專利名稱：康復(fù)訓(xùn)練過程中相關(guān)生理信息的遠(yuǎn)程測量模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種生理信息監(jiān)測技術(shù)，具體地涉及一種用于遠(yuǎn)程測量康復(fù)訓(xùn)練過程中相關(guān)人體生理信息的裝置
背景技術(shù)：
近年來，由于中風(fēng)病發(fā)病率的增加以及運(yùn)動損傷患者的增多，極大地促進(jìn)了康復(fù)醫(yī)療器械的發(fā)展和需求。而患者在進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練的過程中，往往需要遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)測患者的生理信息，以便為醫(yī)師正確診斷病情和制定科學(xué)的康復(fù)訓(xùn)練方案提供基本依據(jù)。不過，醫(yī)院所使用的生理信息測量裝置通常價(jià)格昂貴、體積較大且使用不便，在測量多重生理信號時，使用者必須在身上通過電線連接所有的傳感器，通?？赡苓€需要一臺較龐大的主機(jī)，這將嚴(yán)重限制使用者的行動。再者，若需要在測量期間移動時，醫(yī)護(hù)人員就必須重新對連接線進(jìn)行配接，這也給醫(yī)護(hù)人員造成很多麻煩。如何簡單、方便地進(jìn)行生理信息的監(jiān)測一直是當(dāng)前研究的趨勢，市面上已經(jīng)出現(xiàn)小型化、可攜式的生理監(jiān)測裝置，在測量時可放置在身邊或直接佩戴在身上，但部分可攜式產(chǎn)品并未從根本上減輕使用者的負(fù)重，多數(shù)產(chǎn)品在追求小型化的同時卻簡化了其功能，往往只能測量單一的生理信號，且不支持對生理信息的遠(yuǎn)程監(jiān)測。因此，仍需加強(qiáng)生理信息監(jiān)測裝置的簡便性與實(shí)用性，解決特殊場合遠(yuǎn)程監(jiān)測的需求。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的主要目的即在于提供一種多重生理信息測量模塊，其體積小，重量輕，在不增加使用者負(fù)擔(dān)的前提下可以完成對多種生理信號的提取。本實(shí)用新型的另一個目的在于提供一種多重生理信息遠(yuǎn)程測量模塊，其可以通過無線傳輸接口與本地PC機(jī)進(jìn)行無線連接，再由本地PC機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)將使用者的相關(guān)生理信息發(fā)送給遠(yuǎn)端監(jiān)護(hù)中心，即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)的目的。本實(shí)用新型的又一目的在于提供一種用于康復(fù)訓(xùn)練過程中的多重生理信息遠(yuǎn)程測量模塊，其使用簡單，便于佩帶與移動，能夠遠(yuǎn)程實(shí)時測量使用者在康復(fù)訓(xùn)練過程中的多種生理信息。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案具體是這樣實(shí)現(xiàn)的一種康復(fù)訓(xùn)練過程中相關(guān)生理信息的遠(yuǎn)程測量模塊，包括a、數(shù)據(jù)采集端的肌電檢測模塊、血氧檢測模塊、肌張力檢測模塊、呼吸檢測模塊、微處理器模塊和無線發(fā)送模塊；b、數(shù)據(jù)接收端的無線接收模塊以及本地端計(jì)算機(jī)；C、遠(yuǎn)端計(jì)算機(jī)；肌電檢測模塊的信號輸入端、血氧檢測模塊的信號輸入端、肌張力檢測模塊的信號輸入端以及呼吸檢測模塊的信號輸入端分別與相應(yīng)的肌電、血氧、肌張力以及呼吸信號傳感器連接；肌電檢測模塊的信號輸出端、血氧檢測模塊的信號輸出端、肌張力檢測模塊的信號輸出端以及呼吸檢測模塊的信號輸出端分別通過A/D轉(zhuǎn)換模塊連接微處理器模塊的輸入端；微處理器模塊的數(shù)據(jù)接收/發(fā)送端連接無線發(fā)送模塊的有線數(shù)據(jù)接收/發(fā)送端；無線發(fā)送模塊的無線數(shù)據(jù)接收/發(fā)送端對外收發(fā)無線數(shù)據(jù)信號；無線接收模塊接收來自無線發(fā)送模塊的無線數(shù)據(jù)信號，然后傳給本地端計(jì)算機(jī)；本地端計(jì)算機(jī)通過因特網(wǎng)與遠(yuǎn)端計(jì)算機(jī)通信；所述肌電檢測模塊包括前置放大電路、二階高通濾波器、二階低通濾波器、二級放大電路以及電平抬高電路；前置放大電路接收來自肌電傳感器的信號，并放大；放大后到信號依次經(jīng)過二階高通濾波器、二階低通濾波器、二級放大電路以及電平抬高電路后輸出；所述血氧檢測模塊包括傳感器驅(qū)動電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、I/V轉(zhuǎn)換電路和放大電路；所述微處理器模塊的控制信號輸出端通過D/A轉(zhuǎn)換電路連接傳感器驅(qū)動電路的控制端，傳感器驅(qū)動電路的驅(qū)動輸出端連接血氧傳感器的光源輸入端；血氧傳感器的光敏傳感器輸出端連接I/V轉(zhuǎn)換電路的輸入端，I/V轉(zhuǎn)換電路的輸出端經(jīng)放大電路連接微處理器模塊的輸入端；所述肌張力檢測模塊包括第一分壓跟隨電路和第二分壓跟隨電路；第一分壓跟隨電路的輸入端與肌張力傳感器的頂柱力信號輸出端相連，第一分壓跟隨電路的輸出端即為肌張力信號Fb ;第二分壓跟隨電路的輸入端與肌張力傳感器繃帶所施加力信號輸出端相連，第二分壓跟隨電路的輸出端即為肌張力信號Ft ；所述呼吸檢測模塊包括補(bǔ)償電路和前置放大電路；補(bǔ)償電路對來自呼吸信號傳感器的信號進(jìn)行補(bǔ)償，補(bǔ)償后的信號經(jīng)前置放大電路輸出。微處理器模塊是混合信號單片機(jī)；無線發(fā)送模塊是藍(lán)牙無線傳輸模塊；混合信號單片機(jī)的UART接口與藍(lán)牙無線傳輸模塊的UART接口進(jìn)行通信；無線接收模塊包括USB接口、串口轉(zhuǎn)USB電路和藍(lán)牙無線傳輸模塊；藍(lán)牙無線傳輸模塊接收到的無線數(shù)據(jù)信號經(jīng)串口轉(zhuǎn)USB電路轉(zhuǎn)換后，傳給USB接口 ；本地端計(jì)算機(jī)的USB接口與無線接收模塊的USB接口連接。對于肌電檢測模，所述二階高通濾波器與二階低通濾波器共用同一雙運(yùn)放電路，二級放大與電平抬高電路共用同一雙運(yùn)放電路；肌電傳感器的輸出端先經(jīng)過阻容濾波后以差分信號形式與前置放大電路的輸入端連接。對于血氧檢測模塊的光源包括紅光二極管和紅外光二極管；所述傳感器驅(qū)動電路包括PNP三極管Ql、PNP三極管Q2、NPN三極管Q3和NPN三極管Q4 ；Ql的集電極分別連接紅光二極管陽極與紅外光二極管陰極、Q2的集電極分別連接紅光二極管陰極與紅外光二極管陽極；Q1、Q2的發(fā)射極連接高電平；Q3的集電極分別連接紅光二極管陽極與紅外光二極管陰極、Q4的集電極分別連接紅光二極管陰極與紅外光二極管陽極；Q3、Q4的發(fā)射極接地；QU Q2的基極分別經(jīng)過一電阻與微處理器模塊的控制信號輸出端引腳相連，由微處理器模塊控制血氧傳感器的紅外光二極管與紅光二極管的交替亮滅；Q3、Q4的基極分別與D/A轉(zhuǎn)換電路的電壓輸出端VOUTB、VOUTA連接，其輸出電壓的大小用于調(diào)節(jié)紅光二極管與紅外光二極管的發(fā)光強(qiáng)度，電壓越大，發(fā)光二極管的亮度越強(qiáng)。。[0027]對于血氧檢測模塊，I/V轉(zhuǎn)換電路是電流電壓轉(zhuǎn)換器；血氧傳感器的光敏傳感器的陰極連接I/V轉(zhuǎn)換電路的第一輸入端，I/V轉(zhuǎn)換電路的第二輸入端與光敏傳感器陽極之間加偏置電壓；I/V轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接到放大電路的一個輸入端，放大電路的另一個輸入端連接D/A轉(zhuǎn)換電路的一個輸出端。血氧傳感器的控制原理是，傳感器驅(qū)動電路可以與血氧傳感器的紅光二極管陽極與紅外光二極管陰極端、紅光二極管陰極與紅外光二極管陽極端分別連接，在微處理器模塊的作用下，控制血氧傳感器的紅光二極管與紅外光二極管交替發(fā)光，并在D/A轉(zhuǎn)換電路的作用下，調(diào)節(jié)紅光和紅外光發(fā)光二極管的發(fā)光強(qiáng)度，以保證光線在透過不同人群的手指后，強(qiáng)度在合適的范圍內(nèi)；上述D/A轉(zhuǎn)換電路的數(shù)據(jù)/控制信號輸入端、時鐘信號輸入端分別與微處理器模塊的數(shù)據(jù)/控制信號輸出端、時鐘信號輸出端連接；血氧傳感器的光敏傳感器陰極輸出的微弱光電流信號連接到I/V轉(zhuǎn)換電路的一個輸入端，并在I/V轉(zhuǎn)換電路的另一個輸入端與血氧傳感器的光敏傳感器陽極上加一偏置電壓以消除暗電流干擾，I/V轉(zhuǎn)換電路將接收到的微弱光電流信號放大并轉(zhuǎn)換為電壓信號，輸出疊加在一起的血氧直流分量與極微弱的交流分量信號；I/V轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接到放大電路的一個輸入端，放大電路的另一個輸入端連接D/A轉(zhuǎn)換芯片的一個輸出端以減除血氧的直流分量信號，放大電路提取出極微弱的交流分量信號并放大后輸出血氧的交流分量信號。肌電檢測模塊的原理是，前置放大電路接收來自肌電傳感器的差分電勢信號(例如由三個電極組成的肌電傳感器，該三個電極輸出的信號即為肌電傳感器的信號)，并放大得到毫伏級的肌電信號；此時的肌電信號中混雜有較多的高頻干擾與低頻干擾，經(jīng)過二階高通濾波器與二階低通濾波器能夠很好地濾除；再經(jīng)二級放大電路放大后，得到干擾較小的伏特級的肌電信號；最后通過電平抬高電路將肌電信號中的負(fù)電壓成分抬升到正電壓范圍，即可將得到的肌電信號輸入A/D轉(zhuǎn)換的相應(yīng)引腳。本遠(yuǎn)程測量模塊的原理說明如下其包括多種生理信號感測兀件，它包括多個傳感器一個脈搏血氧傳感器、一個肌電傳感器、一個呼吸傳感器以及一個肌張力傳感器，在康復(fù)訓(xùn)練過程中，使用者可根據(jù)需要佩戴上述4個傳感器中的一種或兩種以上傳感器以獲取其相應(yīng)的生理信號；連接接口，用于連接上述生理信號感測元件；肌電檢測模塊，其包括肌電信號放大、濾波處理電路，用于檢測肌電信號；血氧檢測模塊，其包括血氧飽和度相關(guān)信號放大、處理以及傳感器控制電路，用于檢測血氧飽和度相關(guān)信號；肌張力檢測模塊，主要包括肌張力信號放大電路，用于檢測肌張力信號；呼吸檢測模塊，其包括呼吸信號處理、放大電路，用于檢測呼吸信號；微處理器模塊，用于采集和處理上述生理信號，并通過串口與無線發(fā)送模塊建立通信；無線發(fā)送模塊，用于將提取到的相關(guān)生理信息發(fā)送給本地端PC機(jī)；電源模塊，用于給整個電路系統(tǒng)供電，所述電源模塊包括一節(jié)鋰電池、電池充電接口和電源處理模塊，其中，電源處理模塊提供對電池進(jìn)行充電與電路系統(tǒng)供電的功能；[0041]無線接收 模塊，用于建立所述生理信息測量模塊與本地PC機(jī)之間的無線連接，接收由無線發(fā)送模塊發(fā)送來的生理信息；本地端人機(jī)交互系統(tǒng)，用于接收并實(shí)時顯示使用者的相關(guān)生理信息，且能存儲、管理使用者的個人信息及相關(guān)生理信息，還可通過網(wǎng)絡(luò)將上述信息發(fā)送到遠(yuǎn)端的監(jiān)護(hù)中心；遠(yuǎn)端監(jiān)護(hù)中心人機(jī)交互系統(tǒng)，通過Internet網(wǎng)絡(luò)實(shí)時或定期接收來自本地端使用者的個人信息和相關(guān)生理信息，并能對上述信息進(jìn)行存儲與管理，使得監(jiān)護(hù)中心的醫(yī)師能夠及時掌握使用者在康復(fù)訓(xùn)練過程中的相關(guān)生理信息，并可作為醫(yī)師診斷使用者的康復(fù)情況與制定下一步康復(fù)訓(xùn)練方案的基本依據(jù)。與現(xiàn)有生理信息監(jiān)測裝置相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)(I)本實(shí)用新型通過Internet網(wǎng)絡(luò)連接本地端PC機(jī)與遠(yuǎn)端監(jiān)護(hù)中心，實(shí)現(xiàn)醫(yī)師遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)使用者的生理信息，滿足了遠(yuǎn)程康復(fù)訓(xùn)練的需求。(2)生理信息測量模塊與本地端PC機(jī)之間通過無線連接，不影響使用者在康復(fù)訓(xùn)練過程中的移動，減少了使用者接線的麻煩。(3)可測量多種生理信號。(4)通過選用小封裝元器件減小測量模塊的體積與重量，便于使用佩戴。

圖I顯示本實(shí)用新型康復(fù)訓(xùn)練過程中相關(guān)生理信息遠(yuǎn)程測量模塊的組成結(jié)構(gòu)示意圖；圖2顯示本實(shí)用新型生理信息測量模塊的肌電檢測模塊電路圖；圖3顯示本實(shí)用新型生理信息測量模塊的血氧檢測模塊電路圖；圖4顯示本實(shí)用新型生理信息測量模塊的肌張力檢測模塊電路圖；圖5顯示本實(shí)用新型生理信息測量模塊的呼吸檢測模塊電路圖；圖6顯示本實(shí)用新型生理信息測量模塊的微處理器電路圖；圖7顯示本實(shí)用新型生理信息測量模塊的無線發(fā)送模塊電路圖；圖8顯示本實(shí)用新型生理信息測量模塊的電源模塊電路圖；圖9顯示本實(shí)用新型生理信息測量模塊的無線接收模塊電路圖。
具體實(shí)施方式
以下將結(jié)合附圖及具體的實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。一種康復(fù)訓(xùn)練過程中相關(guān)生理信息的遠(yuǎn)程測量模塊，包括a、數(shù)據(jù)采集端的肌電檢測模塊、血氧檢測模塊、肌張力檢測模塊、呼吸檢測模塊、微處理器模塊和無線發(fā)送模塊；b、數(shù)據(jù)接收端的無線接收模塊以及本地端計(jì)算機(jī)；C、遠(yuǎn)端計(jì)算機(jī)；無線接收模塊接收來自無線發(fā)送模塊的無線數(shù)據(jù)信號，然后傳給本地端計(jì)算機(jī)；本地端計(jì)算機(jī)通過因特網(wǎng)與遠(yuǎn)端計(jì)算機(jī)通信；肌電檢測模塊的信號輸入端、血氧檢測模塊的信號輸入端、肌張力檢測模塊的信號輸入端以及呼吸檢測模塊的信號輸入端分別與相應(yīng)的肌電、血氧、肌張力以及呼吸信號傳感器連接；肌電檢測模塊的信號輸出端、血氧檢測模塊的信號輸出端、肌張力檢測模塊的信號輸出端以及呼吸檢測模塊的信號輸出端分別通過a/d轉(zhuǎn)換模塊連接微處理器模塊的輸入端；微處理器模塊的數(shù)據(jù)接收/發(fā)送端連接無線發(fā)送模塊的有線數(shù)據(jù)接收/發(fā)送端；無線發(fā)送模塊的無線數(shù)據(jù)接收/發(fā)送端對外收發(fā)無線數(shù)據(jù)信號；所述肌電檢測模塊包括前置放大電路、二階高通濾波器、二階低通濾波器、二級放大電路以及電平抬高電路；前置放大電路接收來自肌電傳感器的信號，并放大；放大后到信號依次經(jīng)過二階高通濾波器、二階低通濾波器、二級放大電路以及電平抬高電路后輸出；所述血氧檢測模塊包括傳感器驅(qū)動電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、I/V轉(zhuǎn)換電路和放大電路；所述微處理器模塊的控制信號輸出端通過D/A轉(zhuǎn)換電路連接傳感器驅(qū)動電路的 控制端，傳感器驅(qū)動電路的驅(qū)動輸出端連接血氧傳感器的光源輸入端；血氧傳感器的光敏傳感器輸出端連接I/V轉(zhuǎn)換電路的輸入端，I/V轉(zhuǎn)換電路的輸出端經(jīng)放大電路連接微處理器模塊的輸入端；所述肌張力檢測模塊包括第一分壓跟隨電路和第二分壓跟隨電路；第一分壓跟隨電路的輸入端與肌張力傳感器的頂柱力信號輸出端相連，第一分壓跟隨電路的輸出端即為肌張力信號Fb ;第二分壓跟隨電路的輸入端與肌張力傳感器繃帶所施加力信號輸出端相連，第二分壓跟隨電路的輸出端即為肌張力信號Ft ；所述呼吸檢測模塊包括補(bǔ)償電路和前置放大電路；補(bǔ)償電路對來自呼吸信號傳感器的信號進(jìn)行補(bǔ)償，補(bǔ)償后的信號經(jīng)前置放大電路輸出。微處理器模塊是混合信號單片機(jī)；無線發(fā)送模塊是藍(lán)牙無線傳輸模塊；混合信號單片機(jī)的UART接口與藍(lán)牙無線傳輸模塊的UART接口進(jìn)行通信；無線接收模塊包括USB接口、串口轉(zhuǎn)USB電路和藍(lán)牙無線傳輸模塊；藍(lán)牙無線傳輸模塊接收到的無線數(shù)據(jù)信號經(jīng)串口轉(zhuǎn)USB電路轉(zhuǎn)換后，傳給USB接口 ；本地端計(jì)算機(jī)的USB接口與無線接收模塊的USB接口連接。對于肌電檢測模，所述二階高通濾波器與二階低通濾波器共用同一雙運(yùn)放電路，二級放大與電平抬高電路共用同一雙運(yùn)放電路；肌電傳感器的輸出端先經(jīng)過阻容濾波后以差分信號形式與前置放大電路的輸入端連接。對于血氧檢測模塊的光源包括紅光二極管和紅外光二極管；所述傳感器驅(qū)動電路包括PNP三極管Ql、PNP三極管Q2、NPN三極管Q3和NPN三極管Q4 ；Ql的集電極分別連接紅光二極管陽極與紅外光二極管陰極、Q2的集電極分別連接紅光二極管陰極與紅外光二極管陽極；Q1、Q2的發(fā)射極連接高電平；Q3的集電極分別連接紅光二極管陽極與紅外光二極管陰極、Q4的集電極分別連接紅光二極管陰極與紅外光二極管陽極；Q3、Q4的發(fā)射極接地；QU Q2的基極分別經(jīng)過一電阻與微處理器模塊的控制信號輸出端引腳相連，由微處理器模塊控制血氧傳感器的紅外光二極管與紅光二極管的交替亮滅；Q3、Q4的基極分別與D/A轉(zhuǎn)換電路的電壓輸出端VOUTB、VOUTA連接，其輸出電壓的大小用于調(diào)節(jié)紅光二極管與紅外光二極管的發(fā)光強(qiáng)度，電壓越大，發(fā)光二極管的亮度越強(qiáng)。。[0076]對于血氧檢測模塊，I/V轉(zhuǎn)換電路是電流電壓轉(zhuǎn)換器；血氧傳感器的光敏傳感器的陰極連接I/V轉(zhuǎn)換電路的第一輸入端，I/V轉(zhuǎn)換電路的第二輸入端與光敏傳感器陽極之間加偏置電壓； I/V轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接到放大電路的一個輸入端，放大電路的另一個輸入端連接D/A轉(zhuǎn)換電路的一個輸出端。具體到本例中，請參閱圖1，其顯示根據(jù)本實(shí)用新型的康復(fù)訓(xùn)練過程中相關(guān)生理信息的遠(yuǎn)程測量模塊的組成結(jié)構(gòu)示意圖。如圖I所示，其包括用于連接傳感器的連接接口、肌電檢測模塊、血氧檢測模塊、肌張力檢測模塊、呼吸檢測模塊、微處理器模塊、無線發(fā)送模塊、電源模塊、無線接收模塊、本地端計(jì)算機(jī)以及遠(yuǎn)端計(jì)算機(jī)。一個肌電傳感器、一個血氧傳感器、一個肌張力傳感器與一個呼吸傳感器分別與相應(yīng)的連接接口連接；肌電檢測模塊、血氧檢測模塊、肌張力檢測模塊與呼吸檢測模塊分別通過相應(yīng)的連接接口接收傳感器的輸出信號，檢測出肌電、血氧、肌張力與呼吸信號后與微處理器內(nèi)部集成的A/D轉(zhuǎn)換模塊的引腳連接；微處理器的UART輸入輸出端分別與無線發(fā)送模塊的輸出輸入端連接；無線接收模塊通過USB接口與本地端計(jì)算機(jī)連接，與本地端人機(jī)交互系統(tǒng)建立通信；本地端計(jì)算機(jī)通過Internet網(wǎng)絡(luò)和遠(yuǎn)端計(jì)算機(jī)連接。肌電檢測模塊電路圖如圖2所示，肌電檢測模塊由前置放大電路201、二階高通濾波器202、二階低通濾波器203、二級放大電路204以及電平抬高電路205組成，前置放大電路采用型號為AD8226的低功耗儀用放大器，二階高通濾波器與二階低通濾波器共用一低功耗、低噪聲的雙運(yùn)放芯片ADA4841-2，二級放大與電平抬高電路也共用一雙運(yùn)放芯片ADA4841-2。肌電傳感器的輸出端通過阻容濾波后以差分信號形式與儀用放大器AD8226的輸入端連接，儀用放大器AD8226的輸出端與二階高通濾波器202的輸入端(電容C0-4的一端)連接，二階高通濾波器202的輸出端(ADA4841-2的I引腳)與二階低通濾波器203的輸入端(電阻R0-6的一端)相連，二階低通濾波器203的輸出端(ADA4841-2的7引腳)與二級放大電路204的輸入端(R0-10的一端)連接，二級放大電路204的輸出端與電平抬高電路205的輸入端(R0-15)相連，電平抬高電路205的輸出端OUTl即為肌電信號，與微處理器的A/D轉(zhuǎn)換模塊的相應(yīng)引腳(P1.3)相連。血氧檢測模塊電路圖如圖3所示，血氧檢測模塊由傳感器驅(qū)動電路301、D/A轉(zhuǎn)換電路302、I/V轉(zhuǎn)換電路303以及放大電路304組成，D/A轉(zhuǎn)換電路302選用型號為DAC7573的12位數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，I/V轉(zhuǎn)換電路303采用低噪聲運(yùn)放AD8663，放大電路304選用單運(yùn)放芯片AD4841-1。傳感器驅(qū)動電路301中Q1、Q2的基極分別經(jīng)過一電阻與微處理器的PO. I、PO. 0引腳相連，Q3、Q4的基極分別與D/A轉(zhuǎn)換電路302的輸出端V0UTA、V0UTB連接；D/A轉(zhuǎn)換芯片DAC7573的I2C總線的數(shù)據(jù)信號SDA、時鐘信號SCL分別與微處理器的PO. 2、PO. 3引腳相連，控制信號引腳LDAC與微處理器的PO. 7引腳相連，DAC7573的輸出端VOUTC連接至放大電路304的正向輸入端；I/V轉(zhuǎn)換電路303的輸出端0UT2為疊加在一起的血氧直流分量與極微弱的交流分量信號，與微處理器的A/D轉(zhuǎn)換模塊的相應(yīng)引腳(P1.0)相連；放大電路304的輸出端0UT3即為血氧的交流分量信號，與微處理器的A/D轉(zhuǎn)換模塊的相應(yīng)引腳(P1. 5)相連。肌張力檢測模塊電路圖如圖4所示，由分壓跟隨電路401與402組成，跟隨器采用雙運(yùn)放ADA4841-2。分壓跟隨電路401的輸入端SIGl與肌張力傳感器的頂柱力信號相連，跟隨器的輸出端0UT4即為肌張力信號(Fb)，與微處理器的A/D轉(zhuǎn)換模塊的相應(yīng)引腳(P1.6)相連；分壓跟隨電路402的輸入端SIG2與肌張力傳感器繃帶所施加力信號相連，跟隨器的輸出端OUT5即為肌張力信號(Ft)，與微處理器的A/D轉(zhuǎn)換模塊的相應(yīng)引腳(P1. 7)相連。呼吸檢測模塊電路圖如圖5所示，由補(bǔ)償電路501和前置放大電路502組成，前置放大電路502采用儀用放大器AD8221。補(bǔ)償電路501中呼吸傳感器的一端與電阻R2-7、R2-2連接，另一端與電阻R2-2、R2-4連接，并作為輸出連接至前置放大電路502的正向輸入端，電阻R2-1、R2-3連接至前置放大電路502的反向輸入端；前置放大電路502中AD8221的輸出引腳7經(jīng)過由R2-8、C2-1組成的阻容濾波器后作為前置放大電路502的輸出端0UT6，與微處理器的A/D轉(zhuǎn)換模塊的相應(yīng)引腳(P1.4)相連。請參閱圖6，微處理器選用型號為C8051F410的混合信號單片機(jī)，其串口 UART的發(fā)送引腳(PO. 4)與無線發(fā)送模塊的UART接收引腳相連，C8051F410的UART接收引腳(PO. 5)與無線發(fā)送模塊的UART發(fā)送引腳相連。無線發(fā)送模塊如圖7所示，選用BC417藍(lán)牙無線傳輸模塊。電源模塊電路圖如圖8所示，由充電接口 801、5V升壓電路802、3. 3V降壓電路803、3V參考電壓電路804以及-5V反向電路。充電接口 801與一節(jié)鋰電池相連，正極作為5V升壓電路802的輸入端；5V升壓電路802選用升壓芯片TPS61032，其外圍電路接法參照其技術(shù)手冊，輸出端5_VDD為5V電壓；3. 3V降壓電路803采用線性低壓差芯片LMl117，其外圍電路接法參照其技術(shù)手冊，輸入端為5V電壓，輸出端3. 3_VDD為3. 3V電壓；3V參考電壓電路804選用芯片AD1583，其外圍電路接法參照其技術(shù)手冊，輸入端為5V電壓，輸出端為3V電壓，作為D/A轉(zhuǎn)換芯片DAC7573以及微處理器(C8051F410) A/D轉(zhuǎn)換模塊的參考電壓；_5V反向電路選用芯片MAX660，其外圍電路接法參照其技術(shù)手冊，輸入端為5V電壓，輸出端-5_VDD為-5V電壓。無線接收模塊電路圖如圖9所示，由USB接口 901、串口轉(zhuǎn)USB電路902以及BC417藍(lán)牙無線傳輸模塊903組成。USB接口 901選用B型USB接口，與本地端計(jì)算機(jī)連接；串口轉(zhuǎn)USB電路902選用芯片CP2102，CP2102的USB數(shù)據(jù)線引腳D+、D_分別與USB接口 901的D+、D-引腳連接，其UART接收、發(fā)送引腳分別與BC417藍(lán)牙無線傳輸模塊903的UART發(fā)送、接收引腳相連。
權(quán)利要求1.一種康復(fù)訓(xùn)練過程中相關(guān)生理信息的遠(yuǎn)程測量模塊，其特征在于包括數(shù)據(jù)采集端的肌電檢測模塊、血氧檢測模塊、肌張力檢測模塊、呼吸檢測模塊、微處理器模塊和無線發(fā)送模塊；數(shù)據(jù)接收端的無線接收模塊以及本地端計(jì)算機(jī)；遠(yuǎn)端計(jì)算機(jī)；肌電檢測模塊的信號輸入端、血氧檢測模塊的信號輸入端、肌張力檢測模塊的信號輸入端以及呼吸檢測模塊的信號輸入端分別與相應(yīng)的肌電、血氧、肌張力以及呼吸信號傳感器連接；肌電檢測模塊的信號輸出端、血氧檢測模塊的信號輸出端、肌張力檢測模塊的信號輸出端以及呼吸檢測模塊的信號輸出端分別通過A/D轉(zhuǎn)換模塊連接微處理器模塊的輸入端；微處理器模塊的數(shù)據(jù)接收/發(fā)送端連接無線發(fā)送模塊的有線數(shù)據(jù)接收/發(fā)送端；無線發(fā)送模塊的無線數(shù)據(jù)接收/發(fā)送端對外收發(fā)無線數(shù)據(jù)信號；無線接收模塊接收來自無線發(fā)送模塊的無線數(shù)據(jù)信號，然后傳給本地端計(jì)算機(jī)；本地端計(jì)算機(jī)通過因特網(wǎng)與遠(yuǎn)端計(jì)算機(jī)通信；所述肌電檢測模塊包括前置放大電路、二階高通濾波器、二階低通濾波器、二級放大電路以及電平抬高電路；前置放大電路接收來自肌電傳感器的信號，并放大；放大后到信號依次經(jīng)過二階高通濾波器、二階低通濾波器、二級放大電路以及電平抬高電路后輸出； 所述血氧檢測模塊包括傳感器驅(qū)動電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、I/V轉(zhuǎn)換電路和放大電路；所述微處理器模塊的控制信號輸出端通過D/A轉(zhuǎn)換電路連接傳感器驅(qū)動電路的控制端，傳感器驅(qū)動電路的驅(qū)動輸出端連接血氧傳感器的光源輸入端；血氧傳感器的光敏傳感器輸出端連接I/V轉(zhuǎn)換電路的輸入端，I/V轉(zhuǎn)換電路的輸出端經(jīng)放大電路連接微處理器模塊的輸入端;所述肌張力檢測模塊包括第一分壓跟隨電路和第二分壓跟隨電路；第一分壓跟隨電路的輸入端與肌張力傳感器的頂柱力信號輸出端相連，第一分壓跟隨電路的輸出端即為肌張力信號Fb ;第二分壓跟隨電路的輸入端與肌張力傳感器繃帶所施加力信號輸出端相連，第二分壓跟隨電路的輸出端即為肌張力信號Ft ；所述呼吸檢測模塊包括補(bǔ)償電路和前置放大電路；補(bǔ)償電路對來自呼吸信號傳感器的信號進(jìn)行補(bǔ)償，補(bǔ)償后的信號經(jīng)前置放大電路輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的遠(yuǎn)程測量模塊，其特征在于微處理器模塊是混合信號單片機(jī)；無線發(fā)送模塊是藍(lán)牙無線傳輸模塊；混合信號單片機(jī)的UART接口與藍(lán)牙無線傳輸模塊的UART接口進(jìn)行通信；無線接收模塊包括USB接口、串口轉(zhuǎn)USB電路和藍(lán)牙無線傳輸模塊；藍(lán)牙無線傳輸模塊接收到的無線數(shù)據(jù)信號經(jīng)串口轉(zhuǎn)USB電路轉(zhuǎn)換后，傳給USB接口 ；本地端計(jì)算機(jī)的USB接口與無線接收模塊的USB接口連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的遠(yuǎn)程測量模塊，其特征在于對于肌電檢測模，所述二階高通濾波器與二階低通濾波器共用同一雙運(yùn)放電路，二級放大與電平抬高電路共用同一雙運(yùn)放電路；肌電傳感器的輸出端先經(jīng)過阻容濾波后以差分信號形式與前置放大電路的輸入端連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的遠(yuǎn)程測量模塊，其特征在于對于血氧檢測模塊的光源包括紅光二極管和紅外光二極管； 所述傳感器驅(qū)動電路包括PNP三極管Ql、PNP三極管Q2、NPN三極管Q3和NPN三極管Q4 ； Ql的集電極分別連 接紅光二極管陽極與紅外光二極管陰極、Q2的集電極分別連接紅光二極管陰極與紅外光二極管陽極；Q1、Q2的發(fā)射極連接高電平； Q3的集電極分別連接紅光二極管陽極與紅外光二極管陰極、Q4的集電極分別連接紅光二極管陰極與紅外光二極管陽極；Q3、Q4的發(fā)射極接地； Ql、Q2的基極分別經(jīng)過一電阻與微處理器模塊的控制信號輸出端相連；Q3、Q4的基極分別與D/A轉(zhuǎn)換電路的電壓輸出端VOUTB、VOUTA連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的遠(yuǎn)程測量模塊，其特征在于對于血氧檢測模塊，I/V轉(zhuǎn)換電路是電流電壓轉(zhuǎn)換器；血氧傳感器的光敏傳感器的陰極連接Ι/v轉(zhuǎn)換電路的第一輸入端，Ι/v轉(zhuǎn)換電路的第二輸入端與光敏傳感器陽極之間加偏置電壓； Ι/v轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接到放大電路的一個輸入端，放大電路的另一個輸入端連接D/A轉(zhuǎn)換電路的一個輸出端。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種康復(fù)訓(xùn)練過程中相關(guān)生理信息的遠(yuǎn)程測量模塊，一種康復(fù)訓(xùn)練過程中相關(guān)生理信息的遠(yuǎn)程測量模塊，包括數(shù)據(jù)采集端的肌電檢測模塊、血氧檢測模塊、肌張力檢測模塊、呼吸檢測模塊、微處理器模塊和無線發(fā)送模塊；數(shù)據(jù)接收端的無線接收模塊以及本地端計(jì)算機(jī)；遠(yuǎn)端計(jì)算機(jī)。無線接收模塊接收來自無線發(fā)送模塊的無線數(shù)據(jù)信號，然后傳給本地端計(jì)算機(jī)；本地端計(jì)算機(jī)通過因特網(wǎng)與遠(yuǎn)端計(jì)算機(jī)通信。本實(shí)用新型可測量多種生理信號，減少了使用者接線的麻煩，便于佩戴，滿足了遠(yuǎn)程康復(fù)訓(xùn)練的需求。
文檔編號A61B5/1455GK202355412SQ201120326178
公開日2012年8月1日 申請日期2011年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月1日
發(fā)明者吳常鋮, 宋愛國, 崔建偉, 李會軍, 李曉鵬, 柯欣, 王楠 申請人:東南大學(xué)