一種醫(yī)療無線體溫監(jiān)測裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種醫(yī)療無線體溫監(jiān)測裝置，包括PC顯示器，主節(jié)點與PC顯示器，至少2個從節(jié)點與主節(jié)點通過無線方式連接，本實用新型基于ZigBee技術(shù)的病人體溫監(jiān)測系統(tǒng)是涉及到嵌入式系統(tǒng)的軟硬件聯(lián)合設(shè)計，是一個以無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)的設(shè)計，通過無線通訊技術(shù)將監(jiān)測到病人的體溫傳送給醫(yī)護監(jiān)控室，本設(shè)計產(chǎn)品質(zhì)量小，便于攜帶，與傳統(tǒng)的水銀體溫計比較起來有很多優(yōu)點，它不易破碎；內(nèi)部無水銀，可避免因水銀外泄導(dǎo)致的醫(yī)療事故；準確性高：讀取溫度數(shù)值方便快捷，且醫(yī)護人員就可以隨時實現(xiàn)對患者的體溫，整個系統(tǒng)的準確定，實用性的關(guān)鍵在于系統(tǒng)中無線網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的選擇、實現(xiàn)通訊的芯片、傳感器芯片的選擇。
【專利說明】一種醫(yī)療無線體溫監(jiān)測裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種醫(yī)療無線體溫監(jiān)測裝置，屬于醫(yī)療器具【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著醫(yī)療行業(yè)信息化的不斷進步，醫(yī)療事業(yè)的不斷壯大，國內(nèi)許多大中型醫(yī)院已 經(jīng)可以通過醫(yī)院信息管理系統(tǒng)（HIS)來記錄、管理患者的相關(guān)資料了。但是目前住院病人仍 然主要由護士護理，這樣做不僅需要大量的護士，且由于不能隨時觀察危重病人的病情變 化，還會延誤搶救時機。因此怎樣有效的提高護士的工作效率和更及時的了解病人的病情 的問題，引起了人們的重視。由于信息產(chǎn)業(yè)的出現(xiàn)和網(wǎng)絡(luò)的普及，計算機的應(yīng)用已普及到人 類社會的每一個角落，它與人類的生活關(guān)系越來越密切。為了提高醫(yī)護人員的治療和查房 效率，并避免了因字跡潦草而導(dǎo)致的醫(yī)療事故的而發(fā)生，從整體上提高醫(yī)院的服務(wù)水平。醫(yī) 院急需引入新的信息化技術(shù)手段，使得患者監(jiān)護工作簡化，且具有完整的存儲，查詢，警報， 打印等功能的患者監(jiān)護系統(tǒng)。而現(xiàn)有的測量監(jiān)護系統(tǒng)又存在一定局限性，主要表現(xiàn)在：傳感 器通過有線方式和處理器連接、獨立的傳感器間缺乏整合、不支持信號的持續(xù)采集和數(shù)據(jù) 的實時處理、體積和功耗大，不便于攜帶。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本實用新型的目的是：提供一種醫(yī)療無線體溫監(jiān)測裝置，該裝置以ZigBee技術(shù)為 基礎(chǔ)，通過無線通訊方式實時快速準確的監(jiān)視病人體溫，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0004] 本實用新型的技術(shù)方案
[0005]-種醫(yī)療無線體溫監(jiān)測裝置，包括PC顯示器，主節(jié)點與PC顯示器連接，至少2個 從節(jié)點與主節(jié)點通過無線方式連接。
[0006]前述的醫(yī)療無線體溫監(jiān)測裝置中，所述的主節(jié)點與從節(jié)點是以ZigBee的星型網(wǎng) 絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)為設(shè)計基礎(chǔ)構(gòu)成的無線傳感網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其中所述的從節(jié)點為連接數(shù)字溫度傳感 器TSic506,采用CC2430為該從節(jié)點的處理器芯片，完整的從節(jié)點系統(tǒng)還應(yīng)構(gòu)造一個外圍 電路，外圍電路需要32MHz晶振Yl為內(nèi)部微處理器提供時鐘源，射頻部分采用單極天線， 為了獲得最好的通信性能，應(yīng)采用非平衡變壓器，分立器件L321、L331、L341以及Cll構(gòu) 成非平衡變壓器，用來連接差分輸出端和單極天線，由于天線距離RF引腳有一段距離，所 以需要針對天線到RF引腳的反饋傳輸線設(shè)計阻抗匹配，由于是單極天線，所以匹配阻抗為 50Q，這部分阻抗由非平衡變壓器和PCB微帶傳輸線組成，微帶傳輸線實際上就是A/2阻 抗匹配，A為PCB傳輸線上微波波長。
[0007]前述的醫(yī)療無線體溫監(jiān)測裝置中，采用E-LINE封裝形式的TSic506與從節(jié)點的 處理器芯片連接，為克服TSic506產(chǎn)生單片機的中斷情況，設(shè)計一個RC濾波電路作為連接 數(shù)字溫度傳感器與CC2430外圍連接電路，RC濾波電路中C盡可能接近連接數(shù)字溫度傳 感器的V+和地，因為ZACwire線要由一個強CMOS推挽驅(qū)動器來驅(qū)動，選擇PL1 口連接 ZACwire，用PL6 口為Tsic506供電，用普通的端口為Tsic506供電的話會造成Tsic506 工作不穩(wěn)定，CC2430選擇端口工作模式。
[0008] 前述的醫(yī)療無線體溫監(jiān)測裝置中，從節(jié)點電源模塊采用TPS60210轉(zhuǎn)化器來實現(xiàn) 電壓穩(wěn)壓輸出，在TPS60210與CC2430的連接電路中將LBI腳直接連接到地，或者不連接 LBO腳。
[0009] 由于采用了上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，傳統(tǒng)的醫(yī)院監(jiān)控系統(tǒng)必須要有線連 接，這樣醫(yī)院的過道必須要考慮到布線問題，且每個病房都要布線，并且監(jiān)控點只能放在某 個固定的位置，不能帶出病房。當(dāng)系統(tǒng)故障時也不便于維修。而且目前在我國絕大多數(shù)患者 的體溫是要人工測量的，以往的溫度傳感器都是通過有線的方式傳送數(shù)據(jù)的，線路冗余復(fù) 雜，連線成本高，線路的老化問題也影響其可靠性。面對患者越來越個性化的治療要求及減 少醫(yī)療事故的壓力等問題，醫(yī)院急需引入新的信息化技術(shù)手段。將現(xiàn)有的醫(yī)院信息管理系 統(tǒng)升級為"網(wǎng)絡(luò)無處不在"的無線應(yīng)用，在醫(yī)院里無線局域網(wǎng)的有效應(yīng)用可以克服有線網(wǎng)絡(luò) 的弊端，可以隨時進行生命體征數(shù)據(jù)、醫(yī)護數(shù)據(jù)的查詢與錄入，以及醫(yī)生查房、床邊護理、呼 叫通信、護理監(jiān)控和病人標(biāo)識碼識別等，將醫(yī)生、護士以及相關(guān)管理部門協(xié)調(diào)為一個整體， 這就使得醫(yī)院的醫(yī)護水平和服務(wù)能力大大提高，減少醫(yī)療事故。另外，無線應(yīng)用的部署，也 使得醫(yī)院能夠?qū)崿F(xiàn)醫(yī)療設(shè)備、信息的高度共享和有效利用，對此設(shè)計一種無線的能夠?qū)崿F(xiàn) 實時監(jiān)測病房里患者體溫的系統(tǒng)。系統(tǒng)采用ZigBee技術(shù)為傳感器信號的無線傳輸提供解 決方案，ZigBee節(jié)點可以覆蓋幾十米的范圍，而且可以自由地增加節(jié)點，擴展覆蓋范圍， 非常適用于局域型醫(yī)院住院護理，由于生理監(jiān)護的數(shù)據(jù)傳輸量不大，ZigBee的250kb/s的 傳輸速率已經(jīng)能夠滿足生理數(shù)據(jù)的傳輸要求。
[0010]本實用新型基于ZigBee技術(shù)的病人體溫監(jiān)測系統(tǒng)是涉及到嵌入式系統(tǒng)的軟硬件 聯(lián)合設(shè)計，是一個以無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)的設(shè)計，通過無線通訊技術(shù)將監(jiān)測到病人的 體溫傳送給醫(yī)護監(jiān)控室。本設(shè)計產(chǎn)品質(zhì)量小，便于攜帶，與傳統(tǒng)的水銀體溫計比較起來有很 多優(yōu)點，它不易破碎；內(nèi)部無水銀，可避免因水銀外泄導(dǎo)致的醫(yī)療事故；準確性高：讀取溫 度數(shù)值方便快捷。本設(shè)計是通過溫度傳感器測得患者體溫，然后通過無線傳輸?shù)耐ㄓ嵲O(shè)備 把信息發(fā)送到醫(yī)護監(jiān)控室，這樣醫(yī)護人員就可以隨時實現(xiàn)對患者的體溫，整個系統(tǒng)的準確 定，實用性的關(guān)鍵在于系統(tǒng)中無線網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的選擇、實現(xiàn)通訊的芯片、傳感器芯片的選 擇。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 附圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012] 附圖2為本實用新型中從節(jié)點結(jié)構(gòu)及外圍電路示意圖；
[0013] 附圖3為Tsic506與CC2430外圍連接電路圖；
[0014] 附圖4為TPS60210與CC2430的連接電路圖；
[0015] 附圖5為本實用新型軟件流程圖；
[0016]附圖6為從節(jié)點讀取溫度流程圖；
[0017]附圖7為本實用新型數(shù)據(jù)發(fā)送程序流程圖。
[0018] 附圖中的標(biāo)記為：1-PC顯示器、2-主節(jié)點、3-從節(jié)點。

【具體實施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖對本實用新型進一步的詳細說明，但不作為對本實用新型的任何限 制。
[0020] 本實用新型的實施例：設(shè)計方案
[0021] 基于ZigBee技術(shù)的病人體溫監(jiān)測系統(tǒng)是涉及到嵌入式系統(tǒng)的軟硬件聯(lián)合設(shè)計， 是一個以無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)的設(shè)計，通過無線通訊技術(shù)將監(jiān)測到病人的體溫傳送給 醫(yī)護監(jiān)控室。本設(shè)計產(chǎn)品質(zhì)量小，便于攜帶。與傳統(tǒng)的水銀體溫計比較起來有很多優(yōu)點，它 不易破碎；內(nèi)部無水銀，可避免因水銀外泄導(dǎo)致的醫(yī)療事故；準確性高：讀取溫度數(shù)值方便 快捷，本設(shè)計是通過溫度傳感器測得患者體溫，然后通過無線傳輸?shù)耐ㄓ嵲O(shè)備把信息發(fā)送 到醫(yī)護監(jiān)控室，這樣醫(yī)護人員就可以隨時實現(xiàn)對患者的體溫，整個系統(tǒng)的準確定，實用性的 關(guān)鍵在于系統(tǒng)中無線網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的選擇、實現(xiàn)通訊的芯片、傳感器芯片的選擇。
[0022] 1、無線網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的選擇
[0023]Zigbee技術(shù)網(wǎng)絡(luò)有兩種網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)：星型的拓撲結(jié)構(gòu)和對等(樹狀和網(wǎng)狀)的拓 撲結(jié)構(gòu)。
[0024] 星型網(wǎng)絡(luò)的形成：當(dāng)FFD激活后，他就建立一個自己的網(wǎng)絡(luò)，并作為PAN協(xié)調(diào)器，所 有星型網(wǎng)絡(luò)的操作獨立于其他星型網(wǎng)絡(luò)的操作。通過選擇一個PAN標(biāo)志符可以實現(xiàn)其網(wǎng)絡(luò) 的唯一性，其他無線通信技術(shù)的星型網(wǎng)絡(luò)沒有采用這種方式。因此一旦選定一個PAN標(biāo)志 符，PAN主協(xié)調(diào)器就會允許其他設(shè)備加入到它的網(wǎng)絡(luò)中，無論是FFD，還是RFD都可以參加到 這個網(wǎng)絡(luò)中。
[0025] 對等網(wǎng)絡(luò)的形成：在對等拓撲網(wǎng)絡(luò)中，每一個設(shè)備都可以與在無線通信范圍內(nèi)的 其他任何設(shè)備內(nèi)進行通信，任何一個設(shè)備都可以定義為PAN主協(xié)調(diào)器，例如可將信道中的 第一信道的設(shè)備定義成PAN主協(xié)調(diào)器。未來的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)很可能不僅僅局限為對等的拓撲架 構(gòu)，而是在構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)的過程中，對拓撲結(jié)構(gòu)進行某些限制。
[0026] 對這二種網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)進行比較，對星狀網(wǎng)絡(luò)來說，子節(jié)點完全可以由電池供電， 耗電量比較大的就只有協(xié)調(diào)器一個；而對于對等網(wǎng)絡(luò)來說，它的一個協(xié)調(diào)器和多個路由器 都需要大量的電能；在可靠性上，由于星型網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)簡單，子節(jié)點直接與協(xié)調(diào)器相通信； 對等網(wǎng)絡(luò)要經(jīng)過路由傳送，一旦路由節(jié)點癱瘓，子節(jié)點將失去與主節(jié)點的通信；星型網(wǎng)絡(luò)傳 輸時延要小于對等網(wǎng)絡(luò)；最重要的是星型網(wǎng)絡(luò)造價更低。所以本設(shè)計選擇星型網(wǎng)絡(luò)作為無 線傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)，來實現(xiàn)無線醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng)的病人體溫監(jiān)測設(shè)計。
[0027] 2、通訊芯片的選擇
[0028]ZigBee作為一種短程無線通信協(xié)議，已經(jīng)日益為大家所熟知，它的特點主要就是 低功耗，成本低，低速率，時延短，高容量，高安全，可組網(wǎng)。對于緊張的能源需求，ZigBee有 它自己的優(yōu)勢，用無線替代有線，可以節(jié)約電纜成本，而低功耗又可以節(jié)約電力的需求，這 都符合當(dāng)今的潮流趨勢、正是因為ZigBee具有廣闊的市場前景，所以引來了全球眾多廠商 的青睞，目前市場上主要的ZigBee芯片提供商有：TI/CHIPCON、EMBER(ST)、JENNIC(捷力）、 FREESCALE、MICROCHIP。他們紛紛推出了各種ZigBee無線芯片，無線單片機，ZigBee開發(fā) 系統(tǒng)。
[0029]CC2420和CC2430都是TI的第一代ZigBee芯片，CC2430和CC2420射頻參數(shù)相同， 發(fā)射功率Odbm;接收靈敏度小于-IlOdbm左右；工作頻點：2. 4GHz;支持ZigBee2003，2006 協(xié)議。CC2420只是一個收發(fā)器，不帶處理功能，而CC2430集成了CC2420的無線功能和一個 增強的8051處理器。
[0030] 作為設(shè)計系統(tǒng)里面的必要的通訊設(shè)備，在設(shè)計系統(tǒng)時就需要我們認真地選用一 款方便且適合自己的ZigBee芯片，經(jīng)過綜合分析比較選擇CC2430,采用我們所熟悉的通 用MCU，免費全開放全功能協(xié)議棧，正真低價格單芯片，廉價高性能的開發(fā)系統(tǒng)，而且各種關(guān) CC2430的學(xué)習(xí)教材和大量的參考案例又為本設(shè)計提供了幫助。
[0031] 3、傳感器溫度芯片的選擇
[0032] 因為設(shè)計的系統(tǒng)是病人人體體溫的監(jiān)測，所以對采集溫度的精度要求較高，自然 溫度傳感器的選擇對系統(tǒng)而言也就變的十分重要的。根據(jù)系統(tǒng)所測溫的范圍和對精度較高 的要求選用接觸式測溫的方法。傳統(tǒng)的接觸式溫度檢測可以使用熱敏電阻(例如NTC熱敏 電阻)作為溫度敏感元件，NTC熱敏電阻中的MT系列多用于醫(yī)療設(shè)備中，它的主要優(yōu)點是精 度高、互換性好、成本低，但需要后續(xù)信號處理電路(溫度補償、AD轉(zhuǎn)換等)，而且需要校準， 如果校準不準確可能使得系統(tǒng)的可靠性相對比較差、穩(wěn)定性不夠好。數(shù)字式溫度傳感器(如 單總線式的溫度傳感器)，與傳統(tǒng)的熱敏電阻溫度傳感器不同，它能夠直接讀出被測溫度， 通過簡單的編程實現(xiàn)數(shù)字值的讀數(shù)方式，此外數(shù)字式溫度傳感器還易于被嵌入能減少應(yīng)用 開發(fā)的成本和時間，基本的信號傳送只要求一條信號線。此類芯片在檢測電已把被測信號 數(shù)字化了，因此在單總線上傳送的是數(shù)字信號，這使得系統(tǒng)的抗干擾性好，可靠性高，傳輸 距離遠。
[0033] 德國ZMD公司生產(chǎn)的Tsic506數(shù)字式溫度傳感器，精度高且用戶不需要再校準。 Tsic506與現(xiàn)在比較常用的單總線溫度傳感器DS18B20相比較的對比如表1所示

【權(quán)利要求】
1. 一種醫(yī)療無線體溫監(jiān)測裝置，包括PC顯示器（1 )，其特征在于：主節(jié)點（2)與PC顯 示器（1)連接，至少2個從節(jié)點（3)與主節(jié)點（2)通過無線方式連接，該主節(jié)點（2)與從節(jié) 點（3)是以ZigBee的星型網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)為設(shè)計基礎(chǔ)構(gòu)成的無線傳感網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其中所述的 從節(jié)點（3)為連接數(shù)字溫度傳感器TSic506,采用CC2430為該從節(jié)點（3)的處理器芯片，完 整的從節(jié)點系統(tǒng)還應(yīng)構(gòu)造一個外圍電路，外圍電路需要32MHz晶振Y1為內(nèi)部微處理器提供 時鐘源，射頻部分采用單極天線，并采用非平衡變壓器，分立器件L321、L331、L341以及C11 構(gòu)成非平衡變壓器，用來連接差分輸出端和單極天線，并在天線到RF引腳的反饋傳輸線設(shè) 計阻抗匹配，該阻抗由非平衡變壓器和PCB微帶傳輸線組成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)療無線體溫監(jiān)測裝置，其特征在于：采用E - LINE封裝形 式的TSic506與從節(jié)點的處理器芯片連接，設(shè)計RC濾波電路作為連接數(shù)字溫度傳感器與 CC2430外圍連接電路，RC濾波電路中C連接數(shù)字溫度傳感器的V+和地，選擇PL 1 口連接 ZACwire，用P1. 6 口為Tsic506供電，CC2430選擇端口工作模式。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)療無線體溫監(jiān)測裝置，其特征在于：從節(jié)點電源模塊采用 TPS60210轉(zhuǎn)化器來實現(xiàn)電壓穩(wěn)壓輸出，在TPS60210與CC2430的連接電路中將LBI腳直接 連接到地，或者不連接LBO腳。
【文檔編號】A61B5/01GK204233105SQ201420408571
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月23日
【發(fā)明者】任瑾, 龔圣高, 季奧穎, 王偉成 申請人:貴州大學(xué)