專利名稱：基于掌上電腦的微型生理參數(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于醫(yī)療電子器械。特別涉及一種對(duì)心電、血壓、人體活動(dòng)信號(hào)進(jìn)行檢測、存儲(chǔ)和傳輸?shù)幕谡粕想娔X的微型生理參數(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)儀。
(二)、技術(shù)背景隨著醫(yī)療體制改革的不斷深入，國內(nèi)社區(qū)醫(yī)療模式正蓬勃興起，十分需要各種適合社區(qū)中心(站)和家庭環(huán)境使用的醫(yī)療設(shè)備。社區(qū)醫(yī)療設(shè)備使用環(huán)境和對(duì)象的特殊性決定了它不同于常規(guī)的醫(yī)院醫(yī)療設(shè)備，必須具有便于攜帶，適應(yīng)能力強(qiáng)，移動(dòng)性好，操作簡單，安全可靠的特點(diǎn)，而支持網(wǎng)絡(luò)通信是這類設(shè)備必需具備的功能。
目前，現(xiàn)有的生理參數(shù)監(jiān)護(hù)設(shè)備主要有兩類。一類是如心電Holter和血壓Holter等記錄設(shè)備，它們具有較長的存儲(chǔ)時(shí)間，但缺乏網(wǎng)絡(luò)通信功能，監(jiān)測對(duì)象必須將記錄結(jié)果送到醫(yī)院進(jìn)行分析，這對(duì)于需要經(jīng)常監(jiān)測的心臟病、高血壓患者、老年人，很不方便。由于這類設(shè)備不具備遠(yuǎn)程傳輸?shù)哪芰?，無法滿足社區(qū)醫(yī)療遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)的需要。另一類設(shè)備是近幾年來研究開發(fā)的心電BB機(jī)與心電/血壓遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)儀，它們具備遠(yuǎn)程傳輸能力。但心電BB機(jī)存在存儲(chǔ)容量較小，一般只能記錄幾分鐘到十幾分鐘的心電數(shù)據(jù)，不能滿足醫(yī)生對(duì)大容量心電信息的要求，而心電/血壓遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)儀通常采用PC微機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程傳輸，存在體積大，機(jī)動(dòng)性差，能耗大以及交互性差、操作復(fù)雜，對(duì)操作者計(jì)算機(jī)能力要求高的問題。
本實(shí)用新型解決所述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是這樣的即一種基于掌上電腦的微型生理參數(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)儀，其特征在于包括以微處理器為控制核心的心電、血壓和人體活動(dòng)檢測模塊電路及掌上電腦，所述模塊電路的信號(hào)輸出端分別通過串口電平變換電路與掌上電腦的通訊串口連接；其中心電檢測模塊電路及人體活動(dòng)檢測模塊電路的信號(hào)輸出端還通過發(fā)射、接收電路及串口電平變換電路將信號(hào)與掌上電腦的通訊串口連接。
圖6本實(shí)用新型無線發(fā)射接收模塊電路F與HPC之間的連接示意圖。
上述的各模塊與HPC之間連接采用RS232標(biāo)準(zhǔn)接口，HPC與遠(yuǎn)端則采用公用電話服務(wù)網(wǎng)絡(luò)通信；所述HPC采用聯(lián)想天璣2000或天權(quán)3000，微處理器U10采用80196KC。
在實(shí)際使用過程中，本實(shí)用新型可將HPC與各模塊連接分別構(gòu)成血壓、心電、人體活動(dòng)Holter和心電、人體活動(dòng)移動(dòng)遠(yuǎn)程監(jiān)測儀，可滿足不同患者監(jiān)護(hù)的需要。
血壓測量原理血壓測量采用已知的無創(chuàng)振動(dòng)法，其原理是將袖帶充氣到一定壓力完全壓迫動(dòng)脈血管并阻斷動(dòng)脈血流，然后逐步放氣降低袖帶中的壓力，在動(dòng)脈血管由完全阻斷-漸開-全開的變化過程中，檢測由于動(dòng)脈血管壁的搏動(dòng)在袖帶內(nèi)產(chǎn)生的氣體振蕩波，利用它們與動(dòng)脈收縮壓、舒張壓和平均壓存在確定的對(duì)應(yīng)關(guān)系的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)各血壓參數(shù)的測量。
心電檢測原理采用已知的胸部三電極檢測方法(標(biāo)準(zhǔn)V2監(jiān)護(hù)導(dǎo)聯(lián))，微弱的心電信號(hào)經(jīng)前置放大器放大和隔直后，由程控放大器進(jìn)行放大，再利用低通濾波電路濾除高頻干擾信號(hào)，最后信號(hào)由微處理A/D轉(zhuǎn)換器采集后送到HPC存儲(chǔ)處理，測出心率參數(shù)。
人體活動(dòng)檢測原理人體活動(dòng)檢測采用的加速度測量法，通過記錄人體活動(dòng)時(shí)加速度信號(hào)的變化，實(shí)現(xiàn)其活動(dòng)的測量。
本實(shí)用新型的最主要特點(diǎn)是采用了HPC微型計(jì)算機(jī)，充分利用了它具有遠(yuǎn)程傳輸能力，內(nèi)含大容量存儲(chǔ)器，且輕便小巧，屏幕大，筆輸入操作簡單等特點(diǎn)，研究開發(fā)出了具有長時(shí)間記錄和遠(yuǎn)程傳輸能力的新穎微型智能遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)設(shè)備。此外，由于采用了HPC，利用其配備的大屏幕液晶屏可現(xiàn)場回放記錄的波形、參數(shù)以及統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果如趨勢(shì)圖等，克服了以往微型監(jiān)護(hù)設(shè)備這方面的不足。
本實(shí)用新型的另一特點(diǎn)是采用了RF Modem實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸。選用的是PTR2000超小型、超低功耗、高速率RF Modem，它使用國際通用的433M數(shù)傳頻道，采用FSK調(diào)制、DDS+PLL頻率合成技術(shù)和低發(fā)射功率、高接收靈敏度以及發(fā)射接收合一設(shè)計(jì)，具有抗干擾性強(qiáng)、頻率穩(wěn)定性好、靈敏度高、功耗低，傳輸速率高、體積小，可直接與微處理器接口等特點(diǎn)，十分適合社區(qū)醫(yī)療家庭使用。
下面結(jié)合各附圖
對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)說明參見圖2、圖5血壓檢測模塊電路包括恒流基準(zhǔn)、壓力傳感器、差分放大和高頻干擾濾除電路；其中，R1-1、W1-1、D1-1、D1-2、D1-3、R1-2和運(yùn)放U1-1為壓力傳感器U1-10提供1.5mA的恒流基準(zhǔn)；壓力傳感器采用微型高靈敏度壓力傳感器IC1210，它輸出滿量程為100mV的差動(dòng)信號(hào)；壓力信號(hào)被送到運(yùn)放U1-2放大；為了增強(qiáng)抗干擾能力、提高測量精度，采用了高輸入阻抗、低噪聲、低漂移精密儀表放大器AD620；R1-9、R1-10和C1-1、C1-2構(gòu)成低通濾波器濾除高頻干擾；W1-3、R1-11、R1-12和運(yùn)放U1-5進(jìn)一步對(duì)壓力信號(hào)進(jìn)行放大。放大后的信號(hào)一路被送到微處理器U10的AD1進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，另一路被送到電阻R1-13、R1-14、R1-15、R1-16，電容C1-4、C1-5和運(yùn)放U1-6構(gòu)成的二階高通濾波器，濾出微弱的動(dòng)脈搏動(dòng)信號(hào)。搏動(dòng)信號(hào)經(jīng)C1-6和R1-17隔直后送到R1-18、R1-19、R1-20和U1-8同相放大器放大后送到微處理器U10的AD2進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。來自微處理器的控制信號(hào)VCON1(HSO.0)和VCON2(HSO.1)分別經(jīng)過三極管N1-1和N1-2驅(qū)動(dòng)后分別控制氣閥vavle和氣泵pump的開啟和關(guān)閉。
參見附圖3、附圖5心電放大模塊電路包括前置放大、高通濾波、程控主放大、低通濾波和電平變換、鉗位各電路；其作用是將0-5mV的心電信號(hào)放大到0-5V，同時(shí)除去基線漂移和高頻噪聲；其中U3-1為前置放大器。為了提高心電信號(hào)的信噪比，選用高輸入阻抗、低噪聲、低漂移精密儀表放大器AD620作為前置心電放大器，放大倍數(shù)當(dāng)R3-3取3k時(shí)為100倍。為了消除高頻干擾兩輸入端加入了由R3-1、R3-2、C3-1、C3-2組成的射頻濾除電路。C3-3、R3-4和R3-5構(gòu)成高通濾波器濾除低于0.08Hz的低頻干擾信號(hào)。程控放大器由U3-2和數(shù)字電位器X9313等組成，根據(jù)不同患者信號(hào)大小，由微處理器U10的HSO.2、HSO.3控制X9313的INC和U/D實(shí)現(xiàn)增益的自動(dòng)設(shè)置。R3-8和C3-5組成的低通濾波器濾濾除心電頻譜以外的高頻干擾，截止頻率為35Hz。濾波信號(hào)經(jīng)緩沖運(yùn)放U3-4送到U3-5進(jìn)行電平變換，使其輸出電壓范圍為0-5V。為了確保A/D轉(zhuǎn)換輸入為正電平，U3-5輸出端增加了鉗位電路D1、D2。最后信號(hào)被送入微處理器U10的AD3進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)心電信號(hào)的采集。
參見附圖4、附圖5人體活動(dòng)加速度檢測模塊電路選用單片、高靈敏度、低功耗雙軸加速度傳感器ADXL202，設(shè)置Rset和Cx、Cy分別為1.25M和0.1uF，可測量量程±2g、分辨率5mg的加速度信號(hào)。X與Y兩軸方向輸出脈沖信號(hào)分別送到微處理器U10的計(jì)數(shù)器T1所設(shè)置的HSI.0和HSI.1口。
參見附圖5各檢測模塊電路中各自或分別采用一自帶A/D轉(zhuǎn)換器的80C196KC微處理器U10，它提供各模塊電路所需的控制信號(hào)，并根據(jù)HPC發(fā)來的測量指令實(shí)現(xiàn)各信號(hào)的實(shí)時(shí)采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理，并把血壓、心電、加速度數(shù)據(jù)信號(hào)通過串口電平變換芯片U11即MAX232將數(shù)據(jù)傳給HPC，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)。
參見附圖6，發(fā)射、接收電路F由無線發(fā)射、接收模塊PTR2000構(gòu)成；心電檢測模塊電路及人體活動(dòng)檢測模塊電路輸出的信號(hào)通過在微處理器U10和串口電平變換芯片MAX232之間插入無線Modem發(fā)射接收模塊實(shí)現(xiàn)了心電、加速度參數(shù)的遙測監(jiān)護(hù)，其中無線Modem為PTR2000。
權(quán)利要求1.一種基于掌上電腦的微型生理參數(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)儀，其特征在于包括以微處理器(U10為)控制核心的血壓檢測模塊電路(A)、或/和心電檢測模塊電路(B)、或/和人體活動(dòng)檢測模塊電路(C)及掌上電腦(HPC)，所述模塊電路的信號(hào)輸出端分別通過232串口電平轉(zhuǎn)換電路與掌上電腦的通訊串口連接；心電檢測電路(B)及人體活動(dòng)檢測電路(C)的信號(hào)輸出端還通過發(fā)射、接收電路(F)及232串口電平轉(zhuǎn)換電路將信號(hào)與掌上電腦的通訊串口連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求所述的基于掌上電腦的微型生理參數(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)儀，其特征在于血壓檢測模塊電路包括恒流基準(zhǔn)、壓力傳感器(U1-10)、差分放大氣閥(vavle)、氣泵(pump)和高頻干擾濾除電路；其中電阻(R1-1、W1-1、R1-2)、二極管(D1-1、D1-2、D1-3)和運(yùn)算放大器(U1-1)為壓力傳感器提供1.5mA的恒流基準(zhǔn)；壓力傳感器采用微型高靈敏度壓力傳感器IC1210，它輸出滿量程為100mV的差動(dòng)信號(hào)；壓力信號(hào)被送到運(yùn)放(U1-2)放大；放大器(AD620)、電阻(R1-9、R1-10)和電容(C1-1、C1-2)構(gòu)成低通濾波器濾除高頻干擾；電阻(W1-3、R1-11、R1-12)和運(yùn)放(U1-5)進(jìn)一步對(duì)壓力信號(hào)進(jìn)行放大；放大后的信號(hào)一路接微處理器(U10)的(AD1)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，另一路接電阻(R1-13、R1-14、R1-15、R1-16)，電容(C1-4、C1-5)和運(yùn)放(U1-6)構(gòu)成的二階高通濾波器，濾出微弱的動(dòng)脈搏動(dòng)信號(hào)；搏動(dòng)信號(hào)經(jīng)電容(C1-6)和電阻(R1-17)隔直后接電阻(R1-18、R1-19、R1-20)和同相放大器(U1-8)放大后送到微處理器(U10)的(AD2)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；來自微處理器的控制信號(hào)(VCON1)(HSO.0)和VCON2(HSO.1)分別經(jīng)過三極管(N1-1和N1-2)驅(qū)動(dòng)后分別控制氣閥(vavle)和氣泵(pump)的開啟和關(guān)閉。
3.根據(jù)權(quán)利要求所述的基于掌上電腦的微型生理參數(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)儀，其特征在于心電放大模塊電路包括前置放大器(U3-1)、高通濾波、程控主放大、低通濾波和電平變換、鉗位各電路；由其將0-5mV的心電信號(hào)放大到0-5V，同時(shí)除去基線漂移和高頻噪聲；其輸入端加入了由電阻(R3-1、R3-2)、電容(C3-1、C3-2)組成的射頻濾除電路，電容(C3-30、電阻(R3-4和R3-5)構(gòu)成高通濾波器濾除低于0.08Hz的低頻干擾信號(hào)；程控放大器包括放大器(U3-2)和數(shù)字電位器(X9313)，根據(jù)不同患者信號(hào)大小，由微處理器(U10)的HSO.2、HSO.3端控制(X9313)的(INC和U/D)端實(shí)現(xiàn)增益的自動(dòng)設(shè)置；電阻(R3-8和C3-5)組成的低通濾波器濾濾除心電頻譜以外的高頻干擾，截止頻率35Hz；濾波信號(hào)經(jīng)緩沖運(yùn)放(U3-4)送到運(yùn)放(U3-5)進(jìn)行電平變換，使其輸出電壓范圍為0-5V；(U3-5)輸出端具有鉗位電路(D1、D2)，該輸出端被接微處理器(U10)的端(AD3)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)心電信號(hào)的采集。
4.根據(jù)權(quán)利要求所述的基于掌上電腦的微型生理參數(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)儀，其特征在于人體活動(dòng)加速度檢測模塊電路X與Y兩軸方向輸出脈沖信號(hào)分別接微處理器(U10)的計(jì)數(shù)器(T1)所設(shè)置的(HSI.0和HSI.1)口。
5.根據(jù)權(quán)利要求所述的基于掌上電腦的微型生理參數(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)儀，其特征在于各檢測模塊電路中各自或分別采用一自帶A/D轉(zhuǎn)換器的80C196KC微處理器(U10)。
6.根據(jù)權(quán)利要求所述的基于掌上電腦的微型生理參數(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)儀，其特征在于發(fā)射、接收電路(F)由無線發(fā)射、接收模塊(PTR2000)構(gòu)成。
專利摘要本實(shí)用新型屬于醫(yī)療電子器械。特別涉及一種對(duì)心電、血壓、人體活動(dòng)信號(hào)進(jìn)行檢測、存儲(chǔ)和傳輸?shù)幕谡粕想娔X的微型生理參數(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)儀。其特征在于:包括以微處理器(U10為)控制核心的血壓檢測模塊電路(A)、或/和心電檢測模塊電路(B)、或/和人體活動(dòng)檢測模塊電路(C)及掌上電腦(HPC),所述模塊電路的信號(hào)輸出端分別通過232串口電平轉(zhuǎn)換電路與掌上電腦的通訊串口連接;心電檢測電路(B)及人體活動(dòng)檢測電路(C)的信號(hào)輸出端還通過發(fā)射、接收電路(F)及232串口電平轉(zhuǎn)換電路將信號(hào)與掌上電腦的通訊串口連接。具有支持遠(yuǎn)程傳輸,且組合靈活,可監(jiān)測參數(shù)多,輕便小巧,移動(dòng)性好,適應(yīng)能力強(qiáng),操作簡單,功耗低,存儲(chǔ)容量大等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)A61B5/00GK2490977SQ0124752
公開日2002年5月15日 申請(qǐng)日期2001年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月4日
發(fā)明者吳寶明, 杜曉蘭, 何慶華, 卓豫 申請(qǐng)人:中國人民解放軍第三軍醫(yī)大學(xué)野戰(zhàn)外科研究所