分體式視頻採集顯示系統的數據處理及無線視頻發射模塊的製作方法

2023-06-10 17:15:46

本發明涉及醫療器械領域，特別涉及一種分體式視頻採集顯示系統的數據處理及無線視頻發射模塊。

背景技術：

信息化和數位化是如今醫院建設的重要目標之一，在使用如醫用氣管插管等設備進行診斷中，視頻和圖片等視音頻及影像數據極為重要。現有的視頻採集模塊存在採用攝像頭圖像採集模塊和發射模塊數據傳輸模塊等電路一體成型，成本較高，模塊回收率低，數據無法存儲等問題。

專利CN 203989368U 公開了一種視頻氣管導管裝置及視頻氣管導管。視頻氣管導管裝置包括視頻氣管導管及顯示器。視頻氣管導管包括氣管導管及攝像模塊，氣管導管的前端管壁中設有容置腔，攝像模塊可拆卸地安裝於容置腔中；攝像模塊包括攝像頭及光源，氣管導管的管壁中設置有導線，導線的前端與攝像模塊電連接、後端連接有視頻信號輸出接口。顯示器連接有視頻信號輸入接口，視頻信號輸入接口與視頻氣管導管的視頻信號輸出接口對應連接。上述技術採用的是與顯示設備的有線連接方式，無法針對任意環境下的顯示裝置適用，應用環境比較小，操作上不便利，在診斷過程中顯示裝置需要根據診斷地點進行移動，且接口數據線也需要額外配置。

專利無線視頻氣管導管專利CN203989369U公開了一種視頻氣管導管裝置及視頻氣管導管。視頻氣管導管裝置包括視頻氣管導管及顯示器。視頻氣管導管包括氣管導管、攝像模塊、無線通訊模塊及供電模塊；氣管導管的前端管壁中設有容置腔，攝像模塊安裝於容置腔中；攝像模塊與無線通訊模塊均電連接於供電模塊；攝像模塊與無線通訊模塊電連接。

此項專利並未對無線發射模塊進行詳細描述，現有的無線發射模塊普遍存在耗電量大、體積大操作不便等問題。

技術實現要素：

1、本發明的目的。

本發明為了解決現有的可視電路存在成本較高的問題，由於成本高反覆使用導致的患者易互相感染，發熱大，容易灼燒人體內部組織，使得應用環境比較局限的問題，而提出了一種分體式視頻採集顯示系統的數據處理及無線視頻發射模塊。

2、本發明所採用的技術方案。

分體式視頻採集顯示系統的數據處理及無線視頻發射模塊，包括連接件電路板、電源電路板，兩塊電路板平行設置，連接件電路板201與電源電路板 204通過軟排線206連接；連接件電路板202上設置連接件201，電源電路板204上設置觸控電源開關203；連接件電路板包括單片機主處理器、數據存儲器及外圍輔助電路；電源電路板包括DC/DC變換電路輸出穩定直流電源VDD_3V3、鋰電池充電電路、指示燈電路、WALN電路、開關機電路；連接件電路板與電源電路板通過軟排線連接。由於其採用兩塊板平行設置的立體結構，減少了整體模塊的體積，安裝使用過程相對於平板式更穩固牢靠，不易因誤碰或甩動而脫落。

更進一步，所述的開關機電路包括開關按鍵SW2，二極體SS14，共陰極雙二極體U4、U5，場效應管K1，三極體K2，鋰電池電源VDD_BAT和USB電源VDD_USB分別連接共陰極雙二極體U4、U5的陽極，其陰極通過電阻R12連接開關按鍵SW2的一端；開關按鍵SW2的另一端SW_INPUT，通過R14、R16分壓後輸出控制信號PWR_KEY，同時通過C15接地，並連接到U4的一個陽極；U4的另一個陽極為輸入控制信號POWER_CTR，通過R17接3.3V電源VDD_3V3，通過R18接地；U4的陰極通過R15連接K2的基極，K2的基極與發射極之間通過C16連接，三極體K2的發射極通過R13與場效應管K1的柵極連接，場效應管K1的柵極與源極之間通過R10相連；場效應管K1的源極連接二極體D1、D2的陰極，並通過C14接地，D1、D2的陽極分別接VDD_BAT和VDD_USB；場效應管K1的漏極為輸入電源VDD_INPUT，並通過C10接地。通過開關電路的高低電平的切換，實現電源供電操作。

更進一步對連接件電路板上的單片機主處理器供電操作為：開關機電路的輸出控制信號PWR_KEY、輸入控制信號POWER_CTR分別與電源電路板中的單片機的數字IO連接。

更進一步，所述的電源電路板的DC/DC變換電路採用XM5082，輸出穩定的3.3V直流電源。

更進一步，所述的電源電路板的鋰電池充電電路採用TP4059，在USB電源VDD_USB有電的情況下，輸出VDD_BAT給鋰電池充電。

更進一步，電源電路板的WALN電路採用RL-UM02BS，其D+、D-、ANT管腳分別與單片機主處理器的數字IO連接，實現與單片機主處理器的USB通信，符合IEEE802.11b/g/n標準，實現150Mbps高速無線網絡連接。

更進一步，所述的連接件電路板的數據存儲器採用W25Q64串行Flash，分別通過電阻接VDD_3V3，SI、SCK、SO管腳分別與單片機主處理器的數字IO連接，實現串行總線通信。

更進一步，電源電路板還包括指示燈電路，包括WIFI LED發光二極體、PWR LED發光二極體、CHRG LED發光二極體、STBY LED發光二極體、CAM LED發光二極體。

3、本發明的有益效果。

（1）本發明的數據處理及無線發射模塊由於採用了連接件電路板、電源電路板兩塊板平行設置的立體結構，減少了整體模塊的體積，安裝使用過程相對於平板式更穩固牢靠，不易因誤碰或甩動而脫落。

（2）本發明的通過連接件電路板、電源電路板兩塊板的結構設計，可以減少電磁幹擾，圖像信號輸出更穩定。

（3）本發明的通過電源電路板上的開關機觸控電路的高低電平切換，實現實時開關控制，並且可以通過一定時間的關機延時，將數據通過串行總線存入數據存儲器後再切斷整個供電，防止因突然掉電導致數據丟失。

（4）本發明的通過對電源電路板上的開關機觸控電路的關機按下延時時間，來防止誤碰導致關機。

附圖說明

圖1為本發明數據處理及無線視頻發射模塊正視圖。

圖2為本發明數據處理及無線視頻發射模塊仰視圖。

圖3為本發明數據處理及無線視頻發射模塊側視圖。

圖4為本發明數據處理及無線視頻發射模塊右視圖。

圖5為本發明數據處理及無線視頻發射模塊立體圖。

圖6為本發明數據處理及無線視頻發射模塊儲存卡示意圖。

圖7為本發明攝像頭採集模塊側視圖。

圖8為本發明本發明系統結構圖。

圖9為本發明數據處理及無線視頻發射模塊開關機電路原理圖。

圖10為本發明數據處理及無線視頻發射模塊DC/DC變換電路原理圖。

圖11為本發明數據處理及無線視頻發射模塊WALN電路原理圖。

圖12 電源電路板排線電路原理圖。

圖13指示燈電路原理圖。

圖14 USB接口電路原理圖。

圖15單片機主處理器與攝像頭採集電路連接電路原理圖。

圖16單片機主處理器與開關機電路連接電路原理圖。

圖17單片機主處理器與數據存儲器及輔助電路連接電路原理圖。

圖18單片機主處理器與USB接口及輔助電路連接電路原理圖。

圖19單片機主處理器與其他輔助電路連接電路原理圖。

圖20數據存儲器電路原理圖。

附圖具體部件：攝像頭採集模塊1，數據處理及無線視頻發射模塊2，外部顯示設備。

連接基座101，攝像頭102，LED燈103，柔性電路板104。

連接件201，連接件電路板202，觸控電源開關203，電源電路板204，軟排線連接座205，軟排線206，電池夾板207，外殼上部208，外殼底部209，WiFi信號燈210，電源指示燈211，充電指示燈212，定位柱213，充電USB插口214，儲存卡插口215，電池216，攝像頭指示燈217。

具體實施方式

實施例1

分體式視頻採集顯示系統的數據處理及無線視頻發射模塊，包括連接件電路板202、電源電路板204，連接件電路板202和電源電路板204兩塊電路板平行設置，連接件電路板201與電源電路板204通過軟排線206連接；連接件電路板202上設置連接件201，電源電路板204上設置觸控電源開關203；連接件電路板202包括單片機主處理器、數據存儲器及外圍輔助電路；電源電路板204包括DC/DC變換電路輸出穩定直流電源VDD_3V3、鋰電池充電電路、指示燈電路、WALN電路、開關機電路。

實施例2

相對於實施例1更進一步，所述的開關機電路包括開關按鍵SW2，二極體SS14，共陰極雙二極體U4、U5，場效應管K1，三極體K2，鋰電池電源VDD_BAT和USB電源VDD_USB分別連接共陰極雙二極體U4、U5的陽極，其陰極通過電阻R12連接開關按鍵SW2的一端；開關按鍵SW2的另一端SW_INPUT，通過R14、R16分壓後輸出控制信號PWR_KEY，同時通過C15接地，並連接到U4的一個陽極；U4的另一個陽極為輸入控制信號POWER_CTR，通過R17接3.3V電源VDD_3V3，通過R18接地；U4的陰極通過R15連接K2的基極，K2的基極與發射極之間通過C16連接，三極體K2的發射極通過R13與場效應管K1的柵極連接，場效應管K1的柵極與源極之間通過R10相連；場效應管K1的源極連接二極體D1、D2的陰極，並通過C14接地，D1、D2的陽極分別接VDD_BAT和VDD_USB；場效應管K1的漏極為輸入電源VDD_INPUT，並通過C10接地。所述的開關機電路的輸出控制信號PWR_KEY、輸入控制信號POWER_CTR分別與電源電路板204中的單片機主處理器的數字IO連接。所述的電源電路板204的DC/DC變換電路採用XM5082，輸出穩定的3.3V直流電源。所述的電源電路板204的鋰電池充電電路採用TP4059，在USB電源VDD_USB有電的情況下，輸出VDD_BAT給鋰電池充電。電源電路板204的WALN電路採用RL-UM02BS，其D+、D-、ANT管腳分別與單片機主處理器的數字IO連接，實現與單片機主處理器的USB通信，符合IEEE802.11b/g/n標準，實現150Mbps高速無線網絡連接。

實施例3

相對於實施例1更進一步，連接件電路板202的數據存儲器採用W25Q64串行Flash，分別通過電阻接VDD_3V3，SI、SCK、SO管腳分別與單片機主處理器的數字IO連接，實現串行總線通信。電源電路板204還包括指示燈電路，包括WIFI LED發光二極體、PWR LED發光二極體、CHRG LED發光二極體、STBY LED發光二極體、CAM LED發光二極體，實現WiFi信號燈210，電源指示燈211，充電指示燈212，攝像頭指示燈217。

實施例4

相對於實施例1，本發明進一步分體式醫用無線多路視頻採集顯示系統的數據處理及無線視頻發射模塊2為立方體結構；其上連接件201位於立方體結構一面的外表面中心位置。數據處理及無線視頻發射模塊2上與連接件201相對應的另一面的外表面設有觸控電源開關203。所述的數據處理及無線視頻發射模塊2上的連接件201安裝在數據處理及無線視頻發射模塊2內部的連接件電路板202上，所述的數據處理及無線視頻發射模塊上的觸控電源開關203連接在電源電路板204上，連接件電路板201與電源電路板204通過軟排線206固定在軟排線連接座205上進行電路連接。所述的連接件電路板201與電源電路板204之間設有電池216，通過電池上下兩面設置電池夾板207，數據處理及無線視頻發射模塊2外殼上部208的中間為觸控電源開關203位置，可按壓打開和關閉電源；數據處理及無線視頻發射模塊2外殼底部209下表面中間為連接件201位置。

電路板201與電源電路板204之間通過定位柱213使之與數據處理及無線視頻發射模塊2立方體結構相對應的面保持平行。且可以設有充電USB插口214與電池216連接進行充電。數據處理及無線視頻發射模塊2上的某一面的外表面設有儲存卡插口215。存儲卡可以為SD卡，最大支持32G，用來保存錄像，錄像格式為MP4。

實施例5

分體式視頻採集顯示系統包括攝像頭採集模塊1、數據處理及無線視頻發射模塊2；攝像頭採集模塊由一柔性電路板104構成，其上一端設有攝像頭102，另一端設有與數據處理及無線視頻發射模塊2可拆卸連接的連接基座101；數據處理及無線視頻發射模塊2上有與所述的攝像頭採集模塊的連接基座可拆卸連接的連接件201，連接件和連接基座連接後，數據處理及無線視頻發射模塊2和攝像頭採集模塊的柔性電路板平行並相對貼合；數據處理及無線視頻發射模塊還包括無線發射晶片；柔性電路板104上的攝像頭102採集不同的方位的圖像，將連接件201和連接基座101連接後通過數據處理及無線視頻發射模塊2發射出去，通過外部顯示端顯示出來。

攝像頭採集模塊1上插入需要觀察的部位，照明單元內的LED 光源通過照明通道提供光線，保證能清楚進行觀察和診斷，鏡體內的電池為LED光源和主控電路提供電源，通過數據處理及無線視頻發射模塊2傳輸出去可以直接顯示反應在無線接收端設備的顯示屏上。

本發明的開機流程：

開關機電路SW2被按下，SW_INPUT 變為高電平，VDD_INPUT變高電平，系統上電，單片機主處理器啟動，軟體控制POWER_CTR輸出高電平， 開關機電路SW2被鬆開後，VDD_INPUT保持高電平，維持系統供電 。

本發明的關機流程：

SW2被按下，PWR_KEY變成高電平，觸發單片機主處理器中斷，軟體控制延時若干毫秒，查詢PWR_KEY仍為高電平，通過SIP DIN SDIO 串行總線將緩存數據存入Flash，POWER_CTR輸出低電平，VDD_INPUT變為低電平，系統斷電。

本發明由於採用了連接件電路板、電源電路板兩塊板平行設置的立體結構，減少了整體模塊的體積，安裝使用過程相對於平板式更穩固牢靠，不易因誤碰或甩動而脫落。通過連接件電路板、電源電路板兩塊板的結構設計，可以減少電磁幹擾，圖像信號輸出更穩定。本發明認證採用WPA2-PSK AES，加密等級高，不容易被破解。本發明視頻採集模塊與數據處理及無線發射模塊分離、無線發射模塊與外部顯示模塊相對分離的結構設置，每個部分獨立，且能夠協調工作，實現視頻採集模塊部分的更換的任意性、顯示終端的多樣性，適用範圍較廣，可以靈活運用，更方便直觀清晰地觀察病灶位置圖像，為手術準確順利進行做指引參考，有效降低手術的風險和醫師的手術難度；縮短降低了手術時間及刀口大小，極大減輕了病人的痛苦，滿足生命科學發展和現代醫療的需求。