀察輸出值及實(shí)現(xiàn)圖表、波形、文本等顯示。框 圖程序應(yīng)用圖形編程語言編寫，相當(dāng)于傳統(tǒng)程序的源代碼。用于傳送前面板輸入的命令參數(shù) 到儀器以執(zhí)行相應(yīng)的操作。
該測(cè)試系統(tǒng)就是借助LabVIEW，仿照真實(shí)儀器面板設(shè)計(jì)前面板.并通過LabVIEW中有關(guān)功 能模塊，編寫框圖程序。測(cè)試系統(tǒng)主要功能為脈搏信號(hào)的采集及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和對(duì)采集存儲(chǔ)的信 號(hào)進(jìn)行回放分析。根據(jù)此要求，在hbVIEW前面板窗口中，選取有關(guān)控件及波形顯示器件，并 借助LabVIEW的工具模版，設(shè)計(jì)、架構(gòu)測(cè)試儀前面板；在對(duì)應(yīng)的框圖程序窗，通過Write LabVIEW Measurement模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的保存.它將信號(hào)波形以數(shù)據(jù)點(diǎn)的形式存放于文件中 。整個(gè)采集、顯示過程由循環(huán)結(jié)構(gòu)控制，選擇Append to file就可以將每個(gè)循環(huán)采集到的數(shù) 據(jù)連接成為長(zhǎng)達(dá)40 s的完整過程記錄。同放部分是通過Read from spreadsheet file模塊讀 取文件路徑框中給出的存放數(shù)據(jù)文件來實(shí)現(xiàn)波形的回放，并通過離散傅立葉變換的公式模塊 實(shí)現(xiàn)頻譜分析，以采樣頻率128 Hz、采樣長(zhǎng)度40 s為設(shè)定值。借助有關(guān)運(yùn)算模塊.進(jìn)行脈率 的測(cè)算。從而在測(cè)試儀前面板上實(shí)現(xiàn)脈搏波形的采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、波形回放、頻譜分析、脈 率顯示、異常情況警示等功能。
以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，凡依本實(shí)用新型申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本實(shí)用新型的涵蓋范圍。
權(quán)利要求1.一種基于脈搏信號(hào)控制的手機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)裝置，包括帶藍(lán)牙功能的手機(jī)及脈搏檢測(cè)器，其特征在于所述的脈搏檢測(cè)器包括壓力傳感器、放大整形電路、A/D轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)及藍(lán)牙模塊；所述的壓力傳感器輸出端與放大整形電路的輸入端相連，所述的放大整形電路輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器輸入端相連接，所述的A/D轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)相連接，所述的單片機(jī)的輸出端連接藍(lán)牙模塊；所述帶藍(lán)牙功能的手機(jī)與藍(lán)牙模塊取得通信。
2 根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于脈搏信號(hào)控制的手機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)裝置，其 特征在于所述的A/D轉(zhuǎn)換器集成于單片機(jī)內(nèi)。
3 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于脈搏信號(hào)控制的手機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)裝置 ，其特征在于所述的壓力傳感器的型號(hào)是集成化脈搏專用傳感器HK-2000B。
4 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的基于脈搏信號(hào)控制的手機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)裝 置，其特征在于所述的單片機(jī)是MSP430F14x系列單片機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種基于脈搏信號(hào)控制的手機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)裝置，包括帶藍(lán)牙功能的手機(jī)及脈搏檢測(cè)器，其特征在于所述的脈搏檢測(cè)器包括壓力傳感器、放大整形電路、A/D轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)及藍(lán)牙模塊；所述的壓力傳感器輸出端與放大整形電路的輸入端相連，所述的放大整形電路輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器輸入端相連接，所述的A/D轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)相連接，所述的單片機(jī)的輸出端連接藍(lán)牙模塊；所述帶藍(lán)牙功能的手機(jī)與藍(lán)牙模塊取得通信。本實(shí)用新型不但攜帶方便，功能齊全；利用藍(lán)牙技術(shù)，降低成本，還能夠在病人感覺不舒服時(shí)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程求救，在病人監(jiān)護(hù)中具有廣泛的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)H04B5/00GK201422874SQ20092030555
公開日2010年3月17日 申請(qǐng)日期2009年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月2日
發(fā)明者林晨曦, 林碧蘭, 鄭智民 申請(qǐng)人:鄭智民