一種基于rfid的血氧脈搏檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于RFID的血氧脈搏檢測系統(tǒng)，涉及血氧脈搏檢測系統(tǒng)領(lǐng)域，包括：血氧脈搏探測處理模塊、射頻標(biāo)簽、閱讀器、控制模塊和上位機(jī)，血氧脈搏探測處理模塊包括：血氧脈搏傳感器、信號(hào)處理電路和微處理器，其中，血氧脈搏傳感器采用反射式探測方式；射頻標(biāo)簽接收閱讀器發(fā)送的控制命令，并將微處理器處理過的數(shù)字基帶信息通過空間電磁波的形式發(fā)送給閱讀器；閱讀器通過空間電磁波與射頻標(biāo)簽進(jìn)行通信，閱讀器向射頻標(biāo)簽發(fā)送控制命令，并接收射頻標(biāo)簽發(fā)送回的血氧脈搏信息。本發(fā)明將血氧脈搏傳感器獲得的生命體征信息通過射頻標(biāo)簽發(fā)送出去，可實(shí)現(xiàn)中遠(yuǎn)距離的實(shí)時(shí)檢測；且安全性好，壽命長，抗干擾能力強(qiáng)，可嵌入其他可穿戴設(shè)備中。
【專利說明】-種基于RF ID的血氧脈搏檢測系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及血氧脈搏檢測系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于RFID (射頻識(shí)別）的血氧 脈搏檢測系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，醫(yī)療行業(yè)的信息化也迎來自己的"大數(shù)據(jù)時(shí)代"，即可穿 戴智慧醫(yī)療。智慧醫(yī)療利用先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)患者與醫(yī)護(hù)人員、醫(yī)療機(jī)構(gòu)和醫(yī)療設(shè)備 之間的互動(dòng)，并逐步達(dá)到信息化。智慧醫(yī)療由區(qū)域衛(wèi)生系統(tǒng)、智慧醫(yī)院系統(tǒng)以及家庭健康系 統(tǒng)三部分組成。隨著信息技術(shù)尤其是微電子技術(shù)、交互技術(shù)、信息處理技術(shù)和通信技術(shù)的飛 速發(fā)展，可穿戴智慧醫(yī)療對解決我國人口結(jié)構(gòu)的老齡化現(xiàn)狀有著重要的意義。
[0003] 在智慧醫(yī)療體系中，血氧脈搏信號(hào)是一個(gè)表征人體健康程度的重要參數(shù)。血氧飽 和度表征人體血液的含氧量，能有效地反映人體循環(huán)系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)的生理狀態(tài)，是人體 新陳代謝的重要體征指標(biāo)之一，也是人體呼吸系統(tǒng)和循環(huán)系統(tǒng)病理診斷的重要生理參數(shù)。 很多疾病的臨床表現(xiàn)都會(huì)引起人體相關(guān)組織和器官中的血氧飽和度變化，從而導(dǎo)致缺氧， 甚至危及生命，所以安全有效地檢測脈搏和血氧飽和度在病情診斷和健康監(jiān)護(hù)方面發(fā)揮著 積極的作用。
[0004] 傳統(tǒng)的血氧飽和度測量方法需要對患者進(jìn)行采血檢測，屬于有創(chuàng)檢測方法，除了 給患者帶來疼痛的不適感外，操作不規(guī)范也可能導(dǎo)致感染，且不能連續(xù)、實(shí)時(shí)地獲得檢測結(jié) 果。此外，傳統(tǒng)方法需要醫(yī)護(hù)人員親自操作，過度占用醫(yī)護(hù)人員的時(shí)間和精力，從而導(dǎo)致醫(yī) 療資源緊張。
[0005] 隨著對脈搏和血氧飽和度測量研究的不斷深入，以及藍(lán)牙、ZigBee、WIFI等各種低 功耗、短距離無線通信技術(shù)的發(fā)展，利用體表傳感器采集監(jiān)護(hù)信號(hào)，并通過上述方式將數(shù)據(jù) 信息傳輸?shù)浇K端設(shè)備上，從而替代傳統(tǒng)的復(fù)雜電連線，給患者帶來便利和更好的舒適度。
[0006] 但藍(lán)牙、ZigBee和WIFI技術(shù)存在一些弊端，例如：都需要電源支持，因而限制了儀 器設(shè)備的尺寸和靈活性；其次，上述技術(shù)的成本較高，與當(dāng)前的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)兼容性差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明提供了一種基于RFID的血氧脈搏檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有易佩戴、低功耗以 及抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)血氧脈搏信息的無創(chuàng)、實(shí)時(shí)和中遠(yuǎn)距離監(jiān)控，詳見下文描 述：
[0008] -種基于RFID的血氧脈搏檢測系統(tǒng)，包括：血氧脈搏探測處理模塊、射頻標(biāo)簽、閱 讀器、控制模塊和上位機(jī)，所述血氧脈搏探測處理模塊包括：血氧脈搏傳感器、信號(hào)處理電 路和微處理器，其中，所述血氧脈搏傳感器采用反射式探測方式；
[0009] 所述射頻標(biāo)簽接收所述閱讀器發(fā)送的控制命令，并將所述微處理器處理過的數(shù)字 基帶信息通過空間電磁波的方式發(fā)送給所述閱讀器；所述閱讀器通過空間電磁波與所述射 頻標(biāo)簽進(jìn)行通信，所述閱讀器向所述射頻標(biāo)簽發(fā)送控制命令，并接收所述射頻標(biāo)簽發(fā)送回 的血氧脈搏信息。
[0010] 所述血氧脈搏傳感器包括：雙波長光源與光電探測器，所述雙波長光源在所述微 處理器的控制下發(fā)射紅光和紅外光兩種不同波長的光，光通過皮膚組織后，反射回?cái)y帶血 氧脈搏信息的光信號(hào)，所述光電探測器將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并傳輸至所述信 號(hào)處理電路。
[0011] 所述信號(hào)處理電路包括：放大電路、信號(hào)分離電路、紅光信號(hào)電路、紅外光信號(hào)電 路和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，
[0012] 所述放大電路將混疊在一起的電信號(hào)進(jìn)行放大、濾波，然后所述信號(hào)分離電路將 其分離成兩路電信號(hào)，經(jīng)所述紅光信號(hào)電路和所述紅外光信號(hào)電路處理后，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換 器變換為數(shù)字信號(hào)。
[0013] 所述射頻標(biāo)簽包括：天線、射頻模擬前端和數(shù)字基帶三個(gè)部分；其中，所述射頻模 擬前端包括：用于濾除射頻信號(hào)噪聲與信號(hào)放大的信號(hào)放大模塊；用于將射頻信號(hào)混頻成 固定中頻的混頻模塊；用于對信號(hào)鏡像濾波的濾波模塊；用于將信號(hào)解調(diào)成命令數(shù)據(jù)的解 調(diào)模塊；用于將標(biāo)簽數(shù)字基帶返回?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行正交調(diào)制的調(diào)制模塊；用于將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成 模擬信號(hào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊；用于對信號(hào)進(jìn)行脈沖整形的整流模塊；用于將信號(hào)正交混頻產(chǎn) 生射頻信號(hào)的混頻模塊。
[0014] 本發(fā)明提供的技術(shù)方案的有益效果是：
[0015] 1、實(shí)現(xiàn)了生命體征信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測與RFID技術(shù)相結(jié)合。將血氧脈搏傳感器獲得 的生命體征信息通過射頻標(biāo)簽發(fā)送出去，可實(shí)現(xiàn)中遠(yuǎn)距離的實(shí)時(shí)檢測；
[0016] 2、本發(fā)明提供的可穿戴血氧脈搏標(biāo)簽集成度高，安全性好，壽命長，抗干擾能力 強(qiáng)，可嵌入其他可穿戴設(shè)備中；
[0017] 3、采用反射式檢測方式，更易于將檢測標(biāo)簽貼于人體組織表面，實(shí)現(xiàn)無創(chuàng)、實(shí)時(shí)的 血氧脈搏檢測，避免了有創(chuàng)式檢測方法給患者帶來的傷害，為患者提供更好的醫(yī)療體驗(yàn)；
[0018] 4、上位機(jī)顯示程序可將血氧脈搏傳感器測量的人體生命特征信息實(shí)時(shí)顯示在PC 機(jī)終端上。通過對患者整體檢測數(shù)據(jù)的分析，醫(yī)護(hù)人員對患者病情的把握更加深入、直觀。 系統(tǒng)設(shè)置了數(shù)值報(bào)警提示，當(dāng)脈搏和血氧飽和度低于某一設(shè)定數(shù)值時(shí)就會(huì)發(fā)出警報(bào)，因而 有效降低了醫(yī)護(hù)人員的工作強(qiáng)度。
[0019] 綜上，該血氧脈搏檢測系統(tǒng)具有易佩戴、低功耗以及抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn) 血氧脈搏信息的無創(chuàng)、實(shí)時(shí)和中遠(yuǎn)距離監(jiān)控。本發(fā)明提出的血氧傳感系統(tǒng)可應(yīng)用于醫(yī)療監(jiān) 護(hù)領(lǐng)域中的術(shù)后跟蹤觀察、新生兒監(jiān)護(hù)、社區(qū)醫(yī)療及家庭保健。由于本發(fā)明提供的血氧脈搏 檢測系統(tǒng)具有成本低、抗干擾能力強(qiáng)、可無創(chuàng)、實(shí)時(shí)監(jiān)測，因而對推動(dòng)社區(qū)醫(yī)療、遠(yuǎn)程醫(yī)療， 解決我國醫(yī)療資源緊張的現(xiàn)狀具有重要意義。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1為基于RFID的血氧脈搏檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0021] 圖2為閱讀器的工作流程圖；
[0022] 圖3為射頻標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)圖；
[0023] 圖4為反射式血氧脈搏探測處理模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024] 附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下：
[0025] I :血氧脈搏探測處理模塊； 2 :射頻標(biāo)簽；
[0026] 3:閱讀器； 4:控制模塊；
[0027] 5 :上位機(jī)； 6 :皮膚組織；
[0028] 7 :血液；
[0029] 11 :血氧脈搏傳感器； 12 :信號(hào)處理電路；
[0030] 13 :微處理器； 111 :雙波長光源；
[0031] 112:光電探測器； 121:放大電路；
[0032] 122:信號(hào)分離電路； 123:紅光信號(hào)電路；
[0033] 124:紅外光信號(hào)電路； 125:模數(shù)轉(zhuǎn)換器；
[0034] 21 :天線； 22 :射頻模擬前端；
[0035] 23 :數(shù)字基帶；
[0036] 221 :用于濾除射頻信號(hào)噪聲與信號(hào)放大的信號(hào)放大模塊；
[0037] 222 :用于將射頻信號(hào)混頻成固定中頻的混頻模塊；
[0038] 223 :用于對信號(hào)鏡像濾波的濾波模塊；
[0039] 224 :用于將信號(hào)解調(diào)成命令數(shù)據(jù)的解調(diào)模塊；
[0040] 225 :用于將標(biāo)簽數(shù)字基帶返回?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行正交調(diào)制的調(diào)制模塊；
[0041] 226 :用于將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊；
[0042] 227 :用于對信號(hào)進(jìn)行脈沖整形的整流模塊；
[0043] 228 :用于將信號(hào)正交混頻產(chǎn)生射頻信號(hào)的混頻模塊。

【具體實(shí)施方式】
[0044] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步 地詳細(xì)描述。
[0045] 實(shí)施例1
[0046] 參見圖1，本發(fā)明提出的基于RFID的血氧脈搏檢測系統(tǒng)包括：血氧脈搏探測處理 模塊1、射頻標(biāo)簽2、閱讀器3、控制模塊4和上位機(jī)5。其中，血氧脈搏探測處理模塊1 :包 括血氧脈搏傳感器11、信號(hào)處理電路12和微處理器13。
[0047] 參見圖4,血氧脈搏傳感器11包括：雙波長光源111與光電探測器112,且雙波長 光源111和光電探測器112處于同一側(cè)。雙波長光源111在微處理器13的控制下發(fā)射紅 光和紅外光兩種不同波長的光，光通過皮膚組織6后，經(jīng)血液7反射回?cái)y帶血氧脈搏信息的 光信號(hào)，光電探測器112將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并送入信號(hào)處理電路12進(jìn)行后 處理。
[0048] 參見圖4,信號(hào)處理電路12包括：放大電路121、信號(hào)分離電路122、紅光信號(hào)電路 123、紅外光信號(hào)電路124和模數(shù)轉(zhuǎn)換器125,放大電路121將混疊在一起的電信號(hào)進(jìn)行放 大、濾波，然后信號(hào)分離電路122將其分離成兩路電信號(hào)，經(jīng)紅光信號(hào)電路123和紅外光信 號(hào)電路124處理后，模數(shù)轉(zhuǎn)換器125變換為數(shù)字信號(hào)。
[0049] 微處理器13是整個(gè)血氧脈搏監(jiān)測系統(tǒng)的核心，其主要作用是控制血氧脈搏探測 處理模塊1的各個(gè)子電路，并進(jìn)一步處理信號(hào)處理電路12輸出的血氧脈搏信息。
[0050] 射頻標(biāo)簽2接收閱讀器3發(fā)送的控制命令，并將經(jīng)微處理器13處理過的數(shù)字基帶 信息通過空間電磁波的形式發(fā)送給閱讀器3。
[0051] 閱讀器3通過空間電磁波與射頻標(biāo)簽2進(jìn)行通信，它向射頻標(biāo)簽2發(fā)送控制命令， 并接收射頻標(biāo)簽2發(fā)送回的血氧脈搏信息。
[0052] 上位機(jī)5用于顯示和分析血氧脈搏監(jiān)測系統(tǒng)的檢測結(jié)果，并根據(jù)檢測結(jié)果進(jìn)行報(bào) 警提示。
[0053] 其中，本發(fā)明提供的血氧脈搏傳感器11采用反射式探測方式，從而避免了透射式 結(jié)構(gòu)的局限性，便于可穿戴設(shè)備的實(shí)現(xiàn)。因此，可以放置在人體表面的任何位置，例如：嵌入 手表、戒指等貼身物品進(jìn)行血氧脈搏測量。
[0054] 由于微處理器13的集成度很高，可為用戶提供大量的資源。因此，可有效降低外 圍電路的設(shè)計(jì)難度和系統(tǒng)體積，有利于可穿戴式設(shè)備的實(shí)現(xiàn)。
[0055] 實(shí)施例2
[0056] 血液中含有氧合血紅蛋白（HbO2)與還原血紅蛋白（Hb)。氧分子與血液中的還原 血紅蛋白Olb)相結(jié)合，就形成了氧合血紅蛋白OlbO2)。氧合血紅蛋白通過動(dòng)脈血液到達(dá)毛 細(xì)血管后，釋放氧分子，為組織新陳代謝提供養(yǎng)分，同時(shí)恢復(fù)為還原血紅蛋白。血氧飽和度 是反映血液中氧含量的重要參數(shù)，是衡量人體代謝是否異常，血流動(dòng)力學(xué)是否紊亂的重要 生命體征指標(biāo)。血氧飽和度定義為氧合血紅蛋白濃度占總血紅蛋白濃度的百分比，即：

【權(quán)利要求】
1. 一種基于RFID的血氧脈搏檢測系統(tǒng)，包括：血氧脈搏探測處理模塊、射頻標(biāo)簽、閱讀 器、控制模塊和上位機(jī)，其特征在于，所述血氧脈搏探測處理模塊包括：血氧脈搏傳感器、信 號(hào)處理電路和微處理器，其中，所述血氧脈搏傳感器采用反射式探測方式， 所述射頻標(biāo)簽接收所述閱讀器發(fā)送的控制命令，并將所述微處理器處理過的數(shù)字基帶 信息通過空間電磁波的形式發(fā)送給所述閱讀器；所述閱讀器通過空間電磁波與所述射頻標(biāo) 簽進(jìn)行通信，所述閱讀器向所述射頻標(biāo)簽發(fā)送控制命令，并接收所述射頻標(biāo)簽發(fā)送回的血 氧脈搏信息。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于RFID的血氧脈搏檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述血氧 脈搏傳感器包括：雙波長光源與光電探測器， 所述雙波長光源在所述微處理器的控制下發(fā)射紅光和紅外光兩種不同波長的光，光通 過皮膚組織后，反射回?cái)y帶血氧脈搏信息的光信號(hào)，所述光電探測器將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn) 換為電信號(hào)，并傳輸至所述信號(hào)處理電路。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于RFID的血氧脈搏檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述 信號(hào)處理電路包括：放大電路、信號(hào)分離電路、紅光信號(hào)電路、紅外光信號(hào)電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換 器， 所述放大電路將混疊在一起的電信號(hào)進(jìn)行放大、濾波，然后所述信號(hào)分離電路將其分 離成兩路電信號(hào)，經(jīng)所述紅光信號(hào)電路和所述紅外光信號(hào)電路處理后，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器變 換為數(shù)字信號(hào)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于RFID的血氧脈搏檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述射頻 標(biāo)簽包括：天線、射頻模擬前端和數(shù)字基帶三個(gè)部分， 其中，所述射頻模擬前端包括：用于濾除射頻信號(hào)噪聲與信號(hào)放大的信號(hào)放大模塊； 用于將射頻信號(hào)混頻成固定中頻的混頻模塊；用于對信號(hào)鏡像濾波的濾波模塊；用于將信 號(hào)解調(diào)成命令數(shù)據(jù)的解調(diào)模塊；用于將標(biāo)簽數(shù)字基帶返回?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行正交調(diào)制的調(diào)制模塊； 用于將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊；用于對信號(hào)進(jìn)行脈沖整形的整流模塊； 用于將信號(hào)正交混頻產(chǎn)生射頻信號(hào)的混頻模塊。
【文檔編號(hào)】A61B5/1455GK104382601SQ201410674444
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月21日
【發(fā)明者】謝生, 程嘉奇, 毛陸虹, 戰(zhàn)金雷 申請人:天津大學(xué)