專利名稱：潛水員水下作業(yè)生命體征監(jiān)測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及物理領(lǐng)域，尤其涉及測(cè)量技術(shù)，特別是一種潛水員水下作業(yè)生命體征監(jiān)測(cè)裝置。
技術(shù)背景隨著海洋資源開發(fā)和利用的力度不斷加大，海上施工和打撈日益頻繁，需要水下作業(yè)的機(jī)會(huì)也越來越多，而在潛水作業(yè)過程中，時(shí)間越長(zhǎng)、潛水深度越大，對(duì)潛水員的潛在威脅就越大。潛水作業(yè)會(huì)造成潛水員體內(nèi)的(X)2潴留，使腦脊液氫離子濃度增加，影響腦細(xì)胞代謝，降低腦細(xì)胞興奮性，抑制皮質(zhì)活動(dòng)；隨著(X)2的增加，皮質(zhì)下層受抑制，使中樞神經(jīng)處于麻醉狀態(tài)，后果不堪設(shè)想。現(xiàn)有技術(shù)中，在潛水作業(yè)中，潛水醫(yī)生了解潛水員狀態(tài)的途徑只是局限于水下錄像和潛水電話，沒有任何有效的醫(yī)學(xué)保障手段，對(duì)潛水員的實(shí)際生理狀況一無所知，完全處于失控狀態(tài)，特別是在鐘式飽和潛水過程中，由于潛水深度大，作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，更容易發(fā)生意外。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種潛水員水下作業(yè)生命體征監(jiān)測(cè)裝置，所述的這種潛水員水下作業(yè)生命體征監(jiān)測(cè)裝置要解決現(xiàn)有技術(shù)中不能監(jiān)測(cè)潛水員水下活動(dòng)時(shí)的生理狀況的技術(shù)問題。本實(shí)用新型的這種潛水員水下作業(yè)生命體征監(jiān)測(cè)裝置，包括一個(gè)生命體征信號(hào)檢測(cè)與發(fā)送單元、一個(gè)生命體征信號(hào)接收單元和計(jì)算機(jī)，其中，所述的生命體征信號(hào)檢測(cè)與發(fā)送單元由信號(hào)檢測(cè)放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、第一微處理器、存儲(chǔ)電路、無線發(fā)送電路和一個(gè)以上數(shù)目的傳感器構(gòu)成，所述的傳感器通過導(dǎo)線與所述的信號(hào)檢測(cè)放大電路或者第一微處理器連接，信號(hào)檢測(cè)放大電路與所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、所述的存儲(chǔ)電路和無線發(fā)送電路分別與第一微處理器連接，所述的生命體征信號(hào)接收單元由無線接收電路、第二微處理器、通訊接口電路構(gòu)成，所述的無線接收電路通過無線數(shù)據(jù)鏈路與所述的無線發(fā)送電路連接，無線接收電路和所述的通訊接口電路均與所述的第二微處理器連接，通訊接口電路與所述的計(jì)算機(jī)連接，所述的傳感器中至少包括有心電檢測(cè)電極，所述的心電檢測(cè)電極由導(dǎo)電布構(gòu)成。進(jìn)一步的，所述的通訊接口電路是串行通訊電路。進(jìn)一步的，所述的通訊接口電路中設(shè)置有RS232接口和RS485接口，以及RS232接口和RS485接口之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換電路。進(jìn)一步的，所述的心電檢測(cè)電極與信號(hào)檢測(cè)放大電路之間設(shè)置有一個(gè)電極脫落檢測(cè)電路，該信號(hào)檢測(cè)放大電路與第一微處理器之間設(shè)置有一個(gè)QRS波提取電路。進(jìn)一步的，所述的傳感器中包括有呼吸傳感器，所述的呼吸傳感器通過導(dǎo)線與信號(hào)檢測(cè)放大電路連接。進(jìn)一步的，所述的傳感器中包括有體溫傳感器，所述的體溫傳感器由數(shù)字溫度傳感器構(gòu)成，所述的數(shù)字溫度傳感器通過導(dǎo)線與第一微處理器連接。進(jìn)一步的，所述的信號(hào)檢測(cè)放大電路由無源高通濾波電路、放大電路、巴特瓦茲低通濾波和導(dǎo)聯(lián)放大倍數(shù)選擇電路組成。進(jìn)一步的，所述的QRS波提取電路由帶通濾波器、全波整流電路、雙時(shí)值峰值檢測(cè)器、比較器組成。進(jìn)一步的，所述的RS485接口通過電纜與所述的計(jì)算機(jī)連接。具體的，本實(shí)用新型中所述的信號(hào)檢測(cè)放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、第一微處理器、 存儲(chǔ)電路、無線發(fā)送電路、無線接收電路、第二微處理器和通訊接口電路均可采用現(xiàn)有技術(shù)中的公知方案，在此不再贅述。本實(shí)用新型的工作原理是傳感器附著在潛水員身體，檢測(cè)各相應(yīng)部位的信號(hào)，然后通過信號(hào)檢測(cè)放大電路放大濾波，再經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路向第一微處理器輸出數(shù)字信號(hào)， 第一微處理器對(duì)信號(hào)編碼處理后，將信號(hào)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)電路中，存儲(chǔ)電路可由閃存構(gòu)成， 同時(shí)，第一微處理器將信號(hào)輸送到無線發(fā)送電路，由無線發(fā)送電路發(fā)送；無線接收電路、第二微處理器和通訊接口電路設(shè)置在潛水員附近的潛水鐘內(nèi)，無線接收電路接收無線發(fā)送電路發(fā)送的信號(hào)，然后通過第二微處理器進(jìn)行處理，再通過通訊接口電路傳遞到計(jì)算機(jī)。其中，導(dǎo)電布加工成可穿戴形式，作為心電檢測(cè)電極在潛水員的胸部獲取心電信號(hào)，再通過 QRS波提取電路得到穩(wěn)定的心率信號(hào)。本實(shí)用新型和已有技術(shù)相比較，其效果是積極和明顯的。本實(shí)用新型在潛水員身體上設(shè)置包括心電檢測(cè)電極在內(nèi)的傳感器，利用無線發(fā)送電路將數(shù)字信號(hào)傳遞給短距離潛水鐘內(nèi)的無線接收電路，由微處理器處理后通過通訊接口電路和電纜傳遞到水面上的計(jì)算機(jī)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)潛水員在水下作業(yè)時(shí)的各種生理指標(biāo)，了解是否在安全閾值之內(nèi)，實(shí)時(shí)掌握潛水員的生命狀態(tài)，以便在出現(xiàn)事故征兆時(shí)，潛水保障醫(yī)生及時(shí)干預(yù)和救治，潛水鐘到水面上的計(jì)算機(jī)之間采用有線長(zhǎng)距離傳輸方案，可獲得穩(wěn)定可靠的傳輸信號(hào)。

圖1是本實(shí)用新型的潛水員水下作業(yè)生命體征監(jiān)測(cè)裝置的組成框圖。圖2是本實(shí)用新型中的生命體征信號(hào)檢測(cè)與發(fā)送單元的硬件框圖。圖3是本實(shí)用新型中的生命體征信號(hào)接收、傳輸部分硬件框圖。圖4是本實(shí)用新型中的電極脫落檢測(cè)原理圖。圖5是本實(shí)用新型中的心電濾波、放大電路原理圖。圖6是本實(shí)用新型中的QRS波提取電路原理圖
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1 如圖1、圖2和圖3所示，本實(shí)用新型的潛水員水下作業(yè)生命體征監(jiān)測(cè)裝置，包括一個(gè)生命體征信號(hào)檢測(cè)與發(fā)送單元1、一個(gè)生命體征信號(hào)接收單元2和計(jì)算機(jī)3，其中，所述的生命體征信號(hào)檢測(cè)與發(fā)送單元1由信號(hào)檢測(cè)放大電路11、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路12、第一微處理器13、存儲(chǔ)電路14、無線發(fā)送電路15和一個(gè)以上數(shù)目的傳感器構(gòu)成，所述的傳感器通過導(dǎo)線與所述的信號(hào)檢測(cè)放大電路11或者第一微處理器13連接，信號(hào)檢測(cè)放大電路11與所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路12連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路12、所述的存儲(chǔ)電路14和無線發(fā)送電路15分別與第一微處理器13連接，所述的生命體征信號(hào)接收單元2由無線接收電路21、第二微處理器 22、通訊接口電路23構(gòu)成，所述的無線接收電路21通過無線數(shù)據(jù)鏈路與所述的無線發(fā)送電路15連接，無線接收電路21和所述的通訊接口電路23均與所述的第二微處理器22連接， 通訊接口電路23與所述的計(jì)算機(jī)3連接，所述的傳感器中至少包括有心電檢測(cè)電極16，所述的心電檢測(cè)電極16由導(dǎo)電布構(gòu)成。進(jìn)一步的，所述的通訊接口電路23是串行通訊電路。進(jìn)一步的，所述的通訊接口電路23中設(shè)置有RS232接口和RS485接口，以及RS232 接口和RS485接口之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換電路。進(jìn)一步的，所述的心電檢測(cè)電極16與信號(hào)檢測(cè)放大電路11之間設(shè)置有一個(gè)電極脫落檢測(cè)電路17，該信號(hào)檢測(cè)放大電路11與第一微處理器13之間設(shè)置有一個(gè)QRS波提取電路18。進(jìn)一步的，所述的傳感器中包括有呼吸傳感器19，所述的呼吸傳感器19通過導(dǎo)線與信號(hào)檢測(cè)放大電路11連接。進(jìn)一步的，所述的傳感器中包括有體溫傳感器101，所述的體溫傳感器101由數(shù)字溫度傳感器構(gòu)成，所述的數(shù)字溫度傳感器通過導(dǎo)線與第一微處理器13連接。如圖4所示，電極脫落檢測(cè)電路17由兩個(gè)比較器構(gòu)成，佩戴于潛水員胸部體表的可穿戴心電檢測(cè)電極16在接觸良好情況下，電極脫落檢測(cè)電路17的輸出端FR和輸出端FF 均為低電平，輸出端FR和輸出端FF連接到第一微處理器13，一旦發(fā)生電極脫落情況，相應(yīng)的信號(hào)變?yōu)楦唠娖?，產(chǎn)生中斷信號(hào)。如圖5所示，本實(shí)用新型中的心電濾波和放大電路由無源高通濾波電路、放大電路、巴特瓦茲低通濾波和導(dǎo)聯(lián)放大倍數(shù)選擇電路組成。如圖6所示，所述的QRS波提取電路18由帶通濾波器、全波整流電路、雙時(shí)值峰值檢測(cè)器、比較器組成。二階帶通濾波器中心頻率為17Hz，Q值為5，增益為8，有效抑制P 波，T波、肌電、工頻及基線波動(dòng)；全波整流電路將濾波后的雙向波形變?yōu)樨?fù)向波形，可消除極性對(duì)檢測(cè)的影響；兩個(gè)峰值檢測(cè)器放電回路的時(shí)間常數(shù)各自為0. 33s及3. 5s，取前一組 QRS波峰值的75%作為后一組QRS波的檢出閾值，這樣，對(duì)于每組QRS波，最后的輸出跳變一次，從而獲得穩(wěn)定的心率信號(hào)。進(jìn)一步的，所述的RS485接口通過電纜與所述的計(jì)算機(jī)3連接。本實(shí)施例的工作過程是傳感器附著在潛水員身體，檢測(cè)各相應(yīng)部位的信號(hào)，然后通過信號(hào)檢測(cè)放大電路11放大濾波，再經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路12向第一微處理器13輸出數(shù)字信號(hào)，第一微處理器13對(duì)信號(hào)編碼處理后，將信號(hào)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)電路14中，存儲(chǔ)電路14 可由閃存構(gòu)成，同時(shí)，第一微處理器13將信號(hào)輸送到無線發(fā)送電路15，由無線發(fā)送電路15 發(fā)送；無線接收電路21、第二微處理器22和通訊接口電路23設(shè)置在潛水員附近的潛水鐘內(nèi)，無線接收電路21接收無線發(fā)送電路15發(fā)送的信號(hào)，然后通過第二微處理器22進(jìn)行處理，再通過通訊接口電路23傳遞到計(jì)算機(jī)3。其中，導(dǎo)電布加工成可穿戴形式，作為心電檢測(cè)電極16在潛水員的胸部獲取心電信號(hào)，再通過QRS波提取電路18得到穩(wěn)定的心率信號(hào)。具體的，潛水員水下作業(yè)時(shí)處于活動(dòng)狀態(tài)，與病人在醫(yī)院做靜態(tài)測(cè)試有很大不同， 把傳感器做成可穿戴式，最大限度地保證了佩戴的舒適性與可靠性。生命體征信號(hào)檢測(cè)與
5發(fā)送裝置1，把檢測(cè)到的生命體征信號(hào)，經(jīng)微處理器控制、處理，再通過內(nèi)部的無線數(shù)據(jù)發(fā)送模塊，把數(shù)據(jù)發(fā)送出去，生命體征信號(hào)接收裝置2 —般置于潛水鐘內(nèi)，負(fù)責(zé)接收潛水員的生命體征信號(hào)，該信號(hào)在微處理器的控制下轉(zhuǎn)換為RS485電平的串行數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)從潛水鐘到船上進(jìn)行長(zhǎng)距離有線傳輸，通過船上的RS485/RS232接口轉(zhuǎn)換3，把數(shù)據(jù)信號(hào)傳送到桌面的計(jì)算機(jī)4，再通過計(jì)算機(jī)4處理后顯示結(jié)果，為醫(yī)生實(shí)時(shí)提供監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)掌握潛水員水下作業(yè)時(shí)的身體狀況。 電極脫落檢測(cè)6主要是針對(duì)心電信號(hào)的檢測(cè)而設(shè)計(jì)的，因?yàn)闈撍畣T在水下的運(yùn)動(dòng)有可能會(huì)使電極脫落，通過電極脫落檢測(cè)6可以監(jiān)測(cè)到電極是否脫落，一旦發(fā)生脫落可通過水下電話通知潛水員進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。微弱的體表心電信號(hào)通過心電檢測(cè)電極16，進(jìn)行放大，濾除雜波，使有用信號(hào)達(dá)到AD采樣要求，經(jīng)12位AD轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后送到MSP430 微處理器處理、存儲(chǔ)。放大后的心電信號(hào)經(jīng)過QRS波提取得到心率脈沖，由MSP430微處理器的中斷口直接讀取。呼吸傳感器19的信號(hào)經(jīng)過放大濾波達(dá)到采樣要求后進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換， 由MSP430微處理器處理。體溫傳感器101采用高精度數(shù)字溫度傳感器，體溫?cái)?shù)據(jù)可以通過 MSP430微處理器的I/O 口直接讀取。MSP430微處理器讀取到各生命體征信號(hào)后，先存儲(chǔ)到存儲(chǔ)電路14，進(jìn)行原始數(shù)據(jù)的保存，再通過無線發(fā)送電路15，把數(shù)據(jù)發(fā)送到無線接收電路 21。
權(quán)利要求1.一種潛水員水下作業(yè)生命體征監(jiān)測(cè)裝置，包括一個(gè)生命體征信號(hào)檢測(cè)與發(fā)送單元、 一個(gè)生命體征信號(hào)接收單元和計(jì)算機(jī)，其特征在于所述的生命體征信號(hào)檢測(cè)與發(fā)送單元由信號(hào)檢測(cè)放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、第一微處理器、存儲(chǔ)電路、無線發(fā)送電路和一個(gè)以上數(shù)目的傳感器構(gòu)成，所述的傳感器通過導(dǎo)線與所述的信號(hào)檢測(cè)放大電路或者第一微處理器連接，信號(hào)檢測(cè)放大電路與所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、所述的存儲(chǔ)電路和無線發(fā)送電路分別與第一微處理器連接，所述的生命體征信號(hào)接收單元由無線接收電路、第二微處理器、通訊接口電路構(gòu)成，所述的無線接收電路通過無線數(shù)據(jù)鏈路與所述的無線發(fā)送電路連接，無線接收電路和所述的通訊接口電路均與所述的第二微處理器連接，通訊接口電路與所述的計(jì)算機(jī)連接，所述的傳感器中至少包括有心電檢測(cè)電極，所述的心電檢測(cè)電極由導(dǎo)電布構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求1所述的潛水員水下作業(yè)生命體征監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述的通訊接口電路是串行通訊電路。
3.如權(quán)利要求2所述的潛水員水下作業(yè)生命體征監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述的通訊接口電路中設(shè)置有RS232接口和RS485接口，以及RS232接口和RS485接口之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換電路。
4.如權(quán)利要求1所述的潛水員水下作業(yè)生命體征監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述的心電檢測(cè)電極與信號(hào)檢測(cè)放大電路之間設(shè)置有一個(gè)電極脫落檢測(cè)電路，該信號(hào)檢測(cè)放大電路與第一微處理器之間設(shè)置有一個(gè)QRS波提取電路。
5.如權(quán)利要求1所述的潛水員水下作業(yè)生命體征監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述的傳感器中包括有呼吸傳感器，所述的呼吸傳感器通過導(dǎo)線與信號(hào)檢測(cè)放大電路連接。
6.如權(quán)利要求1所述的潛水員水下作業(yè)生命體征監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述的傳感器中包括有體溫傳感器，所述的體溫傳感器由數(shù)字溫度傳感器構(gòu)成，所述的數(shù)字溫度傳感器通過導(dǎo)線與第一微處理器連接。
7.如權(quán)利要求1所述的潛水員水下作業(yè)生命體征監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述的信號(hào)檢測(cè)放大電路由無源高通濾波電路、放大電路、巴特瓦茲低通濾波和導(dǎo)聯(lián)放大倍數(shù)選擇電路組成。
8.如權(quán)利要求1所述的潛水員水下作業(yè)生命體征監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述的QRS 波提取電路由帶通濾波器、全波整流電路、雙時(shí)值峰值檢測(cè)器、比較器組成。
9.如權(quán)利要求3所述的潛水員水下作業(yè)生命體征監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述的RS485 接口通過電纜與所述的計(jì)算機(jī)連接。
專利摘要一種潛水員水下作業(yè)生命體征監(jiān)測(cè)裝置，包括生命體征信號(hào)檢測(cè)與發(fā)送單元、生命體征信號(hào)接收單元和計(jì)算機(jī)，生命體征信號(hào)檢測(cè)與發(fā)送單元由信號(hào)檢測(cè)放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、第一微處理器、存儲(chǔ)電路、無線發(fā)送電路和傳感器構(gòu)成，生命體征信號(hào)接收單元由無線接收電路、第二微處理器、通訊接口電路構(gòu)成，無線接收電路通過無線鏈路與無線發(fā)送電路連接，傳感器中包括心電檢測(cè)電極，心電檢測(cè)電極由導(dǎo)電布構(gòu)成。在潛水員身體上設(shè)置傳感器，利用無線發(fā)送電路將信號(hào)傳遞給短距離潛水鐘內(nèi)的無線接收電路，再通過通訊接口電路和電纜傳遞到水面上的計(jì)算機(jī)，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)潛水員水下作業(yè)時(shí)的各種生理指標(biāo)，潛水鐘到水面計(jì)算機(jī)之間采用有線長(zhǎng)距離傳輸，信號(hào)穩(wěn)定可靠。
文檔編號(hào)A61B5/01GK202005747SQ20112007172
公開日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2011年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月17日
發(fā)明者劉勇, 喻錫成, 張孝強(qiáng), 方勇軍, 王云景, 王猛, 趙紅旗, 駱星九 申請(qǐng)人:中國人民解放軍海軍醫(yī)學(xué)研究所