一種可攜式血氧計及無線血氧監護系統的製作方法
2023-12-07 05:22:21
專利名稱：一種可攜式血氧計及無線血氧監護系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種血氧檢測和監護裝置，尤其涉及一種具有無線通信能力的可攜式血氧計及無線血氧監護系統。
背景技術：
當前，醫院已經廣泛使用各種監護設備，通過血氧計監測患者血氧飽和度，用於監護患者的病情及其變化。
目前的血氧計主要分成兩大類，一類是床旁監護儀，醫院的ICU、CCU等監護病房使用的大多就是這種監護儀。患者的血氧飽和度經血氧傳感器接收後，通過導線傳輸給床旁監護儀，床旁監護儀器實時顯示、分析血氧飽和度，並在異常時提供報警。由於導線連接、需要交流供電以及體積笨重等因素，患者在監護過程中不能自由活動，甚至連吃飯、大小便這樣的日常活動也只能在病床上進行，給患者造成很大的不便。另一類是可攜式的用於血氧飽和度檢測的獨立設備。該可攜式的血氧計主要用來現場檢測患者，而此裝置無法把結果傳遞到護理站或醫生辦公室的遠處位置，進行遠程綜合監測和分析，使患者能夠得到監護中心醫護人員的醫療服務和幫助。
另外，現有許多健身指導中心也需要對健身人員的在運動過程中的血氧飽和度進行實時檢測，現有的兩類血氧監護設備都無法很好的滿足這些需求，在使用過程中顯得不夠方便。
發明內容
本發明提供一種可攜式血氧計及無線血氧監護系統，用於解決上述現有技術中存在的問題，它具有支持移動應用、抗幹擾性強、自動分析、便於攜帶、能耗低、開放型/兼容性好等優點，能夠真正實現無論何時何地進行遠程監護的目標，滿足移動監護、遠程監護的需求。
為實現上述發明目的，本發明是這樣實現的一種可攜式血氧計，其特徵在於它包括血氧採集模塊和掌上計算機兩個部分；其中該血氧採集模塊用於採集血氧飽和度並數值化，然後將血氧飽和度值通過無線/有線通訊方式傳送至掌上計算機；該掌上計算機用於接收來自血氧採集模塊的血氧飽和度值，進行顯示存儲，並通過內置的移動通信模塊通過移動通信網絡發送出去。
所述的可攜式血氧計，其特徵在於該血氧採集模塊由光探測器、輻射發生器、放大器、A/D轉換器、微處理器、電源、無線通訊模塊構成；其中該輻射發生器用於發射多頻率無害光透過人體被光探測器檢測；該光探測器用於接收透過人體的檢測電流信號被傳送到放大器件；該放大器用於進行電流信號到電壓信號的預處理轉換，然後通過運算放大，並將被放大的模擬電壓信號輸出到A/D轉換器；該A/D轉換器用於對血氧飽和度信號進行同步A/D轉換；該無線通訊模塊用於將數位化的血氧飽和度值無線傳送至掌上計算機；該微處理器用於控制上述各部件的運行。
所述的可攜式血氧計，其特徵在於該血氧採集模塊進一步包括用於將數位化的血氧飽和度值輸出的USB模塊。
所述的可攜式血氧計，其特徵在於該無線通訊方式為藍牙技術。
一種無線血氧監護系統，其特徵在於該系統包括如上所述的可攜式血氧計，還進一步包括一遠程監護伺服器；其中該遠程監護伺服器用於通過移動通信網絡接收來自於掌上計算機的移動通信模塊發出的血氧飽和度值；經健康專家分析後，可將監護結論或健康指導再通過移動通信網絡傳送到掌上計算機。
所述的無線血氧監護系統，其特徵在於該系統還進一步包括個人計算機；該個人計算機通過接收來自於掌上計算機發送的血氧飽和度值並通過網際網路傳送到遠程監護伺服器，經健康專家分析後，該遠程監護伺服器也可以將監護結論或健康指導再通過網際網路傳送到個人計算機。
藉由上述技術方案，本發明具有如下優點1、本發明的可攜式血氧計能夠實現血氧採集模塊和掌上型高性能計算設備之間的短距離無線連接(如採用藍牙技術等)，使得血氧數據的傳輸無線化，具有攜帶方便、使用自由，並提供比較強大的實時自動分析和報警功能，能夠較長時間地保存數據，並能與個人計算機(PC機)同步在PC機上長久保存監護數據，還可對監護數據作進一步的深入分析等優點。
2、本發明的可攜式血氧計可利用掌上型高性能計算設備(如智能移動通信終端)的顯示窗顯示檢測結果，從而能使常規的智能移動通信終端用作血氧飽和度檢測裝置的一部分。對於普遍擁有移動通信終端的用戶而言，這樣血氧飽和度檢測裝置在大小和價格兩方面，比常規可攜式血氧飽和度檢測裝置更有競爭力。
3、本發明無線血氧監護系統實現了血氧監護向院外、家庭、運動健身場所延伸，具有支持移動應用、抗幹擾性強、自動分析、便於攜帶、能耗低、開放型/兼容性好等優點，能夠真正實現無論何時何地進行遠程監護的目標，以便更好的滿足移動監護、遠程監護的需求。甚至還可以方便的應用到科學的運動、健身指導等領域。
圖1是本發明無線血氧監護系統一較佳實施例結構示意圖；圖2是本發明較佳實施例中血氧採集模塊的內部硬體結構圖；圖3是較佳實施例中無線血氧採集模塊的軟體組成圖。
具體實施例方式
請參閱圖1，它是本發明的無線血氧監護系統一較佳實施例的結構示意圖。如圖所示該系統由血氧採集模塊、掌上計算機、個人計算機、移動通信網絡(GPRS/CDMA)、遠程監護伺服器等部分組成。
其中，該血氧採集模塊和掌上計算機構成一可攜式血氧計，它既可單獨使用，也可以作為移動遠程血氧監護系統的接入終端。該血氧採集模塊用於採集血氧飽和度並數值化，然後將血氧飽和度值通過無線通訊方式(如藍牙技術)或USB接口傳送至掌上計算機；該掌上計算機用於接收來自血氧採集模塊的血氧飽和度值，進行顯示、存儲，並通過內置的移動通信模塊通過移動通信網絡發送到遠程監護伺服器。該遠程監護伺服器用於通過移動通信網絡接收來自於掌上計算機的移動通信模塊發出的血氧飽和度值；並將醫生給出的監護結論或健康指導再通過移動通信網絡傳送到掌上計算機。
本系統中還具有個人計算機，它可以通過USB接口接收來自於掌上計算機的血氧飽和度值，並通過網際網路將該數據向遠程監護伺服器，而遠程監護伺服器也可以將醫生給出的監護結論或健康指導再通過因特傳送到個人計算機如圖2所示，它是本實施例中血氧採集模塊的結構示意圖。如圖所示它由光探測器、輻射發生器、放大器、A/D轉換器、微處理器、電源、無線通訊模塊構成和USB模塊組成。其中該輻射發生器由具有不同頻率的LED形成，來自LED的多頻率無害光透過人體(如指頭，耳垂)被光探測器檢測；該光探測器用於接收透過人體的檢測電流信號被傳送到放大器件；該放大器用於進行電流信號到電壓信號的預處理轉換，然後通過運算放大，並將被放大的模擬電壓信號被輸出到A/D轉換器；該A/D轉換器用於對血氧飽和度信號進行同步A/D轉換；該無線通訊模塊用於將數位化的血氧飽和度值無線傳送至掌上計算機；該微處理器是一個單片機，包含ROM和RAM，而且支持ISP(在系統編程)和IAP(在應用編程)方式，具有體積小、能耗低、運算速度高等優點，該微處理器是整個血氧採集模塊的控制中心，負責控制光探測器、輻射發生器、A/D轉換器，以及數據的接收、處理，同時負責藍牙模塊的控制和數據收發；該USB模塊用於將血氧飽和度值向掌上計算機傳送。上述整個模塊採用電池供電，所有的模塊電路都支持低功耗的工作方式，在不進行監護時候，自動進入節電模式。
本實施例中血氧採集模塊的無線通訊模塊是藍牙模塊，它包括基帶電路、射頻電路、雙工器、藍牙天線以及封裝在其中的主機控制接口(HCI)的藍牙通信協議等。藍牙模塊和處理器之間通過UART接口建立數據連接。USB接口採用通用的USB接口模塊。
以下是本發明系統的具體工作流程
(1)血樣採集模塊加電後，血氧採集模塊首先進行自檢，並配置有關的參數。自檢包括光探測器、輻射發生器、放大器、A/D轉換器是否工作正常、檢測電池電量的多少，對藍牙地址進行認證、確認藍牙傳送速率，配置採樣頻率、採樣精度和採樣通道帶寬等工作參數。自檢通過後，系統進入待機模式；若自檢出現故障，則提供相應的硬體故障的報警信息，並通過藍牙或者USB接口傳送給掌上計算機。
該血氧採集模塊的軟體框圖參見圖3，主控部分(主控模塊)是整個軟體的核心，它控制所有硬體資源，包括系統時鐘、中斷資源(外部中斷和時鐘中斷)、埠資源(串口和並口)。主控模塊分配處理器各埠資源給血氧信號放大晶片和A/D轉換晶片，用於數據傳輸並對其進行控制。分配增強型串口給藍牙模塊，並在內存開闢一個串口輸出緩衝區和一個串口輸入緩衝區，通過串行方式和藍牙模塊通信。所有要通過藍牙進行傳送的數據都必須通過藍牙控制模塊進行數據編碼，然後交由主控模塊通過串口發送出去；同樣，所有接收到的數據也先由藍牙控制模塊進行解碼，然後再交由主控模塊處理後送給控制命令棧進行命令解析，再由主控模塊把解析後的結果分配給硬體控制模塊處理。由於掌上計算機的藍牙接口工作於藍牙協議的LZCAP(邏輯鏈路控制與適配協議)層，而採集模塊的藍牙模塊工作於藍牙協議的HCI層，所以藍牙控制模塊的主要功能就是完成LZCAP層指令和HCI層指令的相互轉換，在MCU中的軟體把協議棧封裝到相應的LZCAP層。血氧採集模塊開始工作後，通過主控模塊調用硬體控制模塊進行數據的採集處理和發送。該採集模塊軟體的設計語言是C語言，並使之具有可移植性，能夠運行於多種處理器平臺。
(2)基於藍牙的血氧計首先，掌上計算機對血氧採集模塊的藍牙地址或者USB接口進行認證。然後，掌上計算機通過藍牙接口或者USB接口向血氧採集模塊發送開始進行信號採集的請求，並發送採集時的工作參數。接著，掌上計算機開始接收血氧採集模塊傳送過來的監護數據，並把它存儲在臨時的數據緩衝區內。然後，由監護分析軟體實時對監護信號進行同步波形顯示。
系統具有資料庫功能，提供對用戶信息、血氧監護信息、操作員信息等進行管理的功能。操作者能夠瀏覽、新建、打開、刪除、編輯、選擇、查找用戶信息以及進一步的監護記錄、異常事件、血氧波動等。在每次開機使用本監護儀或者更換操作員，需要從操作員庫中選擇操作員的姓名，並輸入密碼後方可使用。
掌上計算機還提供對監護記錄進行回放分析的功能。用戶可以進一步對此記錄作分析測量和編輯、刪除、更改異常類型等操作。用戶還可以對系統自動分析的結論進行進一步的修改、補充，寫出最後的監護報告。
系統的開發語言為C/C++，並使之具有可移植性。軟體可運行在Palm OS、Windows CE/Pocket PC、Linux、Windows等主流作業系統之上。掌上計算機可以是基於Palm OS、Windows CE/Pocket PC、Linux等作業系統的PDA、智慧型手機(SmartPhone)或者智能手持設備(SmartHandheld Device，SHD)。
(3)掌上計算機的移動通信模塊掌上計算機通過內置的移動通信模塊或者通過藍牙手機，將監護信號通過移動通信網絡發送給遠程監護計算機，也能通過該模塊接收來自遠程監護伺服器的監護報告和診治建議。
數據發送方式包括①手動發送由用戶手動按下發送按鈕，把監護信號通過移動通信網絡無線傳輸給遠程監護伺服器；②自動發送掌上型計算機的軟體能夠判斷監護信號有無異常，並根據預先設定的發送條件，自動發送數據給遠程監護伺服器。
本發明支持GPRS、CDMA等移動通信網絡。
(4)遠程監護伺服器的信號傳輸模塊在遠程監護伺服器，通過移動通信網絡接收來自掌上計算機的監護信號，或通過網際網路接收來自PC的監護數據；並能通過移動通信網絡或者網際網路向掌上計算機或者PC發送血氧飽和度監護結論和診治建議。
信號傳輸模塊能夠同時接收幾個至幾十個監護對象的監護信號。
(5)遠程監護伺服器及其客戶機系統該子系統包括遠程監護伺服器、客戶機(以及印表機)組成的一個區域網。遠程監護伺服器負責實時接收、分析、報警、保存監護信號，並發送監護報告；伺服器和客戶機能對伺服器保存的監護數據進行深入分析，包括進行血氧飽和度參數的測量、按照類別對異常事件進行分類統計、對事件進行趨勢分析，並撰寫監護結論和診治建議；配有印表機的系統能提供對監護報告的列印功能。
遠程監護伺服器通過信號傳輸模塊接收監護數據，並按照一定的格式自動存入資料庫，同時激活該用戶的實時監護狀態。遠程監護伺服器對接收到的監護信號進行實時分析(可以進行相關設置)，並在發現異常情況時自動報警，自動提供監護結論，經專業人員進一步修改後把監護結論和指導建議通過網絡發送回掌上計算機或者PC。
伺服器具有強大的資料庫功能，包括管理員、專家庫和用戶庫，具有新建、修改、刪除、檢索/排序等功能。並能進行監護和報警參數等的設置，若同時監護的患者超過一個顯示器的顯示個數，則自動切換到另一個顯示器上進行顯示。
客戶機對保存的監護數據進行回放分析，提供趨勢圖和趨勢表、撰寫報告、列印等功能，並具有系統維護、計費、轉發、遠程會診等功能。
(6)掌上計算機與PC機的同步模塊以及PC機的分析處理和遠程傳輸模塊保存在掌上計算機中的數據，包括患者監護數據、操作員數據、監護報告等，能夠通過USB接口使用同步程序同步到PC機，PC機端的信息也能同步到掌上計算機。
PC機端應用程式提供對保存的異常事件和監護記錄進行回放、統計、趨勢分析、報告、列印等功能，PC機能夠通過有線網際網路遠程傳輸監護數據給遠程監護伺服器，並能接收遠程監護伺服器的監護結論和診治建議。
雖然本發明已參照實施例和附圖，作了如上說明，但本發明的權利範圍不受上述說明的限制，而由權利要求書及其等價敘述確定，所以正如本領域熟練人員知道的，在不偏離本發明的精神下，允許各種修改和變化。
權利要求
1.一種可攜式血氧計，其特徵在於它包括血氧採集模塊和掌上計算機兩個部分；其中該血氧採集模塊用於採集血氧飽和度並數值化，然後將血氧飽和度值通過無線/有線通訊方式傳送至掌上計算機；該掌上計算機用於接收來自血氧採集模塊的血氧飽和度值，進行顯示、存儲，並能通過內置的移動通信模塊通過移動通信網絡發送出去。
2.根據權利要求1所述的可攜式血氧計，其特徵在於該血氧採集模塊由光探測器、輻射發生器、放大器、A/D轉換器、微處理器、電源、無線通訊模塊構成；其中該輻射發生器用於發射多頻率無害光透過人體被光探測器檢測；該光探測器用於接收透過人體的檢測電流信號被傳送到放大器件；該放大器用於進行電流信號到電壓信號的預處理轉換，然後通過運算放大，並將被放大的模擬電壓信號輸出到A/D轉換器；該A/D轉換器用於對血氧飽和度信號進行同步A/D轉換；該無線通訊模塊用於將數位化的血氧飽和度值無線傳送至掌上計算機；該微處理器用於控制上述各部件的運行。
3.根據權利要求2所述的可攜式血氧計，其特徵在於該血氧採集模塊進一步包括用於將數位化的血氧飽和度值輸出的USB模塊。
4.根據權利要求1或2或3所述的可攜式血氧計，其特徵在於該無線通訊方式為藍牙技術。
5.一種無線血氧監護系統，其特徵在於該系統包括如權利要求1或2或3所述的可攜式血氧計，還進一步包括一遠程監護伺服器；其中該遠程監護伺服器用於通過移動通信網絡接收來自於掌上計算機的移動通信模塊發出的血氧飽和度值；並將醫生給出的監護結論或健康指導再通過移動通信網絡傳送到掌上計算機。
6.根據權利要求5所述的無線血氧監護系統，其特徵在於該系統還進一步包括個人計算機；該個人計算機通過接收來自於掌上計算機發送的血氧飽和度值並通過網際網路傳送到遠程監護伺服器，該遠程監護伺服器也可以將醫生給出的監護結論或健康指導再通過網際網路傳送到個人計算機。
全文摘要
一種可攜式血氧計，包括血氧採集模塊和掌上計算機；該血氧採集模塊用於採集血氧飽和度並數值化，將血氧飽和度值通過無線/有線通訊方式傳送至掌上計算機；該掌上計算機用於接收來自血氧採集模塊的血氧飽和度值，進行顯示、存儲，並能通過內置的移動通信模塊通過移動通信網絡發送出去。以及一種無線血氧監護系統，包括上述的可攜式血氧計，還包括遠程監護伺服器；該遠程監護伺服器用於通過移動通信網絡接收來自於掌上計算機的移動通信模塊發出的血氧飽和度值；並將醫生給出的監護結論或健康指導再通過移動通信網絡傳送到掌上計算機。它具有支持移動應用、抗幹擾性強、自動分析、便於攜帶、能耗低、開放型/兼容性好等優點，能夠真正實現無論何時何地進行遠程監護的目標。
文檔編號A61B5/1455GK1985763SQ20061011657
公開日2007年6月27日 申請日期2006年9月27日 優先權日2006年9月27日
發明者李志 , 邵華鋼, 楊勇 申請人:上海博維康訊信息科技發展有限公司