一種基於rfid的血氧脈搏檢測系統的製作方法
2023-05-27 21:31:46 2
一種基於rfid的血氧脈搏檢測系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基於RFID的血氧脈搏檢測系統，涉及血氧脈搏檢測系統領域，包括：血氧脈搏探測處理模塊、射頻標籤、閱讀器、控制模塊和上位機，血氧脈搏探測處理模塊包括：血氧脈搏傳感器、信號處理電路和微處理器；射頻標籤接收閱讀器發送的控制命令，並將微處理器處理過的數字基帶信息通過空間電磁波的形式發送給閱讀器；閱讀器通過空間電磁波與射頻標籤進行通信，閱讀器向射頻標籤發送控制命令，並接收射頻標籤發送回的血氧脈搏信息。本實用新型將血氧脈搏傳感器獲得的生命體徵信息通過射頻標籤發送出去，可實現中遠距離的實時檢測；且安全性好，壽命長，抗幹擾能力強，可嵌入其他可穿戴設備中。
【專利說明】—種基於嚇10的血氧脈搏檢測系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及血氧脈搏檢測系統領域，尤其涉及一種基於1^10(射頻識別)的血氧脈搏檢測系統。
【背景技術】
[0002]隨著大數據時代的到來，醫療行業的信息化也迎來自己的「大數據時代」，即可穿戴智慧醫療。智慧醫療利用先進的物聯網技術，實現患者與醫護人員、醫療機構和醫療設備之間的互動，並逐步達到信息化。智慧醫療由區域衛生系統、智慧醫院系統以及家庭健康系統三部分組成。隨著信息技術尤其是微電子技術、交互技術、信息處理技術和通信技術的飛速發展，可穿戴智慧醫療對解決我國人口結構的老齡化現狀有著重要的意義。
[0003]在智慧醫療體系中，血氧脈搏信號是一個表徵人體健康程度的重要參數。血氧飽和度表徵人體血液的含氧量，能有效地反映人體循環系統和呼吸系統的生理狀態，是人體新陳代謝的重要體徵指標之一，也是人體呼吸系統和循環系統病理診斷的重要生理參數。很多疾病的臨床表現都會引起人體相關組織和器官中的血氧飽和度變化，從而導致缺氧，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護方面發揮著積極的作用。
[0004]傳統的血氧飽和度測量方法需要對患者進行採血檢測，屬於有創檢測方法，除了給患者帶來疼痛的不適感外，操作不規範也可能導致感染，且不能連續、實時地獲得檢測結果。此外，傳統方法需要醫護人員親自操作，過度佔用醫護人員的時間和精力，從而導致醫療資源緊張。
[0005]隨著對脈搏和血氧飽和度測量研究的不斷深入，以及藍牙、21曲66、11？1等各種低功耗、短距離無線通信技術的發展，利用體表傳感器採集監護信號，並通過上述方式將數據信息傳輸到終端設備上，從而替代傳統的複雜電連線，給患者帶來便利和更好的舒適度。
[0006]但藍牙、21曲66和11？1技術存在一些弊端，例如:都需要電源支持，因而限制了儀器設備的尺寸和靈活性；其次，上述技術的成本較高，與當前的物聯網技術兼容性差。
實用新型內容
[0007]本實用新型提供了一種基於即10的血氧脈搏檢測系統，該系統具有易佩戴、低功耗以及抗幹擾能力強等優點，可實現血氧脈搏信息的無創、實時和中遠距離監控，詳見下文描述:
[0008]一種基於即10的血氧脈搏檢測系統，包括:血氧脈搏探測處理模塊、射頻標籤、閱讀器、控制模塊和上位機，所述血氧脈搏探測處理模塊包括:血氧脈搏傳感器、信號處理電路和微處理器，其中，所述血氧脈搏傳感器採用反射式探測方式；
[0009]所述射頻標籤接收所述閱讀器發送的控制命令，並將所述微處理器處理過的數字基帶信息通過空間電磁波的方式發送給所述閱讀器；所述閱讀器通過空間電磁波與所述射頻標籤進行通信，所述閱讀器向所述射頻標籤發送控制命令，並接收所述射頻標籤發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射紅光和紅外光兩種不同波長的光，光通過皮膚組織後，反射回攜帶血氧脈搏信息的光信號，所述光電探測器將接收到的光信號轉換為電信號，並傳輸至所述信號處理電路。
[0011]所述信號處理電路包括:放大電路、信號分離電路、紅光信號電路、紅外光信號電路和模數轉換器，
[0012]所述放大電路將混疊在一起的電信號進行放大、濾波，然後所述信號分離電路將其分離成兩路電信號，經所述紅光信號電路和所述紅外光信號電路處理後，所述模數轉換器變換為數位訊號。
[0013]所述射頻標籤包括:天線、射頻模擬前端和數字基帶三個部分；其中，所述射頻模擬前端包括:用於濾除射頻信號噪聲與信號放大的信號放大模塊；用於將射頻信號混頻成固定中頻的混頻模塊；用於對信號鏡像濾波的濾波模塊；用於將信號解調成命令數據的解調模塊；用於將標籤數字基帶返回數據進行正交調製的調製模塊；用於將數位訊號轉換成模擬信號的數模轉換模塊；用於對信號進行脈衝整形的整流模塊；用於將信號正交混頻產生射頻信號的混頻模塊。
[0014]本實用新型提供的技術方案的有益效果是:
[0015]1、實現了生命體徵信息的實時監測與即10技術相結合。將血氧脈搏傳感器獲得的生命體徵信息通過射頻標籤發送出去，可實現中遠距離的實時檢測；
[0016]2、本實用新型提供的可穿戴血氧脈搏標籤集成度高，安全性好，壽命長，抗幹擾能力強，可嵌入其他可穿戴設備中；
[0017]3、採用反射式檢測方式，更易於將檢測標籤貼於人體組織表面，實現無創、實時的血氧脈搏檢測，避免了有創式檢測方法給患者帶來的傷害，為患者提供更好的醫療體驗；
[0018]4、上位機顯示程序可將血氧脈搏傳感器測量的人體生命特徵信息實時顯示在機終端上。通過對患者整體檢測數據的分析，醫護人員對患者病情的把握更加深入、直觀。系統設置了數值報警提示，當脈搏和血氧飽和度低於某一設定數值時就會發出警報，因而有效降低了醫護人員的工作強度。
[0019]綜上，該血氧脈搏檢測系統具有易佩戴、低功耗以及抗幹擾能力強等優點，可實現血氧脈搏信息的無創、實時和中遠距離監控。本實用新型提出的血氧傳感系統可應用於醫療監護領域中的術後跟蹤觀察、新生兒監護、社區醫療及家庭保健。由於本實用新型提供的血氧脈搏檢測系統具有成本低、抗幹擾能力強、可無創、實時監測，因而對推動社區醫療、遠程醫療，解決我國醫療資源緊張的現狀具有重要意義。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為基於即10的血氧脈搏檢測系統的結構框圖；
[0021]圖2為射頻標籤的結構圖；
[0022]圖3為反射式血氧脈搏探測處理模塊的結構示意圖。
[0023]附圖中，各標號所代表的部件列表如下:
[0024]1:血氧脈搏探測處理模塊；2:射頻標籤；
[0025]3:閱讀器；4:控制模塊；
[0026]5:上位機；6:皮膚組織；
[0027]7:血液；
[0028]11:血氧脈搏傳感器；12:信號處理電路；
[0029]13:微處理器；111:雙波長光源；
[0030]112:光電探測器；121:放大電路；
[0031]122:信號分離電路；123:紅光信號電路；
[0032]124:紅外光信號電路；125:模數轉換器；
[0033]21:天線；22:射頻模擬前端；
[0034]23:數字基帶；
[0035]221:用於濾除射頻信號噪聲與信號放大的信號放大模塊；
[0036]222:用於將射頻信號混頻成固定中頻的混頻模塊；
[0037]223:用於對信號鏡像濾波的濾波模塊；
[0038]224:用於將信號解調成命令數據的解調模塊；
[0039]225:用於將標籤數字基帶返回數據進行正交調製的調製模塊；
[0040]226:用於將數位訊號轉換成模擬信號的數模轉換模塊；
[0041]227:用於對信號進行脈衝整形的整流模塊；
[0042]228:用於將信號正交混頻產生射頻信號的混頻模塊。
【具體實施方式】
[0043]為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面對本實用新型實施方式作進一步地詳細描述。
[0044]實施例1
[0045]參見圖1，本實用新型提出的基於即10的血氧脈搏檢測系統包括:血氧脈搏探測處理模塊1、射頻標籤2、閱讀器3、控制模塊4和上位機5。其中，血氧脈搏探測處理模塊1:包括血氧脈搏傳感器11、信號處理電路12和微處理器13。
[0046]參見圖3，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處於同一側。雙波長光源111在微處理器13的控制下發射紅光和紅外光兩種不同波長的光，光通過皮膚組織6後，經血液7反射回攜帶血氧脈搏信息的光信號，光電探測器112將接收到的光信號轉換為電信號，並送入信號處理電路12進行後處理。
[0047]參見圖3，信號處理電路12包括:放大電路121、信號分離電路122、紅光信號電路123、紅外光信號電路124和模數轉換器125，放大電路121將混疊在一起的電信號進行放大、濾波，然後信號分離電路122將其分離成兩路電信號，經紅光信號電路123和紅外光信號電路124處理後，模數轉換器125變換為數位訊號。
[0048]微處理器13是整個血氧脈搏監測系統的核心，其主要作用是控制血氧脈搏探測處理模塊1的各個子電路，並進一步處理信號處理電路12輸出的血氧脈搏信息。
[0049]射頻標籤2接收閱讀器3發送的控制命令，並將經微處理器13處理過的數字基帶信息通過空間電磁波的形式發送給閱讀器3。
[0050]閱讀器3通過空間電磁波與射頻標籤2進行通信，它向射頻標籤2發送控制命令，並接收射頻標籤2發送回的血氧脈搏信息。
[0051]上位機5用於顯示和分析血氧脈搏監測系統的檢測結果，並根據檢測結果進行報警提示。
[0052]其中，本實用新型提供的血氧脈搏傳感器11採用反射式探測方式，從而避免了透射式結構的局限性，便於可穿戴設備的實現。因此，可以放置在人體表面的任何位置，例如:嵌入手錶、戒指等貼身物品進行血氧脈搏測量。
[0053]由於微處理器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計難度和系統體積，有利於可穿戴式設備的實現。
[0054]實施例2
[0055]如圖1所示，本實用新型提供的基於即10的血氧脈搏檢測系統主要包括:血氧脈搏探測處理模塊1、射頻標籤2、閱讀器3、控制模塊4和上位機五個部分。血氧脈搏檢測系統工作時，上位機5首先通過控制模塊4給閱讀器3發送測量血氧脈搏的指令，閱讀器3選擇預測試的射頻標籤2，被選中的射頻標籤2通過空間電磁場產生的感應電流獲得能量，從而被激活。然後閱讀器3給射頻標籤2發送讀取血氧脈搏信息的指令，射頻標籤2將血氧脈搏探測處理模塊1檢測的數據信息通過射頻方式傳遞給閱讀器3。閱讀器3通過控制模塊4將數據信息傳送給上位機5，並在其終端進行顯示，從而完成血氧脈搏信息的採集、傳輸和顯不。
[0056]圖2所示為射頻標籤2的結構圖。該射頻標籤2包括:天線21、射頻模擬前端22和數字基帶23三個部分。射頻模擬前端22包括以下模塊:用於濾除射頻信號噪聲與信號放大的信號放大模塊221 ；用於將射頻信號混頻成固定中頻的混頻模塊222 ；用於對信號鏡像濾波的濾波模塊223 ；用於將信號解調成命令數據的解調模塊224 ；用於將標籤數字基帶返回數據進行正交調製的調製模塊225 ；用於將數位訊號轉換成模擬信號的數模轉換模塊226 ；用於對信號進行脈衝整形的整流模塊227 ；用於將信號正交混頻產生射頻信號的混頻模塊228。
[0057]射頻標籤2接收信號的通信過程如下:射頻模擬前端22接收到閱讀器3發送的射頻讀取命令，經過噪聲濾除與信號放大，將該射頻信號混頻成固定中頻，再經鏡像濾波與信號放大等處理，最後解調成命令數據，送入數字基帶進行讀取處理，並控制血氧脈搏探測處理模塊1將血氧脈搏信息傳入射頻標籤2的數字基帶。
[0058]如圖3所示為血氧脈搏探測處理模塊1的示意圖。該血氧脈搏探測處理模塊1包括:血氧脈搏檢測器11、信號處理電路12和微處理器13。血氧脈搏檢測器11由雙波長光源111 (紅光1^0、紅外光120)和光電探測器112組成，該血氧脈搏檢測器11放置或者貼合在被檢測患者的皮膚表面，且光電探測器112與雙波長光源111均置於被檢測部位的同一偵I血氧脈搏檢測系統工作時，射頻標籤2激活，並通過控制微處理器13輸出一定頻率的方波信號，該信號驅動紅光和紅外光1^0發光，紅光和紅外光透過皮膚組織6，經血液7被反射回的光信號被光電探測器112接收，並將其轉化成電流信號輸入後繼的信號處理電路12。信號處理電路12包括:放大電路121、信號分離電路122、紅光信號電路123、紅外光信號電路124和模數轉換器125。輸入到信號處理電路12的電流信號混疊了紅光和紅外光兩種波長的信號，該信號通過放大、濾波和分離來提高信噪比，最後經模數轉換器125將兩種不同電壓的模擬信號轉換為數位訊號，然後存入微處理器13的存儲器。當射頻標籤2被激活後，微處理器13的存儲器中的血氧脈搏信息發送到射頻標籤2的數字基帶部分。如圖2所示，該數據信息經射頻模擬前端22進行正交調製、數模轉換、脈衝整形、正交混頻和放大等處理後，最後產生射頻信號，由天線21發送回閱讀器3。數據傳輸結束後，射頻標籤2進入休眠狀態，等待再次被選中激活。閱讀器3接收到從射頻標籤2發送來的血氧脈搏信息後，經解調和解碼後將有效信息送至上位機5進行相應處理，即可求出血氧飽和度邰02。
[0059]顯示界面將邰02檢測數值直觀地呈現給醫護人員，並在血氧飽和度低於某一指定數值時發出警報。與此同時，上位機5可對整個檢測時段的血氧脈搏信息進行存儲和分析，醫護人員可通過選擇某一時段內患者的血氧脈搏數據信息進行深入分析，為了解患者病情發展以及制定合理的治療方案提供參考。
[0060]本實用新型實施例對各器件的型號除做特殊說明的以外，其他器件的型號不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。
[0061]本領域技術人員可以理解附圖只是一個優選實施例的示意圖，上述本實用新型實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優劣。
[0062]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種基於RFID的血氧脈搏檢測系統，包括:血氧脈搏探測處理模塊、射頻標籤、閱讀器、控制模塊和上位機，其特徵在於，所述血氧脈搏探測處理模塊包括:血氧脈搏傳感器、信號處理電路和微處理器， 所述射頻標籤接收所述閱讀器發送的控制命令，並將所述微處理器處理過的數字基帶信息通過空間電磁波的形式發送給所述閱讀器；所述閱讀器通過空間電磁波與所述射頻標籤進行通信，所述閱讀器向所述射頻標籤發送控制命令，並接收所述射頻標籤發送回的血氧脈搏信息。
2.根據權利要求1所述的一種基於RFID的血氧脈搏檢測系統，其特徵在於，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射紅光和紅外光兩種不同波長的光，光通過皮膚組織後，反射回攜帶血氧脈搏信息的光信號，所述光電探測器將接收到的光信號轉換為電信號，並傳輸至所述信號處理電路。
3.根據權利要求1或2所述的一種基於RFID的血氧脈搏檢測系統，其特徵在於，所述信號處理電路包括:放大電路、信號分離電路、紅光信號電路、紅外光信號電路和模數轉換器， 所述放大電路將混疊在一起的電信號進行放大、濾波，然後所述信號分離電路將其分離成兩路電信號，經所述紅光信號電路和所述紅外光信號電路處理後，所述模數轉換器變換為數位訊號。
4.根據權利要求1所述的一種基於RFID的血氧脈搏檢測系統，其特徵在於，所述射頻標籤包括:天線、射頻模擬前端和數字基帶三個部分， 其中，所述射頻模擬前端包括:用於濾除射頻信號噪聲與信號放大的信號放大模塊；用於將射頻信號混頻成固定中頻的混頻模塊；用於對信號鏡像濾波的濾波模塊；用於將信號解調成命令數據的解調模塊；用於將標籤數字基帶返回數據進行正交調製的調製模塊；用於將數位訊號轉換成模擬信號的數模轉換模塊；用於對信號進行脈衝整形的整流模塊；用於將信號正交混頻產生射頻信號的混頻模塊。
【文檔編號】A61B5/0205GK204246139SQ201420707627
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月21日 優先權日:2014年11月21日
【發明者】謝生, 程嘉奇, 毛陸虹, 戰金雷 申請人:天津大學