专利名称：一种便携式血氧计及无线血氧监护系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种血氧检测和监护装置，尤其涉及一种具有无线通信能力的便携式血氧计及无线血氧监护系统。
背景技术：
当前，医院已经广泛使用各种监护设备，通过血氧计监测患者血氧饱和度，用于监护患者的病情及其变化。
目前的血氧计主要分成两大类，一类是床旁监护仪，医院的ICU、CCU等监护病房使用的大多就是这种监护仪。患者的血氧饱和度经血氧传感器接收后，通过导线传输给床旁监护仪，床旁监护仪器实时显示、分析血氧饱和度，并在异常时提供报警。由于导线连接、需要交流供电以及体积笨重等因素，患者在监护过程中不能自由活动，甚至连吃饭、大小便这样的日常活动也只能在病床上进行，给患者造成很大的不便。另一类是便携式的用于血氧饱和度检测的独立设备。该便携式的血氧计主要用来现场检测患者，而此装置无法把结果传递到护理站或医生办公室的远处位置，进行远程综合监测和分析，使患者能够得到监护中心医护人员的医疗服务和帮助。
另外，现有许多健身指导中心也需要对健身人员的在运动过程中的血氧饱和度进行实时检测，现有的两类血氧监护设备都无法很好的满足这些需求，在使用过程中显得不够方便。
发明内容
本发明提供一种便携式血氧计及无线血氧监护系统，用于解决上述现有技术中存在的问题，它具有支持移动应用、抗干扰性强、自动分析、便于携带、能耗低、开放型/兼容性好等优点，能够真正实现无论何时何地进行远程监护的目标，满足移动监护、远程监护的需求。
为实现上述发明目的，本发明是这样实现的一种便携式血氧计，其特征在于它包括血氧采集模块和掌上计算机两个部分；其中该血氧采集模块用于采集血氧饱和度并数值化，然后将血氧饱和度值通过无线/有线通讯方式传送至掌上计算机；该掌上计算机用于接收来自血氧采集模块的血氧饱和度值，进行显示存储，并通过内置的移动通信模块通过移动通信网络发送出去。
所述的便携式血氧计，其特征在于该血氧采集模块由光探测器、辐射发生器、放大器、A/D转换器、微处理器、电源、无线通讯模块构成；其中该辐射发生器用于发射多频率无害光透过人体被光探测器检测；该光探测器用于接收透过人体的检测电流信号被传送到放大器件；该放大器用于进行电流信号到电压信号的预处理转换，然后通过运算放大，并将被放大的模拟电压信号输出到A/D转换器；该A/D转换器用于对血氧饱和度信号进行同步A/D转换；该无线通讯模块用于将数字化的血氧饱和度值无线传送至掌上计算机；该微处理器用于控制上述各部件的运行。
所述的便携式血氧计，其特征在于该血氧采集模块进一步包括用于将数字化的血氧饱和度值输出的USB模块。
所述的便携式血氧计，其特征在于该无线通讯方式为蓝牙技术。
一种无线血氧监护系统，其特征在于该系统包括如上所述的便携式血氧计，还进一步包括一远程监护服务器；其中该远程监护服务器用于通过移动通信网络接收来自于掌上计算机的移动通信模块发出的血氧饱和度值；经健康专家分析后，可将监护结论或健康指导再通过移动通信网络传送到掌上计算机。
所述的无线血氧监护系统，其特征在于该系统还进一步包括个人计算机；该个人计算机通过接收来自于掌上计算机发送的血氧饱和度值并通过因特网传送到远程监护服务器，经健康专家分析后，该远程监护服务器也可以将监护结论或健康指导再通过因特网传送到个人计算机。
藉由上述技术方案，本发明具有如下优点1、本发明的便携式血氧计能够实现血氧采集模块和掌上型高性能计算设备之间的短距离无线连接(如采用蓝牙技术等)，使得血氧数据的传输无线化，具有携带方便、使用自由，并提供比较强大的实时自动分析和报警功能，能够较长时间地保存数据，并能与个人计算机(PC机)同步在PC机上长久保存监护数据，还可对监护数据作进一步的深入分析等优点。
2、本发明的便携式血氧计可利用掌上型高性能计算设备(如智能移动通信终端)的显示窗显示检测结果，从而能使常规的智能移动通信终端用作血氧饱和度检测装置的一部分。对于普遍拥有移动通信终端的用户而言，这样血氧饱和度检测装置在大小和价格两方面，比常规便携式血氧饱和度检测装置更有竞争力。
3、本发明无线血氧监护系统实现了血氧监护向院外、家庭、运动健身场所延伸，具有支持移动应用、抗干扰性强、自动分析、便于携带、能耗低、开放型/兼容性好等优点，能够真正实现无论何时何地进行远程监护的目标，以便更好的满足移动监护、远程监护的需求。甚至还可以方便的应用到科学的运动、健身指导等领域。
图1是本发明无线血氧监护系统一较佳实施例结构示意图；图2是本发明较佳实施例中血氧采集模块的内部硬件结构图；图3是较佳实施例中无线血氧采集模块的软件组成图。
具体实施例方式
请参阅图1，它是本发明的无线血氧监护系统一较佳实施例的结构示意图。如图所示该系统由血氧采集模块、掌上计算机、个人计算机、移动通信网络(GPRS/CDMA)、远程监护服务器等部分组成。
其中，该血氧采集模块和掌上计算机构成一便携式血氧计，它既可单独使用，也可以作为移动远程血氧监护系统的接入终端。该血氧采集模块用于采集血氧饱和度并数值化，然后将血氧饱和度值通过无线通讯方式(如蓝牙技术)或USB接口传送至掌上计算机；该掌上计算机用于接收来自血氧采集模块的血氧饱和度值，进行显示、存储，并通过内置的移动通信模块通过移动通信网络发送到远程监护服务器。该远程监护服务器用于通过移动通信网络接收来自于掌上计算机的移动通信模块发出的血氧饱和度值；并将医生给出的监护结论或健康指导再通过移动通信网络传送到掌上计算机。
本系统中还具有个人计算机，它可以通过USB接口接收来自于掌上计算机的血氧饱和度值，并通过因特网将该数据向远程监护服务器，而远程监护服务器也可以将医生给出的监护结论或健康指导再通过因特传送到个人计算机如图2所示，它是本实施例中血氧采集模块的结构示意图。如图所示它由光探测器、辐射发生器、放大器、A/D转换器、微处理器、电源、无线通讯模块构成和USB模块组成。其中该辐射发生器由具有不同频率的LED形成，来自LED的多频率无害光透过人体(如指头，耳垂)被光探测器检测；该光探测器用于接收透过人体的检测电流信号被传送到放大器件；该放大器用于进行电流信号到电压信号的预处理转换，然后通过运算放大，并将被放大的模拟电压信号被输出到A/D转换器；该A/D转换器用于对血氧饱和度信号进行同步A/D转换；该无线通讯模块用于将数字化的血氧饱和度值无线传送至掌上计算机；该微处理器是一个单片机，包含ROM和RAM，而且支持ISP(在系统编程)和IAP(在应用编程)方式，具有体积小、能耗低、运算速度高等优点，该微处理器是整个血氧采集模块的控制中心，负责控制光探测器、辐射发生器、A/D转换器，以及数据的接收、处理，同时负责蓝牙模块的控制和数据收发；该USB模块用于将血氧饱和度值向掌上计算机传送。上述整个模块采用电池供电，所有的模块电路都支持低功耗的工作方式，在不进行监护时候，自动进入节电模式。
本实施例中血氧采集模块的无线通讯模块是蓝牙模块，它包括基带电路、射频电路、双工器、蓝牙天线以及封装在其中的主机控制接口(HCI)的蓝牙通信协议等。蓝牙模块和处理器之间通过UART接口建立数据连接。USB接口采用通用的USB接口模块。
以下是本发明系统的具体工作流程
(1)血样采集模块加电后，血氧采集模块首先进行自检，并配置有关的参数。自检包括光探测器、辐射发生器、放大器、A/D转换器是否工作正常、检测电池电量的多少，对蓝牙地址进行认证、确认蓝牙传送速率，配置采样频率、采样精度和采样通道带宽等工作参数。自检通过后，系统进入待机模式；若自检出现故障，则提供相应的硬件故障的报警信息，并通过蓝牙或者USB接口传送给掌上计算机。
该血氧采集模块的软件框图参见图3，主控部分(主控模块)是整个软件的核心，它控制所有硬件资源，包括系统时钟、中断资源(外部中断和时钟中断)、端口资源(串口和并口)。主控模块分配处理器各端口资源给血氧信号放大芯片和A/D转换芯片，用于数据传输并对其进行控制。分配增强型串口给蓝牙模块，并在内存开辟一个串口输出缓冲区和一个串口输入缓冲区，通过串行方式和蓝牙模块通信。所有要通过蓝牙进行传送的数据都必须通过蓝牙控制模块进行数据编码，然后交由主控模块通过串口发送出去；同样，所有接收到的数据也先由蓝牙控制模块进行解码，然后再交由主控模块处理后送给控制命令栈进行命令解析，再由主控模块把解析后的结果分配给硬件控制模块处理。由于掌上计算机的蓝牙接口工作于蓝牙协议的LZCAP(逻辑链路控制与适配协议)层，而采集模块的蓝牙模块工作于蓝牙协议的HCI层，所以蓝牙控制模块的主要功能就是完成LZCAP层指令和HCI层指令的相互转换，在MCU中的软件把协议栈封装到相应的LZCAP层。血氧采集模块开始工作后，通过主控模块调用硬件控制模块进行数据的采集处理和发送。该采集模块软件的设计语言是C语言，并使之具有可移植性，能够运行于多种处理器平台。
(2)基于蓝牙的血氧计首先，掌上计算机对血氧采集模块的蓝牙地址或者USB接口进行认证。然后，掌上计算机通过蓝牙接口或者USB接口向血氧采集模块发送开始进行信号采集的请求，并发送采集时的工作参数。接着，掌上计算机开始接收血氧采集模块传送过来的监护数据，并把它存储在临时的数据缓冲区内。然后，由监护分析软件实时对监护信号进行同步波形显示。
系统具有数据库功能，提供对用户信息、血氧监护信息、操作员信息等进行管理的功能。操作者能够浏览、新建、打开、删除、编辑、选择、查找用户信息以及进一步的监护记录、异常事件、血氧波动等。在每次开机使用本监护仪或者更换操作员，需要从操作员库中选择操作员的姓名，并输入密码后方可使用。
掌上计算机还提供对监护记录进行回放分析的功能。用户可以进一步对此记录作分析测量和编辑、删除、更改异常类型等操作。用户还可以对系统自动分析的结论进行进一步的修改、补充，写出最后的监护报告。
系统的开发语言为C/C++，并使之具有可移植性。软件可运行在Palm OS、Windows CE/Pocket PC、Linux、Windows等主流操作系统之上。掌上计算机可以是基于Palm OS、Windows CE/Pocket PC、Linux等操作系统的PDA、智能手机(SmartPhone)或者智能手持设备(SmartHandheld Device，SHD)。
(3)掌上计算机的移动通信模块掌上计算机通过内置的移动通信模块或者通过蓝牙手机，将监护信号通过移动通信网络发送给远程监护计算机，也能通过该模块接收来自远程监护服务器的监护报告和诊治建议。
数据发送方式包括①手动发送由用户手动按下发送按钮，把监护信号通过移动通信网络无线传输给远程监护服务器；②自动发送掌上型计算机的软件能够判断监护信号有无异常，并根据预先设定的发送条件，自动发送数据给远程监护服务器。
本发明支持GPRS、CDMA等移动通信网络。
(4)远程监护服务器的信号传输模块在远程监护服务器，通过移动通信网络接收来自掌上计算机的监护信号，或通过因特网接收来自PC的监护数据；并能通过移动通信网络或者因特网向掌上计算机或者PC发送血氧饱和度监护结论和诊治建议。
信号传输模块能够同时接收几个至几十个监护对象的监护信号。
(5)远程监护服务器及其客户机系统该子系统包括远程监护服务器、客户机(以及打印机)组成的一个局域网。远程监护服务器负责实时接收、分析、报警、保存监护信号，并发送监护报告；服务器和客户机能对服务器保存的监护数据进行深入分析，包括进行血氧饱和度参数的测量、按照类别对异常事件进行分类统计、对事件进行趋势分析，并撰写监护结论和诊治建议；配有打印机的系统能提供对监护报告的打印功能。
远程监护服务器通过信号传输模块接收监护数据，并按照一定的格式自动存入数据库，同时激活该用户的实时监护状态。远程监护服务器对接收到的监护信号进行实时分析(可以进行相关设置)，并在发现异常情况时自动报警，自动提供监护结论，经专业人员进一步修改后把监护结论和指导建议通过网络发送回掌上计算机或者PC。
服务器具有强大的数据库功能，包括管理员、专家库和用户库，具有新建、修改、删除、检索/排序等功能。并能进行监护和报警参数等的设置，若同时监护的患者超过一个显示器的显示个数，则自动切换到另一个显示器上进行显示。
客户机对保存的监护数据进行回放分析，提供趋势图和趋势表、撰写报告、打印等功能，并具有系统维护、计费、转发、远程会诊等功能。
(6)掌上计算机与PC机的同步模块以及PC机的分析处理和远程传输模块保存在掌上计算机中的数据，包括患者监护数据、操作员数据、监护报告等，能够通过USB接口使用同步程序同步到PC机，PC机端的信息也能同步到掌上计算机。
PC机端应用程序提供对保存的异常事件和监护记录进行回放、统计、趋势分析、报告、打印等功能，PC机能够通过有线因特网远程传输监护数据给远程监护服务器，并能接收远程监护服务器的监护结论和诊治建议。
虽然本发明已参照实施例和附图，作了如上说明，但本发明的权利范围不受上述说明的限制，而由权利要求书及其等价叙述确定，所以正如本领域熟练人员知道的，在不偏离本发明的精神下，允许各种修改和变化。
权利要求
1.一种便携式血氧计，其特征在于它包括血氧采集模块和掌上计算机两个部分；其中该血氧采集模块用于采集血氧饱和度并数值化，然后将血氧饱和度值通过无线/有线通讯方式传送至掌上计算机；该掌上计算机用于接收来自血氧采集模块的血氧饱和度值，进行显示、存储，并能通过内置的移动通信模块通过移动通信网络发送出去。
2.根据权利要求1所述的便携式血氧计，其特征在于该血氧采集模块由光探测器、辐射发生器、放大器、A/D转换器、微处理器、电源、无线通讯模块构成；其中该辐射发生器用于发射多频率无害光透过人体被光探测器检测；该光探测器用于接收透过人体的检测电流信号被传送到放大器件；该放大器用于进行电流信号到电压信号的预处理转换，然后通过运算放大，并将被放大的模拟电压信号输出到A/D转换器；该A/D转换器用于对血氧饱和度信号进行同步A/D转换；该无线通讯模块用于将数字化的血氧饱和度值无线传送至掌上计算机；该微处理器用于控制上述各部件的运行。
3.根据权利要求2所述的便携式血氧计，其特征在于该血氧采集模块进一步包括用于将数字化的血氧饱和度值输出的USB模块。
4.根据权利要求1或2或3所述的便携式血氧计，其特征在于该无线通讯方式为蓝牙技术。
5.一种无线血氧监护系统，其特征在于该系统包括如权利要求1或2或3所述的便携式血氧计，还进一步包括一远程监护服务器；其中该远程监护服务器用于通过移动通信网络接收来自于掌上计算机的移动通信模块发出的血氧饱和度值；并将医生给出的监护结论或健康指导再通过移动通信网络传送到掌上计算机。
6.根据权利要求5所述的无线血氧监护系统，其特征在于该系统还进一步包括个人计算机；该个人计算机通过接收来自于掌上计算机发送的血氧饱和度值并通过因特网传送到远程监护服务器，该远程监护服务器也可以将医生给出的监护结论或健康指导再通过因特网传送到个人计算机。
全文摘要
一种便携式血氧计，包括血氧采集模块和掌上计算机；该血氧采集模块用于采集血氧饱和度并数值化，将血氧饱和度值通过无线/有线通讯方式传送至掌上计算机；该掌上计算机用于接收来自血氧采集模块的血氧饱和度值，进行显示、存储，并能通过内置的移动通信模块通过移动通信网络发送出去。以及一种无线血氧监护系统，包括上述的便携式血氧计，还包括远程监护服务器；该远程监护服务器用于通过移动通信网络接收来自于掌上计算机的移动通信模块发出的血氧饱和度值；并将医生给出的监护结论或健康指导再通过移动通信网络传送到掌上计算机。它具有支持移动应用、抗干扰性强、自动分析、便于携带、能耗低、开放型/兼容性好等优点，能够真正实现无论何时何地进行远程监护的目标。
文档编号A61B5/1455GK1985763SQ20061011657
公开日2007年6月27日 申请日期2006年9月27日 优先权日2006年9月27日
发明者李志 , 邵华钢, 杨勇 申请人:上海博维康讯信息科技发展有限公司