一種血氧采集系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種血氧采集系統(tǒng)。特別是涉及一種用于無線脈搏血氧儀的血氧采集系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]動脈血液中的氧對維持人的生命具有極為重要的意義，動脈中氧的含量是判斷人體組織是否缺氧的重要指標之一。組織的供養(yǎng)能力不足會導致組織的代謝、功能和形態(tài)結構發(fā)生異常變化，這是一種病理過程，醫(yī)學上稱之為缺氧。缺氧臨床上常常出現(xiàn)的一種疾病之一，生命重要器官如大腦、心臟等缺氧是導致機體死亡的重要原因之一，血氧飽和度直接反應了人體新陳代謝中氧代謝的狀況。血氧儀能及時的檢測出人體是否缺氧，從而避免由于缺氧而導致的各種疾病或死亡，因此人體血氧飽和度的無線測量和遠程分享系統(tǒng)具有廣泛的應用前景和重要的實用價值。
[0003]血氧飽和度的測量方式按照對人體是否有創(chuàng)傷來劃分可以分為有創(chuàng)測量和無創(chuàng)測量兩種方法。有創(chuàng)傷的血氧飽和度測量方法又分為電化學分析法和光密度法兩種，有創(chuàng)傷的測量首先要用設備破壞人體組織進行采血，然后用專用儀器對所采集的血液進行電化學分析，最后通過分析的結果計算血氧飽和度。這種方式需要使用采血設備對人體進行采血，是有創(chuàng)測量，電化學分析過程時間長、過程復雜。費用較高且無法對人體血氧飽和度進行連續(xù)監(jiān)測是這種血氧飽和度測量方式的最大缺點。這種方法測量的優(yōu)點在于測量血氧飽和度的結果非常準確，可以應用在全麻手術、新生嬰兒監(jiān)護等許多需要準確測量血氧飽和度數(shù)值的場合。另一種有創(chuàng)測量方法也是需要使用采血器對人體進行采血，然后利用醫(yī)療儀器測定從人體動脈中抽取的血液的光密度，最后通過測量光密度的結果計算出血氧飽和度。這種方法是臨床上準確測量血氧飽和度的方法之一。這種方法的理論依據是朗伯-比爾定律，并利用了氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白在不同的光波長的條件下對光的吸收系數(shù)不同的特性進行計算，這種測量方式的原理已經發(fā)展成為無創(chuàng)測量血氧飽和度的基礎。由于有創(chuàng)測量具有有創(chuàng)、費時、費力且無法連續(xù)測量的缺點，所以為了解決血氧飽和度測量的這些缺點，人們發(fā)明了無創(chuàng)測量血氧飽和度的方法，此方法以朗伯-比爾定律為基礎，利用氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白在光譜吸收上的特點實現(xiàn)了脈搏血氧飽和度的無創(chuàng)傷、低成本、準確、實時測量。
[0004]隨著科學技術的在近年來的快速發(fā)展，嵌入式處理器在運行速度和功能上得到了很大提高，使得便攜式設備的性能逐漸增強，市場占有率逐步增多[1]，特別是最近幾年智能手機、平板電腦和1S及Andr1d等嵌入式操作系統(tǒng)的迅速發(fā)展與普及，便攜式通訊設備已不再是單純的通訊工具，而可以把便攜式通訊設備作為一個人體健康狀況記錄終端，并把個人健康信息上傳到云端服務器，實現(xiàn)人體健康信息的無線測量、遠程分享和可視化管理。據有關資料顯示，截止到2010年我國手機用戶已經超過7.4億，其中智能手機又占了很大的比重[2]，智能手機作為人體健康狀況記錄終端將具有很大的應用潛力。
[0005]血氧儀是測量血氧飽和度的重要醫(yī)療儀器，傳統(tǒng)的醫(yī)療儀器都是單獨的有線醫(yī)療儀器，需要專業(yè)的醫(yī)護人員操作血氧儀來對用戶進行測量，并最終記錄下測量結果。在沒有專業(yè)的醫(yī)護人員的情況下，用戶難以實現(xiàn)正確的測量以及測量結果的正確讀取。
[0006]如圖1所示，傳統(tǒng)血氧儀主要包括:MCU、光源控制電路、光源、光電檢測器件、脈搏波處理電路組成。
[0007]MCU控制整個系統(tǒng)協(xié)調工作，通過光源控制電路控制并調節(jié)光源發(fā)出時分復用的光脈沖，使光滿足測量條件；光電接收器件接收透射光并進行信號調理，將時分復用的光脈沖信號進行雙光束分離，再經過低通濾波還原為連續(xù)的容積脈搏波，然后進行交直流分離，并分別控制信號增益，最后對信號進行模數(shù)轉換送入MCU進行脈搏波識別并計算出血氧飽和度。這種血氧儀模擬電路復雜，電路參數(shù)要求較高，所以性能指標也收到很大限制。這種系統(tǒng)只是單獨的醫(yī)療儀器，使用不便，無法實現(xiàn)血氧飽和度的無線測量、測量結果的可視化管理和遠程分享。隨著人們對血氧儀的要求不斷提高，這種血氧儀已經不能滿足人們對醫(yī)療保健用品的需求。
[0008]特別是隨著移動互聯(lián)的發(fā)展，人們對醫(yī)療保健系統(tǒng)的要求不斷提高，如要求醫(yī)療保健設備便于攜帶、使用方便、操作簡單等，所以醫(yī)療保健必然向小型化、無線化、操作簡單等方向發(fā)展。
【發(fā)明內容】
[0009]本實用新型所要解決的技術問題是，提供一種能夠實現(xiàn)采集模塊小型化的可用于無線脈搏血氧儀的血氧采集系統(tǒng)。
[0010]本實用新型所采用的技術方案是:一種血氧采集系統(tǒng)，包括有具有藍牙功能的控制電路，用于向手指提供光源的發(fā)光二極管，用于通過手指采集人體血氧光信號的光頻轉換器，其中，所述的發(fā)光二極管的電源輸入端通過光源驅動電路連接所述的控制電路的輸出驅動端，所述的光頻轉換器的輸出端連接控制電路的信號輸入端，所述控制電路通過藍牙協(xié)議與外部設備進行通信，所述的控制電路還分別連接電源單元和顯示器。
[0011]所述的發(fā)光二極管是采用雙波長發(fā)光二極管。
[0012]所述的控制電路還連接用于控制控制電路中的藍牙工作和用于使控制電路復位的按鍵及復位電路。
[0013]所述的光頻轉換器包括有接收光信號的光電二極管和與所述的光電二極管的信號輸出相連的電流頻率轉換器，所述電流頻率轉換器輸出的脈沖信號連接所述的控制電路信號輸入端。
[0014]所述的電源單元包括有用于提供電源的電池，通過接口與電池相連，用于給電池充電的充電電路，所述的電池是通過一個電源穩(wěn)壓控制電路連接控制電路。
[0015]所述的充電電路包括有充電芯片Ul，所述的充電芯片Ul分別連接電池接口 JI和電源接口 J2，所述充電芯片Ul還連接控制電路。
[0016]所述的電源穩(wěn)壓控制電路包括有穩(wěn)壓芯片U3，所述的穩(wěn)壓芯片U3的電源輸入端連接電池的正極，穩(wěn)壓芯片U3的電源輸出端分為三路，一路構成VDD電源輸出端，第二路通過電容C9接地，第三路通過電阻R5連接三極管Q2的基極，以及直接連接三極管Q2的發(fā)射極，三極管Q2的集電極構成VCC電源端，所述三極管Q2的基極還通過電阻R4連接三極管Ql的集電極，三極管Q I的發(fā)射極接地，基極通過電阻R3連接控制電路中的電平輸出端PCTLo
[0017]所述的按鍵及復位電路包括有按鍵SI和復位芯片U6，其中，所述按鍵SI的一端分兩路，一路連接控制電路中的藍牙輸出端KEY，另一路通過電阻RlO連接電源VDD，所述按鍵SI的另一端接地，所述復位芯片U6分別連接控制電路中的復位端RST和藍牙輸出端KEY，以及連接電源VDD。
[0018]本實用新型的一種血氧采集系統(tǒng)，利用集成了藍牙協(xié)議棧的單片機作為處理器，控制雙波長發(fā)光二極管按照設計的時序發(fā)光，并使用光頻轉換器件作為傳感器直接對光電容積脈搏波信號直接進行數(shù)字化，減少了復雜的模擬電路帶來的噪聲，簡化了系統(tǒng)的結構，實現(xiàn)了采集模塊的小型化。
【附圖說明】
[0019]圖1是現(xiàn)有技術的脈搏血氧儀的構成框圖；
[0020]圖2是本實用新型所采用的無線脈搏血氧儀的構成框圖；
[0021]圖3是本實用新型的血氧采集系統(tǒng)的構成框圖；
[0022]圖4是本實用新型中光頻轉換器的構成框圖；
[0023]圖5是本實用新型中控制電路的電路原理圖；
[0024]圖6是本實用新型中光源驅動電路的電路原理圖；
[0025]圖7是本實用新型中電源單元的構成框圖；
[0026]圖8是本實用新型中充電電路的電路原理圖；
[0027]圖9是本實用新型中電源穩(wěn)壓控制電路的電路原理圖；
[0028]圖10是本實用新型中按鍵及復位電路的電路原理圖。
[0029]圖中
[0030]1:血氧采集系統(tǒng)2:藍牙協(xié)議
[0031]3:用戶端智能手機4:HTTP協(xié)議
[0032]5:云端服務器6:其它用戶
[0033]11:單片機12:光源驅動電路
[0034]13:發(fā)光二極管14:光頻轉換器
[0035]15:顯示器16:電源單元
[0036]17:手指18:按鍵及復位電路
[0037]101:光源102:手指
[0038]103:光電接收器件104:信號調理單元
[0039]105:雙光束分離單元106:交直流分離單元
[0040]107:增益控制電路108:濾波電路
[0041]109:A/D 轉換單元110:MCU
[0042]111:顯示及控制單元112:D/A轉換單元
[0043]113:光強調節(jié)單元114:光源驅動電路
【具體實施方式】
[0044]下面結合實施例和附圖對本實用新型的一種血氧采集系統(tǒng)做出詳細說明。
[0045]如圖2所示，無線脈搏血氧儀包括有本實用新型所要保護的血氧采集系統(tǒng)1，用戶端智能手機3和對所采集的人體血氧進行處理和存儲的云端服務器5，所述的血氧采集系統(tǒng)I通過藍牙協(xié)議2與所述的用戶端智能手機3進行通信，所述的用戶端智能手機3通過HTTP協(xié)議與所述的云端服務器5進行通信。所述的用戶端智能手機3還通過網絡郵件7與其它用戶6進行通信。
[0046]本實用新型的血氧采集系統(tǒng)實現(xiàn)的功能有:1)控制光源驅動電路，驅動發(fā)光二極管按照設定的時序發(fā)光；2)利用光頻轉換器件接收透射過指尖的光，然后利用處理器對光頻轉換器件的輸出脈沖進行計數(shù)，實現(xiàn)對容積脈搏波的采集；3)利用無線通訊技術與數(shù)據采集模塊進行通訊，把采集到的容積脈搏波數(shù)據傳輸?shù)綌?shù)據處理平臺；4)顯示及控制功會K。
[0047]如圖3所示，本實用新型的一種血氧采集系統(tǒng)，包括有具有藍牙功能的控制電路11，用于向手指17提供光源的發(fā)光二極管13，用于通過手指17采集人體血氧光信號的光頻轉換器14，其中，所述的發(fā)光二極管13的電源輸入端通過光源驅動電路12連接所述的控制電路11的輸出驅動端，所述的光頻轉換器14的輸出端連接控制電路11的信號輸入端，所述控制電路11通過藍牙協(xié)議2與外部設備進行通信(如與用戶端智能手機進行通信，)，所述的控制電路11還分別連接電源單元16和顯示器15。所述的控制電路11還連接用于控制控制電路11中的藍牙工作和用于使控制電路11復位的按鍵及復位電路18。
[0048]光源驅動電路需要兩個通用I/O 口來控制驅動電路產生紅光和紅外光的驅動信號；顯示及按鍵用三個通用I/o 口來實現(xiàn)一個按鍵及兩個指示燈；電源模塊需要四個個I/O來實現(xiàn)電源的管理；一共需要兩個定時/計數(shù)器，一個用于定時，用于控制采樣頻率；另一個用于計數(shù)，用于對光頻轉換器件的輸出脈沖進行計數(shù)，從而實現(xiàn)對光電容積脈搏波的數(shù)字化；需要藍牙4.0實現(xiàn)數(shù)據的傳輸。
[0049]如圖5所示，所述的控制電路11選用型號為CC254