一种无线多模电子血压计的制作方法
【专利摘要】一种无线多模电子血压计，它由袖带、气管、血压计、托架、智能终端组成，袖带和血压计通过气管连接，托架托住血压计，血压计和智能终端通过NFC和蓝牙接通。本实用新型的效果是：（1）以SoC技术将血压计进一步小型化，更适合于可穿戴式应用场景；（2）以低成本同时实现单次血压测量和动态血压测量功能；（3）为可穿戴式应用场景提供了除血压测量以外额外的人体运动状态测量，增加了检测数据，增加了血压数据的分析维度。
【专利说明】一种无线多模电子血压计
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种血压计，尤其涉及一种无线多模电子血压计。
【背景技术】
[0002]传统的电子血压计是一种功能单一，数据封闭的基础医疗电子设备。依据血压测量模式，可以分为手动测量与动态测量两种规格。电子血压计属于混合信号处理电子仪器，对血压信号的采集需要相应的数模转换，放大器，滤波电路，和微控制器进行组合，设计复杂，稳定性保证比较困难。低成本的血压计一般只支持手动单次操作功能，即每次测量需要外部按键触发相应的响应，不能实现自动周期测量以及动态血压测量功能。另外，目前的血压计缺乏灵活的数据接口，无法实现数据实时传输功能，因而无法和使用者其他生理数据实现自动融合和联合分析，大大地降低了血压测量数据的使用价值。综上所述，传统的电子血压计在硬件设计上测量功能单一，结构复杂，稳定性较难控制，通常需要集成多个器件，体积较大，很难实现可穿戴化。而血压计的核心控制系统往往不具备通信功能，缺乏数据传输与远程控制功能，限制了血压数据的使用范围。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的在于提供一种无线多模电子血压计，具备NFC与蓝牙双模通信功能，能够对人体运动与血压进行联合检测与分析，支持手动单次测量与动态测量两种工作模式。
[0004]本实用新型是这样来实现的，它由袖带、气管、血压计、托架、智能终端组成，其特征是:袖带和血压计通过气管连接，托架托住血压计，血压计和智能终端通过NFC和蓝牙接通。
[0005]本实用新型也可由袖带、血压计、智能终端组成，其特征是:袖带和血压计连接一起，血压计和智能终端通过蓝牙连通。
[0006]本实用新型所述佩戴方式包括分离式和穿戴式二种。
[0007]本实用新型所述采用上臂式示波法进行血压测量。
[0008]本实用新型所述无线血压计硬件系统由以下部件所组成:气泵、气泵驱动电路、电磁泄气阀、泄气阀驱动电路、气压传感器、数模转换(ADC)与微控制器(MCU)模块、基准电压模块、主控微控制器、加速度计传感模块、蓝牙通信模块、近场通信(NFC)模块、音频输出模块与扬声器、FLASH存储器、多电平电源电路、电池模组、按键组、发光二极管(LED)组；其特征是:基准电压模块连接气压传感器与加速度计传感模块，气压传感器连接数模转换与微控制器模块，数模转换与微控制器模块分别连接气泵驱动电路、泄气阀驱动电路和主控微控制器，气泵驱动电路连接气泵，泄气阀驱动电路连接电磁泄气阀，主控微控制器分别连接加速度计传感模块、蓝牙通信模块、近场通信模块、音频输出模块与扬声器、FLASH存储器、按键组和发光二极管组，电池模组与多电平电源电路通过导线直接连接，多电平电源电路与数模转换与微控制器模块，主控制微控制器，基准电压模块连接。[0009]本实用新型所述血压采集主要由袖带、气管、气泵、电磁泄气阀、气压传感器和数模转换与微控制器模块构成，袖带、气泵、电磁泄气阀、气压传感器通过气管相互连接，气泵、电磁泄气阀和压力传感器与数模转换与微控制器模块连通。
[0010]本实用新型所述运动采集主要由加速度计传感模块构成，通过串口通信接口和通用输出输入接口与外部控制处理单元连通。
[0011]本实用新型的效果是:(1)以SoC技术将血压计进一步小型化，更适合于可穿戴式应用场景；(2)以低成本同时实现单次血压测量和动态血压测量功能；(3)为可穿戴式应用场景提供了除血压测量以外额外的人体运动状态测量，增加了检测数据，增加了血压数据的分析维度；(4)提供了两种灵活的无线通信功能，可以同时满足门诊使用场景和个人使用场景；(5)通过软件的数据融合，联合分析，和云计算分析，可极大地提升血压计数据的使用价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型的分离式佩戴结构示意图。
[0013]图2为本实用新型的穿戴式佩戴结构示意图。
[0014]图3为本实用新型的硬件系统示意图。
[0015]图4为本实用新型的血压采集结构示意图。
[0016]在图中，1、袖带，2、气管，3、血压计，4、托架，5、智能终端，P1、气泵，P2、气泵驱动电路，P3、电磁泄气阀，P4、泄气阀驱动电路，P5、气压传感器，P6、数模转换与微控制器模块，P7、基准电压模块，P8、主控微控制器，P9、加速度计传感模块，P10、蓝牙通信模块，Pl1、近场通信模块，P12、音频输出模块与扬声器，P13、FLASH存储器，P14、多电平电源电路，P15、电池模组，P16、按键组，P17、发光二极管组。
【具体实施方式】
[0017]如图1、图2所示，本实用新型是这样来工作和实施的，它由袖带1、气管2、血压计
3、托架4、智能终端5组成，其特征是:袖带I和血压计3通过气管2连接，托架4托住血压计3,血压计3和智能终端5通过NFC和蓝牙接通；本实用新型也可由袖带1、血压计3、智能终端5组成,其特征是:袖带I和血压计3连接一起,血压计3和智能终端5通过蓝牙连通。
[0018]如图3所示，本发明所述无线血压计硬件系统由以下部件所组成:气泵P1、气泵驱动电路P2、电磁泄气阀P3、泄气阀驱动电路P4、气压传感器P5、数模转换与微控制器模块P6、基准电压模块P7、主控微控制器P8、加速度计传感模块P9、蓝牙通信模块PlO、近场通信模块Pl1、音频输出模块与扬声器P12、FLASH存储器P13、多电平电源电路P14、电池模组P15、按键组P16、发光二极管组P17 ;其特征是:基准电压模块P7连接气压传感器P5与加速度计传感模块P9，气压传感器P5连接数模转换与微控制器模块P6，数模转换与微控制器模块P6分别连接气泵驱动电路P2、泄气阀驱动电路P4和主控微控制器P8，气泵驱动电路P2连接气泵Pl，泄气阀驱动电路P4连接电磁泄气阀P3，主控微控制器P8分别连接加速度计传感模块P9、蓝牙通信模块P10、近场通信模块P11、音频输出模块与扬声器P12、FLASH存储器P13、按键组P16和发光二极管组P17，电池模组P15与多电平电源电路P14通过导线直接连接，多电平电源电路P14与数模转换与微控制器模块P6，主控制微控制器P8，基准电压模块P7连接。
[0019]所述气泵Pl为单一气泵装置，其规格根据袖带，气管，与传感器调整，充气速度通过来自数模转换与微控制器模块P6的PWM信号进行调节。
[0020]所述气泵驱动电路P2采用基于三极管的共射放大电路分别实现对气泵驱动。
[0021]所述电磁泄气阀P3为单一电磁泄气阀装置，如快速泄气阀，泄气速度通过来自P6的PWM信号进行调节。
[0022]所述泄气阀驱动电路P4采用基于三极管的共射放大电路分别实现对气泵驱动。
[0023]所述气压传感器P5由小封装压力传感器与基准电压构成，差分输出气压模拟信号，如微电机(MEMS)结构电阻式压力传感器。
[0024]所述数模转换与微控制器模块P6可采用分立的ADC与MCU级联方案，或ADC集成MCU方案；其中，ADC分辨率等于或高于16位，并且内置PGA，可在模数转换前对模拟信号进行放大。ADC部分通过一对差分模拟输入端口直接连接压力传感器P5。MCU部分具备支持PWM输出GPIO 口，用于气泵与泄气阀控制，内置温度传感功能，用于对测量过程进行温度补偿。在两种方案中，MCU采用UART，SPI，或I2C串行通信接口与主控微控制器进行通信，并通过2条以上GPIO实现主控微控制器对其中断响应与复位控制功能。
[0025]所述基准电压模块P7主要由基准电压芯片，输入/输出电压接口旁路电容构成。基准电压芯片依据实际设计需求，可采用固定输出，或可编程输出基准电压芯片。
[0026]所述主控微控制器P8由低功耗MCU芯片与外部晶振构成。基于成本与性能考虑，MCU可采用以下低功耗架构:ARM CORTEX M0/M3,或MSP430。MCU支持2个以上UART串行接口，I个以上SPI接口，以及I个I2C接口，并且拥有满足图1硬件框图的GPIO接口数量。MCU支持外部中断与休眠唤醒。支持片上RTC功能或外接RTC模块，用于为血压测量提供时间基准。同时，MCU通过应用中编程(IAP)功能，用于实现设备固件在线更新。
[0027]所述加速度计传感模块P9由加速度计芯片、晶振和微控制器组成，可选择成品模块，通过UART或I2C串行接口与主控微控制器通信。
[0028]所述蓝牙通信模块PlO采用串口蓝牙通信模块，主要由蓝牙芯片，天线匹配网络，和微带天线构成。选择经蓝牙认证的成品模块，通过UART串行接口与主控微控制器通信。同时主控微控制器通过2条以上GPIO控制U8片选接口和使能接口。
[0029]所述近场通信模块Pll采用串口 NFC通信模块，主要由NFC芯片，天线匹配网络，和NFC柔性天线构成。通过UART，SPI，或I2C与主控微控制器进行通信。
[0030]所述音频输出模块与扬声器P12由音频输出芯片,扬声器构成,音频输出芯片通过UART，SPI，或I2C串行接口与主控微控制器通信，主控微控制器从外部FLASH读取音频数据，输出至音频输出芯片。音频输出芯片通过数模转换输出接口配以三极管共射放大电路驱动扬声器输出音频，或者通过PWM接口直接驱动扬声器。
[0031]所述FLASH存储器P13由FLASH芯片构成，根据主控微控制器实际型号进行对应的并行或串行连接。FLASH存储内容包括血压计固件，配置参数文件，测量数据(血压，运动，时间，温度)，语音数据。
[0032]所述多电平电源电路P14由稳压芯片和旁路电容组成。
[0033]所述电池模组P15可选用碱性电池或锂聚合物电池。[0034]所述按键组P16可选用机械按键，薄膜按键，或电容式按键。
[0035]所述发光二极管组P17可选用常规单色发光二极管或变色发光二极管。
[0036]如图4所示，所述血压采集主要由袖带1、气管2、气泵P1、电磁泄气阀P3、气压传感器P5、数模转换与微控制器模块P6构成，袖带1、气泵P1、电磁泄气阀P3、气压传感器P5通过气管2相互连接，气泵Pl、电磁泄气阀P3和压力传感器P5与数模转换与微控制器模块P6连通。
[0037]所述运动采集主要由加速度计传感模块P9构成，通过串口通信接口和通用输出输入接口与外部控制处理单元连通，加速度计传感模块P9主要由加速度计芯片构成，由主控微控制器P8通过串行数据接口与GPIO进行控制与数据通信。根据血压计的机械结构与佩戴位置，将加速度计在不同方向的加速度量投射至垂直，水平，法向三个方向，通过应用层软件算法得出对应的人体运动模式，运动幅度，与运动时长。通过片上或外置RTC模块，主控微控制器P8可以同步来自加速度计传感模块P9的运动数据与来自数模转换与微控制器模块P6的血压数据，从而提供人体血压与运动的联合检测与分析功能。进一步地，在驱动层上，主控微控制器P8可以通过预设参数，对加速度计传感模块P9实现不同动态测量模式，如对白天与夜晚采用不同周期的动态测量。依据应用场合，加速度计传感模块P9测量时间周期允许与数模转换与微控制器模块P6不同。
【权利要求】
1.一种无线多模电子血压计，它由袖带、气管、血压计、托架、智能终端组成，袖带和血压计通过气管连接，托架托住血压计，血压计和智能终端通过NFC和蓝牙接通；或由袖带、血压计和智能终端组成，袖带和血压计连接一起，血压计和智能终端通过蓝牙连通；其特征在于:所述无线血压计硬件系统由以下部件所组成:气泵、气泵驱动电路、电磁泄气阀、泄气阀驱动电路、气压传感器、数模转换与微控制器模块、基准电压模块、主控微控制器、力口速度计传感模块、蓝牙通信模块、近场通信模块、音频输出模块与扬声器、FLASH存储器、多电平电源电路、电池模组、按键组、发光二极管组；基准电压模块连接气压传感器与加速度计传感模块，气压传感器连接数模转换与微控制器模块，数模转换与微控制器模块分别连接气泵驱动电路、泄气阀驱动电路和主控微控制器，气泵驱动电路连接气泵，泄气阀驱动电路连接电磁泄气阀，主控微控制器分别连接加速度计传感模块、蓝牙通信模块、近场通信模块、音频输出模块与扬声器、FLASH存储器、按键组和发光二极管组，电池模组与多电平电源电路通过导线直接连接，多电平电源电路与数模转换与微控制器模块，主控制微控制器，基准电压模块连接。
2.根据权利要求1所述的一种无线多模电子血压计，其特征在于:所述血压采集主要由袖带、气管、气泵、电磁泄气阀、气压传感器和数模转换与微控制器模块构成，袖带、气泵、电磁泄气阀、气压传感器通过气管相互连接，气泵、电磁泄气阀和压力传感器与数模转换与微控制器模块连通。
【文档编号】A61B5/11GK203776886SQ201420017187
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年1月13日 优先权日:2014年1月13日
【发明者】柳凌峰 申请人:杭州优体科技有限公司