专利名称：无线移动式三导心电血压血氧连续监护装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于生物检测技术领域，具体涉及一款无线移动式三导心 电、血压血氧连续监护装置。
背景技术：
目前，医疗机构和患者对监护系统都提出了更高的要求，监护系统急 待解决的关键问题主要在于系统监护的实时性不强，信号处理的自动化、 智能化程度不高。实时性的加强在硬件上要求有较嵩的数据传输速率，在' 软件上则要求数据处理的算法在保证可靠性和准确性的前提下，减少运算 量，加快诊断速度，并且能够及时启动预警系统。自动化、智能化是便携 式监护系统最为缺乏的关键技术之一，它们要求系统不但具有较高的分析 准确性，还应具有自学习和自适应功能，以实现分析系统较好的辅助功能， 保证系统疾病诊断的准确性。近年来许多研究人员在监护仪的自动化和智 能化发展方面进行了大量的实验和研究，但是离临床使用还有一段距离。
随着现代医院信息化进程的不断加速和无线传输技术的迅猛发展，医 用多参数监护系统的无线化、便携式、多功能、高性价比设计将成为主流。 而现有监护系统要不功能比较单一，要不使用不太方便，要不价格比较昂 贵。因此，我们采用先进的计算机技术和无线技术研发了一款无线移动式 三导心电血压血氧连续监护装置。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种无线移动式三导心电血压血氧连续监 护装置，该装置可以同时实现心电、血压、血氧的监护功能，具有便携和
3使用方便的特点。
本实用新型提供的无线移动式三导心电血压血氧连续监护装置，其特
征在于它包括数据处理器，接口电路，n个数据测量单元及n个无线接收 电路，其中lSn^8;
各数据测量单元分别设置在各床位处，均包括血压测量模块、血氧测
量模块、心电测量电路，控制电路，隔离电源电路以及无线发射电路；隔 离电源电路与血压测量模块和控制电路连接，为其提供所需的电压；血压， 测量模块与控制电路连接，将测量得到患者的血压提供给控制电路；控制 电路与无线发射电路之间连接，将预处理后的血压数据传送给无线发射电 路；
血氧测量模块和心电测量电路分别与无线发射电路连接，将测量获得 的血氧和心电数据发送给无线发射电路；无线发射电路将获得的患者数据 无线发射给对应的无线接收电路；
各无线接收电路将接收的数据通过接口电路提供给数据处理器；数据 处理器对接收信号进行计算处理，实时显示处理结果，并在数据信号消失 或者数据出现异常时，自动进行声光报警。
本实用新型公开了一种无线可移动三导联心电、血压血氧连续监护装 置。该装置是一种集心电图自动诊断功能和血压、血氧实时测量功能于一 体的多床位集中监护系统，该装置主要特点是小型化，便携带的设计；一 机多用，全数字化的设计；采用无线传输方式，患者可以在活动条件下完 成实时可移动测量。该装置具有实时显示和自动报警功能。
图1为多床位监护装置基本组成结构图； 图2为单床位数据信号传输流程图；图3为单床位数据测量单元结构图4为多床位装置的软件主线程工作流程图5为单床位装置的主线程工作流程图6为隔离电源电路的一种具体实现电路图7为血压测量电路的一种具体实现电路图8为血氧测量电路的一种具体实现电路图9为单片机双机并行通信电路的一种具体实现电路图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型系统包括数据测量单元1.1,1.2， ...,l.n，相对 应的无线接收电路2.1,2.2， ...，2.n，接口电路3和数据处理器4，其中，n 表示数据测量单元和无线接收电路的序号，其取值范围为1至8，为表述方 便，下文中将数据测量单元1.1,1.2， ...,l.n统称为数据测量单元l，把无线二 接收电路2.1,2.2，…,2.n统称为无线接收电路2。
数据测量单元1主要用于采集心电、血氧和血压数据，从采集的数据 中提取所需的数据(如血氧饱和度、脉搏波幅值、收縮压、舒张压和平均 压等)，再通过无线发送的方式传送给无线接收电路2，无线接收电路2通 过接口电路3传送到数据处理器4，数据处理器4对接收的数据作进一步的 分析和处理，将最终测量和计算结果实时显示出来，并保存结果用于以后 的分析。以单床位为例，具体的数据信号传输流程如图2所示。
如图3所示，各数据测量单元l均包括血压测量模块ll、血氧测量模' 块12、心电测量电路13，控制电路14,隔离电源电路15和无线发射电路 16。
在数据测量单元1中，无线发射电路16可以用于心电和血氧数据的采 集。在我们所设计的系统中，由于受到无线发射电路16自带增强型51单 片机资源限制，需要再外接一个控制电路14，用于采集血压测量模块11传送来的数据，通过并行传输方式发送给无线发射电路16。隔离电源电路 15主要起到保护作用，防止外部220V电压伤害人体，并可保护系统中其 他电路元件。隔离电源电路15提供两个电压输出，+5V输出给控制电路 14， +12￥输出给血压测量模块11。无线发射电路16将所收集到的数据进 行编码以FSK调制模式发射到无线接收电路17，其中一个发送数据包包含 24个有效字节(20字节心电数据+2字节血氧数据+2字节血压数据)。
数据处理器3可以在Windows平台下同时监护1-8床位；它利用每个 床位的数据测量单元发送的数据，对心电信号进行分析处理，实时显示处 理结果，并保存数据，以便于心电信号自动回放分析。并在数据信号消失' (如导联脱落)或者数据出现异常时，自动进行声光报警。
我们这里使用Visual C++ 6.0作为开发平台，具体的实现过程在下面的 实例分析中会加以解释。下面以我们所设计的一个四床位监护系统作为实 例来具体说明
1. 血氧测量模块和血压测量模块 血氧测量模块设计采用的是科瑞康LFC脉搏血氧监测模块。该血氧测
量模块的通讯方式为单工的，即只有模块向主机发送数据，而模块并不接 收主机发来的任何指令。血压测量模块是由深圳美的连公司提供的super NIBP血压自动测量模块，这个模块是基于示波法原理实现的。在测量时， 模块中的微处理器自动给袖带加压，利用示波法，得到收縮压、舒张压、 动脉平均压。其特点是体积小，检测快速、精确和易于使用，其通讯方式 为半双工。
2. 隔离电源电路
设计隔离电源电路，可降低接触电压和电网对地的漏电流，能有效控 制对人体内部的直接漏电。加入此电路主要出于两个考虑， 一是为了保护 人体，杜绝可能发生的微电击医疗事故的危险，二是为了保护其他电路元 器件。具体电路如图6所示，在电路中特地加入了一个发光二极管D1，目的在于观察电路是否已经接通。
3.控制电路
控制电路采用单片机w77e058，它有两个串口，这也是我们最初选择 此单片机的主要目的之一。虽然目前只使用到了它的一个串口，但是其充 分的资源，为以后的系统功能扩展提供了一定的空间。我们在这里选择了 将血压测量模块通过w77e058的串口 0接收数据，并通过并行方式传输给 无线发射电路。
w77e058的血压测量模块如图7所示。血压测量模块的RXD端和 w77e058的TXD端相连接，而血压测量模块的TXD端和w77e058的RXD
端相连接。
PTR5000的血氧测量模块如图8所示，只需要将血氧测量模块的TXD 端与PTR5000的RXD端相连接即可。
血压测量模块测量到的数据还需要先传送到无线发射电路中，再和心， 电数据一起打包发送到无线接收电路，因此需要使用到单片机之间的并行 数据传输。
单片机双机并行通信电路如图9所示，即为w77e058和PTR5000之间 的并行数据传输方式。由于无线发射电路中的PTR5000的单片机资源限制， 这里我们只能使用四位并行口发送数据，与通常的8位并行发送有些不同， 需要在软件中做些处理。除了 4位并行传输数据线，还需要一根引起无线 发射电路中单片机外部中断的INTO线，这样才能接收w77e058的数据。 另外还需要一根从无线发射模块到w77e058的应答线P3.3，通知w77e058 继续发送数据。因此总共需要6根线，其中DI05是用来触发INTO的， DI06-9是用做4位数据并行传输，DI04作为应答信号线。
Kl通过启动w77e058的外部中断INTO,向血压模块发送自动测量模 式的命令。每当w77e058向PTR5000发送完一次4位数据，就触发PTR5000的INT0中断，让无线发射电路接收数据，并通知w77e058继续发送数据。
血氧的数据测量则使用PTR5000提供的串口来测量并接收数据，且只 需使用RXD端。其中PTR5000的工作范围为+3V，而w77e058的工作范 围为+5V，所以需要使用一个电平转换电路。
本实例将控制电路、血氧测量模块、血压测量模块和隔离电源电路集 中设计在一个比较大的血压血氧监护盒A中，其位置相对比较固定。而无 线发射电路和心电测量电路是单独集成在一个很小的心电监护盒B中，方 便患者随身携带。其中，盒A和盒B可以随时相连或者分离，以实现不同 的测量目的，同时方便患者的正常活动。当患者仅携带盒B时，可以随意 走动并实时监护心电波形，计算心电参数和分析心律。当把盒A和盒B通 过接口相连时，则可以实现同时实时监护心电、血压和血氧的功能。
5.数据处理器
如图4所示，以四床位同时监护为例来说明监护软件的线程结构。由 图可知，主线程负责人机界面，响应用户提出的"开始监护"等命令。每 个床位都开辟了一个数据缓冲池，对于每个数据缓冲池都有两个工作者线 程同步工作实现该床位的监护功能。
两个工作者线程看似同时工作，实际上分时占用CPU。这两个线程共 享一块数据缓冲池，所以在新数据覆盖旧数据之前，必须完成对旧数据的 处理。我们为其划分了约为2.5MByte的空间，根据系统硬件设计，每10ms 产生26Byte数据，重新覆盖这个空间大约需要1000s，足够CPU完成数据 处理。
下面以单床位为例来分析多线程工作原理。心电数据传入PC机前缓冲
8于无线接收电路的USB FIFO中，USB数据读取线程通过USB接口读入其 中的数据，存放于数据缓冲区内，数据处理线程读取数据缓冲区的数据并 进行处理。
由于数据完整的从USB接口读出是后续一切处理的基础，故将USB 数据读取线程的优先级设置为最高，而数据处理线程的优先级设为普通。 软件读取USB设备数据采用异步读方式，可以充分利用CPU资源。设置 一个异步读事件，当异步读事件未完成时，USB设备数据读取线程可主动' 放弃CPU控制权进入等待状态，此时数据处理线程可对缓冲区中的数据进 行处理、显示、存储等工作。
单床位装置的主线程工作流程图如图5所示。这里为简单起见只描述 了监护1床位的情况，其他床位情况与之类似。
以上所述为本实用新型的较佳实施例而已，但本实用新型不应该局限 于该实施例和附图所公开的内容。所以凡是不脱离本实用新型所公开的精 神下完成的等效或修改，都落入本实用新型保护的范围。
权利要求1、一种无线移动式三导心电血压血氧连续监护装置，其特征在于它包括数据处理器，接口电路，n个数据测量单元及n个无线接收电路，其中1≤n≤8；各数据测量单元分别设置在各床位处，均包括血压测量模块、血氧测量模块、心电测量电路，控制电路，隔离电源电路以及无线发射电路；隔离电源电路与血压测量模块和控制电路连接，为其提供所需的电压；血压测量模块与控制电路连接，将测量得到患者的血压提供给控制电路；控制电路与无线发射电路之间连接，将预处理后的血压数据传送给无线发射电路；血氧测量模块和心电测量电路分别与无线发射电路连接，将测量获得的血氧和心电数据发送给无线发射电路；无线发射电路将获得的患者数据无线发射给对应的无线接收电路；各无线接收电路将接收的数据通过接口电路提供给数据处理器；数据处理器对接收信号进行计算处理，实时显示处理结果，并在数据信号消失或者数据出现异常时，自动进行声光报警。
2、 根据权利要求1所述的无线移动式三导心电血压血氧连续监护装置， 其特征在于控制电路、血氧测量模块、血压测量模块和隔离电源电路集' 成在一起构成血压血氧监护盒，无线发射电路和心电测量电路独集成在一 起构成心电监护盒，血压血氧监护盒和心电监护盒均设置有相互连接的接 □。
专利摘要本实用新型公开了一种无线移动式三导心电血压血氧连续监护装置，其结构为各数据测量单元分别设置在各床位处，用于测量患者的血压、血氧、心电数据，并分别无线传输至对应的无线接收电路；各无线接收电路将接收的数据通过接口电路提供给数据处理器；数据处理器用于监护各床位患者的状况，实时显示处理结果，并在数据信号消失或者数据出现异常时，自动进行声光报警。该装置主要特点是小型化，便携带的设计；一机多用，全数字化的设计；采用无线传输方式，患者可以在活动条件下完成实时可移动测量。该装置具有实时显示和自动报警功能。
文档编号A61B5/0205GK201431459SQ200920085648
公开日2010年3月31日 申请日期2009年5月8日 优先权日2009年5月8日
发明者叶茂林, 唐雪飞, 杨玉星 申请人:华中科技大学;深圳市美的连电子科技有限公司