专利名称：插件式多参数监护测量模块的制作方法
插件式多参数监护測量模块
技术领域：
本发明涉及一种适用于医疗领域、监测生理参数的插件式多参数监护 测量模块，该模块可通过各种接口连接到监护仪、心电图机、超声诊断仪、 计算机等多种形式的主机构成监护设备。背景技术：
现有的多参数测量监护仪，其内部结构通常采用测量参数划分，每一 种参数的测量电路都包括模拟信号处理电路，模数转换，微处理器，以
及与上位机进行通讯的接口。这就造成了 一方面，模数转换电路重复，
多个处理器资源闲置，增加了硬件成本，维护量大；另一方面，现有监护 仪体积较大，当移动病人时，不能够随之移动；如果移动病人后，需要更 换监护仪，需要重新设置病人相关信息，并且丢失部分历史数据。所以需 要一种可脱离主机的、插件式生理参数监护测量模块。而现有的插件式生 理参数监护测量模块功能独立、集成度差，硬件成本高，且这些模块拔出 主机后，即断电，不能够独立连续的工作。
发明内容
本发明要解决的主要技术问题是克服现有的监护仪硬件成本高和体 积大、不方便移动的缺陷，提供一种插件式多参数监护测量模块，简化电 路设计，集成度高，降低硬件成本，在移动病人后不需要更换监护仪，只 需要移动该插件式多参数监护测量模块即可。
本发明要解决的另一技术问题是在将插件式多参数监护测量模块随 病人移动后不需要重新输入病人信息。
本发明要解决的又一技术问题是使插件式多参数监护测量模块在脱 离主机后不断电，能够连续工作，不会因主机的突然断电而丢失病人信息。
为实现上述目的，本发明提供一种插件式多参数监护测量模块，包括 外壳，位于外壳上用于连接生理参数传感器的至少两个传感器接口，位于 外壳上、用于与主机进行通讯和从主机取电的对外通讯和电源接口，置于 外壳内的至少两个生理参数测量电路、前端处理器和主处理器，所述生理 参数测量电路分别与相应的传感器接口电连接，其输出端耦合到前端处理 器，所述前端处理器的通讯口耦合到主处理器，所述主处理器与对外通讯
和电源接口电连接。
还进一步包括置于外壳内的存储器，所述存储器与主处理器连接。 还包括置于外壳内、用于向前端处理器供电的隔离电源和连接在前端
处理器的通讯口和主处理器之间的隔离通讯接口 。
本发明的更进一步改进是:还包括置于外壳内的电池和电源管理单元， 所述电源管理单元与主处理器连接，所述电源管理单元用于在监测到主机 供电电压小于第一设定值时切换到电池向主处理器供电，在监测到主机供 电电压大于第一设定值时切换到主机供电且控制主机供电向电池充电。
本发明的另一改进是所述前端处理器中各个参数的采样间隔T为 T=N*t，其中，N为正整数，t小于或等于所有参数的采样间隔中最小采样间隔。
还进一步包括外漏于外壳表面的显示器和按键，所述显示器和按键分 别和主处理器电连接。
还进一步包括报警单元，所述报警单元和主处理器电连接，所述报警 单元用于在电池电压小于第二设定值时报警或生理参数异常时报警。
本发明的有益效果是1)本发明集成度高，并将两个处理器合理分 配，多个生理参数的采样和控制采用同一个处理器完成，充分利用了处理 器资源；多个参数的计算和分析共用--个高性能处理器，该处理器不需要
处理采样，控制等操作，而是专注于运行算法，处理器资源利用率大大提 高。从而降低了系统硬件成本，减小了模块的体积。并且由于本发明为插 件式模块，可脱离主机，在移动病人后将该插件式多参数监护测量模块拔
出随病人移动即可，所以不需要重新设置病人相关信息。2)模块内集成存 储器，支持历史数据存储，因此，只要保证病人固定使用一个参数模块， 病人在更换监护仪时，不再需要重新输入病人信息。在监护仪软件的配合 下可实现历史数据的回放，合并等功能。3)参数模块内集成了电池，可以 容忍监护仪短时间供电中断，或者误插拔，以及病人换床，移动等情况下 的使用，可脱离主机短时间独立工作。并且在正常供电情况下，参数模块 自动对电池充电。4)由于模块集成了LCD显示器、蜂鸣器等，模块可以 在脱离监护仪的情况下仍旧显示病人参数，发出声光报警。
本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
图1为本发明一种实施例的模块外观图2为本发明一种实施例的电路方框图 图3为本发明另一种实施例的电路方框图； 图4为本发明前端处理器一种实施例的流程图； 图5为本发明主处理器一种实施例的软件功能结构图。
具体实施方式
实施例一、本发明的一体化参数模块的一种实施例如图l所示，具有 独立的外壳l，外壳面板上具有传感器接口区2，其中集成了多个传感器接 口，用于与外部的各个生理参数传感器连接，外壳面板上还包括小型LCD 显示器区3，按键和LED报警区4等。用于与主机进行通讯和从主机取电 的对外通讯和电源接口 (图中未示出)。模块可以插入插件式监护仪主机， 作为监护仪的一部分，也可以通过电缆与主机连接，模块作为监护仪外置 的一个配件。
一体化参数模块的内部电路置于外壳内，如图2所示，包括至少两个 生理参数测量电路、前端处理器和主处理器，所述生理参数测量电路可以 选自于心电电路、呼吸电路、体温电路、血氧电路、无创血压电路、有疮 血压电路等，这些参数监测电路分别与相应的传感器接口电连接，其输出 端耦合到前端处理器，所述前端处理器的通讯口耦合到主处理器，所述主 处理器与对外通讯和电源接口电连接。各种生理参数测量电路可采用现有
技术中的电路，前端处理器完成参数测量电路输出信号的采样和模数转换，
并输出控制信号控制测量过程，这些参数包括但不限于心电，呼吸，体 温，血氧，无创血压和有创血压参数。前端处理器可采用单片机或其它半
导体器件实现，例如可以选用PHLIPS公司的LPC2136，或者ADI的 ADuC7021等混合信号单片机，也可以采用ASIC或FPGA实现。前端处 理器由隔离电源供电，采样得到的数据经过简单处理打包后，通过隔离通 讯接口发送至主处理器。前端处理器由隔离电源供电的原因是通过变压器 隔离的DC/DC电源，起到了隔离患者与供电设备的作用，主要目的是1、 隔离患者，通过隔离变压器，将应用部分浮地，使患者漏电流足够小；2、 防止除颤或电刀应用时的电压或能量影响主控板等中间电路的板卡及器件 (用爬电距离和电气间隙保证)。主处理器完成生理参数的计算，并通过对 外通讯和电源接口将参数的计算结果和波形发送到主机，对外通讯和电源 接口可以是RS232、 USB、红外、蓝牙等接口中的一个或其组合。主机可 以是监护仪、心电图机，超声诊断仪，计算机等。且安装配合的软件，就 能够组成一个监护设备。主机还可以是通讯设备，例如手机， 一体化参数
模块通过蓝牙接口将数据发送到支持蓝牙通讯的手机上，实现数据的远程 传输。
无创血压测量所需要的泵阀驱动由主处理器完成。前端处理器对于主 处理器而言，可视为其外围的模数转换器，主处理器直接驱动泵阀将更加 便于无创血压的实时控制。无创血压测量方式采用振荡法，即利用捆绑在 手臂上袖带，并通过充气泵向袖带充气以阻断血管中脉动的传播，再以线
性(3-5mraHg/s)或阶梯放气(6 15mmHg/阶梯)形式逐步对袖带放气，并借助 于连通于气路的桥路压力传感器和相应的放大、滤波电路、模数转换器、 微处理器控制等将通过袖带传递到气路中的脉动信号和压力信号转换成数 字信号，进一步对这个脉搏波、袖带压进行适当的数据处理，得到包含脉 搏波变换趋势的系列脉搏波和对应的袖带压力，利用最大脉搏处的袖带压 将对应于受试者的平均压和一些经验的比例系数算法就可以计算出所需要 的收縮压、舒张压、平均压以及脉率等结果。在此过程中，主处理器对脉 搏信号的分析，处理与充放气是一个交替进行的过程，因此二者都由主处 理器完成将更加有利于实时控制。
实施例二、在实施例一的基础上还进一步包括置于外壳内的存储器， 如图2所示，所述存储器与主处理器连接。存储器包括RAM和flash存储 器(即闪存)。还可以进一步包括报警单元，报警单元与主处理器连接，报 警单元包括蜂鸣器和LED。 flash存储器用于历史数据的存贮，通过监护仪 主机能够査阅、删除模块历史数据，并与上位机历史数据合并；外接蜂鸣 器和LED完成声光报警。还可以进一步包括外漏于外壳表面的显示器和按 键，所述显示器和按键分别和主处理器电连接，显示器显示参数数值和工 作状态信息。由于集成了LCD显示器，蜂鸣器等，模块可以在脱离监护仪
的情况下仍旧显示病人参数，并在参数异常时发出声光报警。
实施例三、在实施例一或二的基础上还进一步包括置于外壳内的电池
和电源管理单元，如图3所示，电池为可充电池，所述电源管理单元与主
处理器连接，所述电源管理单元用于在监测到主机供电电压小于第一设定
值时切换到电池向主处理器供电，在监测到主机供电电压大于第一设定值
时切换到主机供电且控制主机供电向电池充电。电源管理单元的技术已是
成熟技术，本领域技术人员可按照要求选择所需要的电源管理单元。当模
块连接监护仪时由监护仪向模块供电，且模块内的电池自动进行充电，当
模块与监护仪电源中断时，模块自动切换至电池供电。并且报警单元还可
以监测电池的电压，在电池的电压小于第二设定值时发出声光报警。如果
模块内包括flash存储器器，当病人移动、更换监护仪时，由内部电池供
电，可实现模块不间断测量和存储历史数据。将模块重新连接到监护仪后， 在监护仪软件的配合下可实现历史数据的回放，以及与监护仪合并历史数据等。
上述实施例中，前端处理器的软件主要包括采样控制程序和通讯接口 程序两部分。为了将各个参数进行模数转换的任务平均分配，并且减少定
时器的使用，可将各个参数的采样间隔T釆用以下公式计算 T二N氺t
其中，N为正整数，t小于或等于所有参数的采样间隔中最小采样间 隔。例如t设置为2ms，所有参数的采样间隔为2ms的整数倍，例如心电 2ms，呼吸2ms，体温500ms，血氧8ms，无创压血氧12ms，有创血压12ms。 这样对参数部分的采样就可以使用1个定时器完成所有采样定时，简化了设计。
前端处理器的采样流程如图4所示。
通讯接口程序主要实现与主处理器的交互功能上传采样结果，接收 主处理器设置命令。
主处理器主要完成包括采用多任务算法程序，其软件功能结构如图5
所示，包括通讯接口程序以及外围器件驱动程序、系统管理程序。
通讯接口程序负责完成的任务与前端处理器完成通讯工作，接收采 样数据，并向前端处理器发送相关命令；另外还负责与主机实现通讯，包 括参数波形、计算结果上传，并接收、响应主机发送的命令。
算法程序实现各个生理参数的计算、分析功能。
系统管理程序实现病人信息的修改，保存功能；完成Hash存储器 读写操作，实现历史数据的存储，交换等功能；报警限的管理，实时发出 声光报警；显示实时参数值到LCD显示器。
外围器件驱动程序实现各个外围器件的驱动，包括flash存储器、 LCD显示器、蜂鸣器等的驱动。
由于具有独立的电源、存储器、显示器和报警单元，本实施例既能够 作为监护仪的一个模块使用，又能够脱离监护仪短时间独立的工作，还可 以与医院内的一些具有显示器的设备组成监护仪使用。参数模块还可以通 过这些设备上网，下载更新模块软件。参数模块还可以存储这些设备所需
要的软件，通过上传这些软件给主机实现软件上的连接。
一体化模块通过通讯接口 (如蓝牙，红外接口)与通讯设备结合(如
手机，固定电话)，方便的实现测量结果的远程传输，并且通过这些通讯设
备下载更新模块软件。
本发明的一体化模块如果不连接显示设备和按键，可以固定在监护仪
内部做普通参数模块使用。
综上所述，本发明的一体化参数模块主要优点是集成度高，内含算法，
直接上传参数波形和计算结果，模块复用度高，集成工作量小；本发明的 一体化参数模块配置电池，能够不间断工作，符合病人转运要求； 一体化 模块具备历史数据存储功能，能够存储病人信息，转运过程中更换监护仪 不需要重新设置，历史数据可以査询、合并；本发明的一体化参数模块通 过一定接口可与多种设备连接构成监护仪，还能与通讯设备连接，实现数 据远程传输。
权利要求
1.一种插件式多参数监护测量模块，其特征在于包括外壳，位于外壳上用于连接生理参数传感器的至少两个传感器接口，位于外壳上、用于与主机进行通讯和从主机取电的对外通讯和电源接口，置于外壳内的至少两个生理参数测量电路、前端处理器和主处理器，所述生理参数测量电路分别与相应的传感器接口电连接，其输出端耦合到前端处理器，所述前端处理器的通讯口耦合到主处理器，所述主处理器与对外通讯和电源接口电连接。
2. 如权利要求1所述的插件式多参数监护测量模块，其特征在于还包括 置于外壳内的存储器，所述存储器与主处理器连接。
3. 如权利要求2所述的插件式多参数监护测量模块，其特征在于还包括 置于外壳内、用于向前端处理器供电的隔离电源和连接在前端处理器的通 讯口和主处理器之间的隔离通讯接口 。
4. 如权利要求1至3中任一项所述的插件式多参数监护测量模块，其特征 在于还包括置于外壳内的电池和电源管理单元，所述电源管理单元与主 处理器连接，所述电源管理单元用于在监测到主机供电电压小于第一设定 值时切换到电池向主处理器供电，在监测到主机供电电压大于第一设定值 时切换到主机供电且控制主机供电向电池充电。
5. 如权利要求4所述的插件式多参数监护测量模块，其特征在于所述前端处理器中各个参数的采样间隔T为T二,t，其中，N为正整数，t小于或等于所有参数的采样间隔中最小采样间隔。
6. 如权利要求4所述的插件式多参数监护测量模块，其特征在于还包括外漏于外壳表面的显示器和按键，所述显示器和按键分别和主处理器电连接。
7. 如权利要求6所述的插件式多参数监护测量模块，其特征在于还包括报警单元，所述报警单元和主处理器电连接，所述报警单元用于在电池电 压小于第二设定值时报警或生理参数异常时报警。
8. 如权利要求4所述的插件式多参数监护测量模块，其特征在于所述对外通讯和电源接口选自于RS232接口、 USB接口、红外接口和蓝牙接口中 的一个或一个以上。
9. 如权利要求2所述的插件式多参数监护测量模块，其特征在于还包括外漏于外壳表面的显示器和按键，所述显示器和按键分别和主处理器电连接。
10.如权利要求9所述的插件式多参数监护测量模块，其特征在于还包括 报警单元，所述报警单元和主处理器电连接，所述报警单元用于在电池电 压小于第二设定值时报警或生理参数异常时报警。
全文摘要
本发明公开了一种插件式多参数监护测量模块，包括外壳，位于外壳上用于连接生理参数传感器的至少两个传感器接口，位于外壳上、用于与主机进行通讯和从主机取电的对外通讯和电源接口，置于外壳内的至少两个生理参数测量电路、前端处理器和主处理器，所述生理参数测量电路分别与相应的传感器接口电连接，其输出端耦合到前端处理器，所述前端处理器的通讯口耦合到主处理器，所述主处理器与对外通讯和电源接口电连接。本发明简化了电路设计，集成度高，降低了硬件成本，具有独立的存储器和电源，病人在更换监护仪时，不再需要重新输入病人信息，并可脱离主机短时间独立工作。
文档编号A61B5/00GK101199412SQ20061015749
公开日2008年6月18日 申请日期2006年12月13日 优先权日2006年12月13日
发明者伍晓宇, 博 何, 建 岑, 左鹏飞, 张四兵 申请人:深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司