專利名稱：基于音頻口通信的血氧儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于個(gè)人醫(yī)療應(yīng)用領(lǐng)域，具體是基于音頻口基于音頻口通信的血氧儀。
背景技術(shù)：
目前，社會(huì)的發(fā)展和生活水平的提高，人們?cè)絹碓疥P(guān)注自身的健康，隨之出現(xiàn)了許多基于生命體征采集設(shè)備類的個(gè)人醫(yī)療產(chǎn)品，如便攜式的血氧儀、血糖儀、胎心儀和心電儀等。目前的個(gè)人醫(yī)療產(chǎn)品主要由數(shù)據(jù)采集模塊、計(jì)算模塊、顯示模塊和電源模塊等組成，存在不足主要包括:首先，成本較高。其次，體積較大；再者，缺乏數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和分析功能；還有，缺乏遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸功能。同時(shí)，目前以智能手機(jī)為代表的移動(dòng)設(shè)備日益普及，而且移動(dòng)設(shè)備具備很強(qiáng)的計(jì)算和顯示能力，并具備電源提供，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分析和遠(yuǎn)程傳輸功能。
發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有個(gè)人醫(yī)療產(chǎn)品的上述不足，本實(shí)用新型基于音頻口提供個(gè)人醫(yī)療產(chǎn)品的方法，提出一種基于音頻口通信的血氧儀，從而降低產(chǎn)品成本，減小產(chǎn)品體積，并提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分析和遠(yuǎn)程傳輸?shù)墓δ?。為了?shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型基于的基于音頻口設(shè)計(jì)個(gè)人醫(yī)療產(chǎn)品的方法，其設(shè)計(jì)思想是，利用通用的移動(dòng)終端(例如智能手機(jī)、PDA和便攜電腦等)和生命體征的采集裝置(可以由現(xiàn)有的生命體征的采集裝置改裝而成)，由移動(dòng)終端給采集裝置供電，并且驅(qū)動(dòng)采集裝置進(jìn)行生命體征信號(hào)采集，然后接收生命體征的信號(hào)并進(jìn)行計(jì)算、顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分析和遠(yuǎn)程傳輸處理；在采集裝置上加裝標(biāo)準(zhǔn)音頻接口的物理硬件，把采集裝置的數(shù)據(jù)信號(hào)輸出端子、控制信號(hào)輸入端子和電源輸入端子分別連接至標(biāo)準(zhǔn)音頻口的接線端子上；
采集裝置與移動(dòng)終端通過標(biāo)準(zhǔn)音頻口進(jìn)行物理連接，由音頻口的左聲道信號(hào)傳輸線路、右聲道信號(hào)傳輸線路和麥克風(fēng)信號(hào)傳輸線路分別承擔(dān)電源傳輸以及信號(hào)傳輸。基于上述設(shè)計(jì)思想，該方法的具體技術(shù)方案如下:所述移動(dòng)終端載有音頻口硬件和應(yīng)用軟件，該應(yīng)用軟件包括電源驅(qū)動(dòng)模塊、傳感驅(qū)動(dòng)模塊、采樣濾波模塊、計(jì)算模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、顯示模塊和遠(yuǎn)程通信模塊；步驟一是電源供電:由移動(dòng)終端的電源驅(qū)動(dòng)模塊通過移動(dòng)終端的聲卡的左或右聲道向采集裝置輸出某一頻率的正弦波，該正弦波有對(duì)應(yīng)正弦波頻率的音頻文件；采集裝置中的電源模塊將正弦波處理后提供穩(wěn)定的功率輸出；步驟二是采集裝置的采集工作控制:由移動(dòng)終端的傳感驅(qū)動(dòng)模塊產(chǎn)生方波，該方波有對(duì)應(yīng)方波的音頻文件；方波通過與電源驅(qū)動(dòng)模塊輸出相異的聲道傳輸?shù)讲杉b置的控制信號(hào)輸入端；步驟三是生命體征數(shù)據(jù)信號(hào)的采集:[0014]由采集裝置的控制模塊利用方波的上升沿和下降沿來控制采集工作；步驟四是生命體征數(shù)據(jù)信號(hào)的處理:經(jīng)采集裝置采集的生命體征數(shù)據(jù)信號(hào)通過麥克風(fēng)信號(hào)傳輸線路送入移動(dòng)終端的麥克風(fēng)信號(hào)的輸入端；步驟五是生命體征數(shù)據(jù)信號(hào)的采樣濾波:由移動(dòng)終端的采樣濾波模塊對(duì)來自麥克風(fēng)信號(hào)傳輸線路的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行采樣處理，得到所需信號(hào)；步驟六是數(shù)值計(jì)算:由移動(dòng)終端的計(jì)算模塊對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，得到反映生命體征的數(shù)值；步驟七是數(shù)據(jù)儲(chǔ)存:由移動(dòng)終端的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)數(shù)值計(jì)算得到的數(shù)據(jù)；步驟八是數(shù)據(jù)分析:由移動(dòng)終端的數(shù)據(jù)分析模塊對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中的歷史數(shù)據(jù)首先進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，再對(duì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，然后將分析結(jié)果通過存儲(chǔ)模塊送到移動(dòng)終端的存儲(chǔ)空間里；步驟九是數(shù)據(jù)顯示:由移動(dòng)終端的數(shù)據(jù)顯示模塊到移動(dòng)終端的存儲(chǔ)空間取出數(shù)據(jù)，將當(dāng)前采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示到移動(dòng)終端的屏幕上，并將數(shù)據(jù)分析的結(jié)果以報(bào)表或圖形的方式顯示到屏幕上；步驟十是遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸:由移動(dòng)終端遠(yuǎn)程通信模塊是利用移動(dòng)終端的gprs模塊、3G模塊或wifi模塊連入互聯(lián)網(wǎng)，將采集數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)或批量傳輸?shù)竭h(yuǎn)端的服務(wù)器。作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟一中，采集裝置中的電源模塊的處理過程為:首先正弦波通過升壓變壓器進(jìn)行升壓，然后進(jìn)行FET整流，最后經(jīng)過阻塞二極管和濾波電容進(jìn)行穩(wěn)壓后實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定功率輸出，為采集裝置供電；其中整流電路在低壓的系統(tǒng)中的死區(qū)壓降是電源模塊的關(guān)鍵問題，如果在整流處理中使用低壓二極管，在實(shí)際測(cè)量中發(fā)現(xiàn)，整流中多數(shù)功率已經(jīng)損耗，只有少部分傳送到負(fù)載。如果用FET代替二極管，同步整流通常會(huì)用在減少損耗。所述步驟五中，由移動(dòng)終端的采樣濾波模塊對(duì)來自麥克風(fēng)信號(hào)傳輸線路的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行采樣處理，步驟如下:首先對(duì)從麥克風(fēng)通道輸入的生命體征數(shù)據(jù)的模擬信號(hào)以一定采樣率進(jìn)行采樣；然后提取采樣結(jié)果的直流分量，采用一個(gè)IIR濾 波器來跟蹤直流分量；接著從輸入的生命體征數(shù)據(jù)的模擬信號(hào)中減去直流分量得到交流分量；采用一個(gè)轉(zhuǎn)折頻率為6Hz和50Hz及以上頻率，用一 50dB衰減的低通FIR濾波器來去掉交流分量中50Hz以上的環(huán)境噪音；這時(shí)交流分量信號(hào)就用于后續(xù)處理的信號(hào)。所述步驟七中，由移動(dòng)終端的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)壓縮算法為:如果在一段時(shí)間內(nèi)的測(cè)量值相同，將被以開始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間、測(cè)量次數(shù)和測(cè)量值等屬性的一個(gè)記錄來存儲(chǔ)。具體到本實(shí)用新型:一種基于音頻口通信的血氧儀，其特征是包括電源模塊、傳感器控制模塊、傳感器、傳感器信號(hào)處理模塊和標(biāo)準(zhǔn)音頻接口的物理硬件；由音頻接口的左聲道信號(hào)傳輸線路、右聲道信號(hào)傳輸線路和麥克風(fēng)信號(hào)傳輸線路分別承擔(dān)電源傳輸、控制信號(hào)輸入和采集信號(hào)輸出；傳感器控制模塊的控制信號(hào)輸入端連接音頻接口的控制信號(hào)輸入線路；電源模塊的輸入端連接音頻接口的電源傳輸線路；傳感器信號(hào)處理模塊的輸出端連接音頻接口的采集信號(hào)輸出線路；所述傳感器控制模塊的控制信號(hào)輸出端連接傳感器的控制信號(hào)輸入端；所述傳感器的信號(hào)輸出端連接傳感器信號(hào)處理模塊的輸入端。所述電源模塊包括升壓變壓器、FET整流電路、阻塞二極管和濾波電容；所述升壓變壓器的初級(jí)側(cè)為電源模塊的輸入端；升壓變壓器的次級(jí)側(cè)連接FET整流電路的輸入端；FET整流電路的輸出端連接由阻塞二極管和濾波電容構(gòu)成的Π形電路的輸入端，Π形電路的輸出端即為電源模塊的輸出端。所述傳感器控制模塊和傳感器信號(hào)處理模塊為微處理器或模擬電路。所述傳感器包括PIN 二極管、紅光LED和紅外光LED ;所述PIN 二極管接收來自紅光LED和紅外光LED的光；PIN 二極管的一端連接電源，即為傳感器的輸出端；—、傳感器控制模塊和傳感器信號(hào)處理模塊為微處理器:微處理器的控制信號(hào)輸出端分別通過驅(qū)動(dòng)電路連接驅(qū)動(dòng)紅光LED和紅外光LED ;同時(shí)，該微處理器作為傳感器信號(hào)處理模塊，傳感器的輸出端連接微處理的信號(hào)輸入端；或者， 二、傳感器控制模塊為模擬電路，它包括:a)由D觸發(fā)器和反相器構(gòu)成的I位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器；D觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)輸入端連接音頻接口的控制信號(hào)輸入線路，D觸發(fā)器的輸出端連接反相器兩個(gè)輸入端；紅光LED和紅外光LED的陽極分別連接在反相器的輸入端和輸出端；D觸發(fā)器的D端連接反相器的輸出端;b)由運(yùn)算放大器與三級(jí)管構(gòu)成的壓控恒流電路；運(yùn)算放大器的高電平輸入端連接音頻接口的控制信號(hào)輸入線路；運(yùn)算放大器的輸出端連接三極管的基極，三極管的集電極連接紅光LED和紅外光LED的陰極；運(yùn)算放大器的低電平輸入端連接三極管的發(fā)射極；傳感器信號(hào)處理模塊為模擬電路，它的結(jié)構(gòu)為PIN 二極管的一端的另一端連接放大電路的輸入端，該放大電路的輸出端連接音頻接口的采集信號(hào)輸出線路，該放大電路作為傳感器信號(hào)處理模塊。微處理器輸出端還包括血氧值輸出端。由于微處理的運(yùn)算功能能滿足血氧信號(hào)一>血氧值的運(yùn)算，所以，可以在血氧儀內(nèi)完成運(yùn)算。所述電源模塊還包括法拉電容，該法拉電容與Π形電路并聯(lián)。采用法拉電容的原因是能更好地滿足采集裝置的功率需求，在LED這樣功率較大的元器件工作間隙給法拉電容充電，在LED工作的時(shí)候，由法拉電容和Π形電路一起進(jìn)行功率輸出，使整個(gè)采集裝置處于良好的功率供給狀態(tài)。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的基于音頻接口提供血氧生命體征測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖；[0053]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的血氧生命體征測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例的血氧生命體征測(cè)量系統(tǒng)的基本流程圖；圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例的血氧生命體征測(cè)量系統(tǒng)的電源模塊的電路原理圖；圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例的血氧生命體征測(cè)量系統(tǒng)的LED控制模塊電路原理圖；圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例的血氧生命體征測(cè)量系統(tǒng)的PIN信號(hào)處理模塊電路原理圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)思想是一種基于音頻口設(shè)計(jì)個(gè)人醫(yī)療產(chǎn)品的方法，利用通用的移動(dòng)終端和生命體征的采集裝置，由移動(dòng)終端給采集裝置供電，并且驅(qū)動(dòng)采集裝置進(jìn)行生命體征信號(hào)采集，然后接收生命體征的信號(hào)并進(jìn)行后續(xù)處理；在采集裝置上加裝標(biāo)準(zhǔn)音頻接口的物理硬件，把采集裝置的數(shù)據(jù)信號(hào)輸出端子、控制信號(hào)輸入端子和電源輸入端子分別連接至標(biāo)準(zhǔn)音頻口的接線端子上；移動(dòng)終端輸出音頻信號(hào)的功率滿足采集裝置的工作功率要求，從而實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端給采集裝置供電；采集裝置與移動(dòng)終端通過標(biāo)準(zhǔn)音頻口進(jìn)行物理連接，由音頻口的左聲道信號(hào)傳輸線路、右聲道信號(hào)傳輸線路和麥克風(fēng)信號(hào)傳輸線路分別承擔(dān)電源傳輸以及信號(hào)傳輸。所述移動(dòng)終端接收生命體征的信號(hào)后進(jìn)行后續(xù)的處理包括收生命體征的信號(hào)的計(jì)算、顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分析和遠(yuǎn)程傳輸處理。所述采集裝置包括電源模塊、傳感器控制模塊、傳感器、傳感器信號(hào)處理模塊；所述移動(dòng)終端載有音頻口硬件和應(yīng)用軟件，該應(yīng)用軟件包括電源驅(qū)動(dòng)模塊、傳感驅(qū)動(dòng)模塊、采樣濾波模塊、計(jì)算模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、顯示模塊和遠(yuǎn)程通信模塊；步驟一是 電源供電:由移動(dòng)終端的電源驅(qū)動(dòng)模塊通過移動(dòng)終端的聲卡的左或右聲道向采集裝置輸出某一頻率的波，該信號(hào)波有對(duì)應(yīng)頻率的音頻文件；采集裝置中的電源模塊將信號(hào)波處理后提供穩(wěn)定的功率輸出；步驟二是采集裝置的采集工作控制:方式I (模擬信號(hào)方式):由移動(dòng)終端的傳感驅(qū)動(dòng)模塊產(chǎn)生控制信號(hào)，該控制信號(hào)為方波，該方波有對(duì)應(yīng)方波的音頻文件；方波通過與電源驅(qū)動(dòng)模塊輸出相異的聲道傳輸?shù)矫准b置的控制信號(hào)輸入端；或者，方式2 (即數(shù)字信號(hào)方式):移動(dòng)終端的傳感驅(qū)動(dòng)模塊采用串口通信方式傳輸控制命令，其作用等同于方式I中的控制信號(hào)，在數(shù)字電路中，一般用術(shù)語“命令”；(復(fù)雜控制的情況是指例如需要進(jìn)行信息通信情況)步驟三是生命體征數(shù)據(jù)信號(hào)的采集:對(duì)應(yīng)步驟二的方式1，由采集裝置的傳感器控制模塊利用方波的上升沿或下降沿來控制傳感器工作；對(duì)應(yīng)步驟二的方式2，采用串口通信的方式接收控制命令，通過微處理器來控制傳感器的工作；步驟四是生命體征數(shù)據(jù)信號(hào)的處理:傳感器采集的生命體征信號(hào)經(jīng)過采集裝置的傳感器信號(hào)處理模塊進(jìn)行信號(hào)處理后，通過麥克風(fēng)信號(hào)傳輸線路送入移動(dòng)終端的麥克風(fēng)信號(hào)的輸入端；步驟五是生命體征數(shù)據(jù)信號(hào)的采樣濾波:由移動(dòng)終端的采樣濾波模塊對(duì)來自麥克風(fēng)信號(hào)傳輸線路的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行處理，得到所需信號(hào)；步驟六是數(shù)值計(jì)算:由移動(dòng)終端的計(jì)算模塊對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，得到反映生命體征的數(shù)值；步驟七是數(shù)據(jù)儲(chǔ)存:由移動(dòng)終端的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)數(shù)值計(jì)算得到的數(shù)據(jù)；步驟八是數(shù)據(jù)分析:由移動(dòng)終端的數(shù)據(jù)分析模塊對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中的歷史數(shù)據(jù)首先進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，再對(duì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，然后將分析結(jié)果通過存儲(chǔ)模塊送到移動(dòng)終端的存儲(chǔ)空間里；步驟九是數(shù)據(jù)顯示:由移動(dòng)終端的數(shù)據(jù)顯示模塊到移動(dòng)終端的存儲(chǔ)空間取出數(shù)據(jù)，將當(dāng)前采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示到移動(dòng)終端的屏幕上，并將數(shù)據(jù)分析的結(jié)果以報(bào)表或圖形的方式顯示到屏幕上；步驟十是遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸:由移動(dòng)終端遠(yuǎn)程通信模塊是利用移動(dòng)終端的gprs模塊、3G模塊或wifi模塊連入互聯(lián)網(wǎng)，將采集數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)或批量傳輸?shù)竭h(yuǎn)端的服務(wù)器。所述步驟一中的信號(hào)波是正弦波或方波。所述步驟四中，對(duì)應(yīng)步驟二和步驟三中的兩種方式，信號(hào)處理有兩種方式:a)對(duì)應(yīng)方式1:進(jìn)行模擬信號(hào)處理后，直接將模擬信號(hào)傳輸給移動(dòng)終端；b)對(duì)應(yīng)方式2:通過微處理器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并將數(shù)字信號(hào)傳輸給移動(dòng)終端。c)對(duì)應(yīng)方式2:通過微處理器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并進(jìn)行計(jì)算后將計(jì)算結(jié)果傳輸給移動(dòng)終端。此時(shí)，移動(dòng)終端的處理器中的濾波及數(shù)值計(jì)算的工作就移至采集裝置中。所述步驟一中，采集裝置中的電源模塊的處理過程為:首先正弦波或方波通過升壓變壓器進(jìn)行升壓，然后進(jìn)行FET整流，最后經(jīng)過阻塞二極管和濾波電容進(jìn)行穩(wěn)壓后實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定功率輸出，為采集裝置供電。所述步驟五中，由移動(dòng)終端的采樣濾波模塊對(duì)來自麥克風(fēng)信號(hào)傳輸線路的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行采樣處理，步驟如下:首先對(duì)從麥克風(fēng)通道輸入的生命體征數(shù)據(jù)的信號(hào)以一定采樣率進(jìn)行采樣；然后進(jìn)行信號(hào)處理，此處的信號(hào)處理采用IIR濾波器和/或FIR濾波器進(jìn)行數(shù)字濾波；對(duì)于提取采樣結(jié)果的直流分量和交流分量，采用一個(gè)IIR濾波器來跟蹤直流分量；接著從輸入的生命體征數(shù)據(jù)的模擬信號(hào)中減去直流分量得到交流分量；對(duì)于對(duì)信 號(hào)進(jìn)行帶通濾波，可采用帶通FIR濾波器；針對(duì)步驟二中方式2情況，可采用傅里葉變換或小波變換復(fù)雜算法進(jìn)行處理。所述步驟七中，由移動(dòng)終端的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)壓縮算法為:如果在一段時(shí)間內(nèi)的測(cè)量值相同，將被以開始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間、測(cè)量次數(shù)和測(cè)量值等屬性的一個(gè)記錄來存儲(chǔ)。一種基于音頻口通信的血氧儀，包括電源模塊、傳感器控制模塊、傳感器、傳感器信號(hào)處理模塊和標(biāo)準(zhǔn)音頻接口的物理硬件；[0096]由音頻接口的左聲道信號(hào)傳輸線路、右聲道信號(hào)傳輸線路和麥克風(fēng)信號(hào)傳輸線路分別承擔(dān)電源傳輸、控制信號(hào)輸入和采集信號(hào)輸出；傳感器控制模塊的控制信號(hào)輸入端連接音頻接口的控制信號(hào)輸入線路；電源模塊的輸入端連接音頻接口的電源傳輸線路；傳感器信號(hào)處理模塊的輸出端連接音頻接口的采集信號(hào)輸出線路；所述傳感器控制模塊的控制信號(hào)輸出端連接傳感器的控制信號(hào)輸入端；所述傳感器的信號(hào)輸出端連接傳感器信號(hào)處理模塊的輸入端。所述電源模塊包括升壓變壓器、FET整流電路、阻塞二極管和濾波電容；所述升壓變壓器的初級(jí)側(cè)為電源模塊的輸入端；升壓變壓器的次級(jí)側(cè)連接FET整流電路的輸入端；FET整流電路的輸出端連接由阻塞二極管和濾波電容構(gòu)成的Π形電路的輸入端，Π形電路的輸出端即為電源模塊的輸出端。所述傳感器控制模塊為微處理器或模擬電路。所述傳感器包括PIN 二極管、紅光LED和紅外光LED ;所述PIN 二極管接收來自紅光LED和紅外光LED的光；PIN 二極管的一端連接電源，即為傳感器的輸出端；一、傳感器控制模塊為微處理器，微處理器的控制信號(hào)輸出端分別通過驅(qū)動(dòng)電路連接驅(qū)動(dòng)紅光LED和紅外光LED ;同時(shí)，該微處理器作為傳感器信號(hào)處理模塊，傳感器的輸出端連接微處理的信號(hào)輸入端；或者，二、傳感器控制·模塊為模擬電路，該模擬電路包括:a)由D觸發(fā)器和反相器構(gòu)成的I位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器；D觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)輸入端連接音頻接口的控制信號(hào)輸入線路，D觸發(fā)器的輸出端連接反相器兩個(gè)輸入端；紅光LED和紅外光LED的陽極分別連接在反相器的輸入端和輸出端；D觸發(fā)器的D端連接反相器的輸出端;b)由運(yùn)算放大器與三級(jí)管構(gòu)成的壓控恒流電路；運(yùn)算放大器的高電平輸入端連接音頻接口的控制信號(hào)輸入線路；運(yùn)算放大器的輸出端連接三極管的基極，三極管的集電極連接紅光LED和紅外光LED的陰極；運(yùn)算放大器的低電平輸入端連接三極管的發(fā)射極；PIN 二極管的一端的另一端連接放大電路的輸入端，該放大電路的輸出端連接音頻接口的采集信號(hào)輸出線路，該放大電路作為傳感器信號(hào)處理模塊。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)的說明。本方法基于生命體征采集裝置(以下簡(jiǎn)稱采集裝置)。采集裝置通過音頻接口接入移動(dòng)設(shè)備，通過音頻接口供電并傳輸數(shù)據(jù)，傳輸數(shù)據(jù)時(shí)編碼為音頻信號(hào)，用戶啟用移動(dòng)設(shè)備上的個(gè)人醫(yī)療應(yīng)用軟件，個(gè)人醫(yī)療應(yīng)用軟件會(huì)通過音頻接口與采集裝置進(jìn)行通訊握手，在發(fā)現(xiàn)裝置接入后允許用戶進(jìn)行生命體征測(cè)量。用戶進(jìn)行生命體征測(cè)量時(shí)，應(yīng)用軟件通過音頻口控制采集裝置進(jìn)行信號(hào)采集并接收采集信號(hào)，經(jīng)過采樣，濾波，數(shù)值計(jì)算等處理后得到生命體征數(shù)值，生命體征數(shù)值可實(shí)時(shí)顯示到移動(dòng)終端屏幕上并可存儲(chǔ)到移動(dòng)終端的持久化存儲(chǔ)空間，從而建立個(gè)人醫(yī)療數(shù)據(jù)庫(kù)并根據(jù)各種應(yīng)用需求進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。同時(shí)可利用移動(dòng)終端的遠(yuǎn)程通信模塊把數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡渌胤?，以滿足遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控、遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程健康分析等需求。[0113]下面以血氧生命體征測(cè)量為例進(jìn)行進(jìn)一步說明。圖1為本實(shí)施例提出的一種基于音頻接口提供血氧生命體征測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖。如圖1所示，該系統(tǒng)包括血氧生命體征采集裝置和移動(dòng)設(shè)備；血氧生命體征采集裝置(以下簡(jiǎn)稱血氧采集裝置)通過移動(dòng)設(shè)備的音頻口與移動(dòng)設(shè)備相連，移動(dòng)設(shè)備上安裝有血氧測(cè)量應(yīng)用軟件(以下簡(jiǎn)稱血氧應(yīng)用軟件)。圖2為血氧生命體征測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。如圖2所示，血氧采集裝置包括電源模塊、LED控制模塊、PIN信號(hào)處理模塊、LED和PIN 二極管。其中電源模塊與移動(dòng)終端音頻口的左聲道相連，負(fù)責(zé)將移動(dòng)終端通過音頻口輸出的正弦波電信號(hào)轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的電壓輸出，為其它模塊提供電源輸出。LED控制模塊和移動(dòng)終端的右聲道相連，負(fù)責(zé)利用移動(dòng)終端輸出的方波信號(hào)來控制兩個(gè)LED的切換和電流大小，從而控制紅光與紅外光的切換和光強(qiáng)。PIN信號(hào)處理模塊負(fù)責(zé)將PIN 二極管產(chǎn)生的電信號(hào)經(jīng)過轉(zhuǎn)換放大后輸出到移動(dòng)終端音頻口的麥克風(fēng)通道。血氧應(yīng)用軟件包括電源驅(qū)動(dòng)模塊、傳感驅(qū)動(dòng)模塊、采樣濾波模塊、計(jì)算模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)分析模塊和遠(yuǎn)程通信模塊。其中電源驅(qū)動(dòng)模塊負(fù)責(zé)產(chǎn)生固定頻率的正弦波音頻信號(hào)，并通過音頻口的左聲道輸出到采集裝置的電源模塊。傳感驅(qū)動(dòng)模塊負(fù)責(zé)產(chǎn)生方波信號(hào)并通過音頻口的右聲道輸送到采集裝置的LED控制模塊，驅(qū)動(dòng)LED產(chǎn)生紅光和紅外光。采樣濾波模塊負(fù)責(zé)將音頻口麥克風(fēng)通道輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行采樣，然后將其濾波，去除噪音，并將其直流分量和交流分量分量分離。計(jì)算模塊負(fù)責(zé)根據(jù)直流分量計(jì)算出血氧飽和度數(shù)值，根據(jù)交流分量計(jì)算出脈搏數(shù)值。數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊負(fù)責(zé)將計(jì)算的數(shù)值儲(chǔ)存到移動(dòng)終端的持久化儲(chǔ)存空間。數(shù)據(jù)分析模塊負(fù)責(zé)分析采集到的歷史數(shù)據(jù)，并生成相應(yīng)報(bào)表。遠(yuǎn)程通信模塊負(fù)責(zé)將采集數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡渌胤?，以滿足遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控、遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程健康分析等需求。圖3為血氧生命體征測(cè)量系統(tǒng)的基本流程圖。如圖3所示:步驟一是電源供電。 血氧應(yīng)用軟件的電源驅(qū)動(dòng)模塊通過移動(dòng)設(shè)備聲卡的左聲道向血氧采集裝置輸出22kHz的方波，具體實(shí)現(xiàn)就是播放22kHz的方波音頻文件。血氧采集裝置中的電源模塊將方波進(jìn)行一系列處理后提供穩(wěn)定的功率輸出。電源模塊的具體處理過程為:首先22kHz的方波通過升壓變壓器進(jìn)行升壓，然后進(jìn)行FET整流，最后經(jīng)過阻塞二極管和濾波電容進(jìn)行穩(wěn)壓后實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定功率輸出，為其他處理電路供電。其中整流電路在低壓的系統(tǒng)有著死區(qū)壓降是電源模塊的關(guān)鍵問題。想要最大功率的傳輸，如果在整流處理中使用像DFLS120L這樣的低壓二極管，在實(shí)際測(cè)量中發(fā)現(xiàn)，整流中80%的功率已經(jīng)損耗，只有20%傳送到負(fù)載。如果用FET代替二極管，同步整理通常會(huì)用在減少損耗。(電源模塊的電路原理圖見圖4。)步驟二是LED的驅(qū)動(dòng)和控制。血氧應(yīng)用軟件的傳感驅(qū)動(dòng)模塊產(chǎn)生方波，具體實(shí)現(xiàn)就是播放方波音頻文件。方波通過音頻口右聲道傳輸?shù)窖醪杉b置的LED控制模塊。LED控制模塊利用方波的上升沿來控制紅光與紅外光的切換，方波的高電平的電壓控制傳感器的兩發(fā)光管激勵(lì)電流大小。LED控制模塊的電路由D觸發(fā)器，反相器組成I位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)兩發(fā)光管的切換。運(yùn)放與三級(jí)管構(gòu)成壓控恒流電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)兩發(fā)光管激勵(lì)電流大小的控制。電路原理圖見圖5。(更優(yōu)方案，即采用數(shù)字信號(hào)方式，利用mcu進(jìn)行控制。)步驟三是血氧生命體征的采集。LED模塊由兩個(gè)發(fā)光管組成。一個(gè)發(fā)出紅光(波長(zhǎng)660nm)。一個(gè)發(fā)出紅外光(波長(zhǎng)940nm)。兩個(gè)LED在LED控制模塊的控制下以500次每秒時(shí)分復(fù)用。PIN 二極管被兩個(gè)不同的LED透過身體后交替激活，產(chǎn)生包含血氧信息的電信號(hào)。步驟四是PIN血氧信號(hào)處理。PIN信號(hào)處理模塊通過PIN傳感器上取下電流信號(hào)，通過運(yùn)放構(gòu)成的電流放大器，放大后以電壓信號(hào)送入移動(dòng)終端的MIC的輸入端。其中放大器是將AC與DC同時(shí)放大，DC可能很大，AC可能很小，這時(shí)放大倍數(shù)如果過高時(shí)信號(hào)會(huì)進(jìn)入飽和，這時(shí)應(yīng)采用適當(dāng)?shù)姆糯蟊稊?shù)，通過控制激勵(lì)電流給予適當(dāng)?shù)幕叶取７糯笃魑覀冞@里選擇的是ADI的AD820。PIN信號(hào)處理模塊的電路原理圖見圖6。(更優(yōu)方案即采用數(shù)字信號(hào)方式，采用mcu轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理后傳輸移動(dòng)。)步驟五是血氧信號(hào)的采樣濾波。血氧應(yīng)用軟件的采樣濾波模塊首先對(duì)從麥克風(fēng)通道輸入的血氧模擬信號(hào)以lOOOsps進(jìn)行采樣。然后提取采樣結(jié)果的直流分量，由于要求的截止頻率非常低，我們采用一個(gè)IIR濾波器來跟蹤直流分量。然后通過從輸入信號(hào)中減去直流分量就得到交流分量。然后我們采用一個(gè)轉(zhuǎn)折頻率為6Hz和50Hz及以上頻率，有一50dB衰減的低通FIR濾波器來去掉交流分量中50Hz以上的環(huán)境噪音。這時(shí)交流分量信號(hào)就類似通過動(dòng)脈的心跳脈沖。步驟六是數(shù)值計(jì)算。首先對(duì)紅光和紅外光的血氧信號(hào)的直流分量計(jì)算RMS值，血氧飽和度通過對(duì)RMS值取對(duì)數(shù)相除得到。脈搏是通過對(duì)3節(jié)拍內(nèi)的樣本數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)得到。步驟七是數(shù)據(jù)儲(chǔ)存。我們將通過數(shù)值計(jì)算得到的血氧飽和度和脈搏數(shù)值儲(chǔ)存到移動(dòng)終端自帶的數(shù)據(jù)庫(kù)里。 由于血氧采集生成數(shù)據(jù)量增長(zhǎng)會(huì)很快，特別是長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)測(cè)量的情況下，而移動(dòng)終端的儲(chǔ)存空間是比較有限的，所以數(shù)據(jù)儲(chǔ)存的關(guān)鍵問題是數(shù)據(jù)的壓縮算法。我們采用的算法為:如果在一段時(shí)間內(nèi)的測(cè)量值相同，將被以開始時(shí)間，結(jié)束時(shí)間，測(cè)量次數(shù)，測(cè)量值等屬性的一個(gè)記錄來存儲(chǔ)，這樣則能以一個(gè)數(shù)據(jù)記錄來存儲(chǔ)多次測(cè)量結(jié)果。步驟八是數(shù)據(jù)分析。首先是對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，其次可以根據(jù)特定的要求進(jìn)行分析，如睡眠分析。然后將分析結(jié)果通過存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)到移動(dòng)終端的存儲(chǔ)空間里。步驟九是數(shù)據(jù)顯示。由數(shù)據(jù)顯示模塊到移動(dòng)終端的存儲(chǔ)空間取出數(shù)據(jù)，將當(dāng)前采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示到移動(dòng)終端的屏幕上，并將數(shù)據(jù)分析的結(jié)果以報(bào)表和圖形的方式顯示到屏幕上。步驟十是遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸。遠(yuǎn)程通信模塊利用移動(dòng)終端的gprs模塊、3G模塊或wifi模塊連入互聯(lián)網(wǎng)，將采集數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)或批量傳輸?shù)竭h(yuǎn)端的服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)健康監(jiān)控，遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程健康分析，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)備份等功能。最后所應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本技術(shù)方案而非限制。盡管參照實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.一種基于音頻口通信的血氧儀，其特征是包括電源模塊、傳感器控制模塊、傳感器、傳感器信號(hào)處理模塊和標(biāo)準(zhǔn)音頻接口的物理硬件； 由音頻接口的左聲道信號(hào)傳輸線路、右聲道信號(hào)傳輸線路和麥克風(fēng)信號(hào)傳輸線路分別承擔(dān)電源傳輸、控制信號(hào)輸入和采集信號(hào)輸出； 傳感器控制模塊的控制信號(hào)輸入端連接音頻接口的控制信號(hào)輸入線路； 電源模塊的輸入端連接音頻接口的電源傳輸線路； 傳感器信號(hào)處理模塊的輸出端連接音頻接口的采集信號(hào)輸出線路； 所述傳感器控制模塊的控制信號(hào)輸出端連接傳感器的控制信號(hào)輸入端； 所述傳感器的信號(hào)輸出端連接傳感器信號(hào)處理模塊的輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于音頻口通信的血氧儀，其特征是所述電源模塊包括升壓變壓器、FET整流電路、阻塞二極管和濾波電容；所述升壓變壓器的初級(jí)側(cè)為電源模塊的輸入端；升壓變壓器的次級(jí)側(cè)連接FET整流電路的輸入端；FET整流電路的輸出端連接由阻塞二極管和濾波電容構(gòu)成的Π形電路的輸入端，Π形電路的輸出端即為電源模塊的輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于音頻口通信的血氧儀，其特征是所述傳感器控制模塊和傳感器信號(hào)處理模塊為微處理器或模擬電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于音頻口通信的血氧儀，其特征是所述傳感器包括PIN二極管、紅光LED和紅外 光LED ;所述PIN 二極管接收來自紅光LED和紅外光LED的光；PIN 二極管的一端連接電源，即為傳感器的輸出端； 一、傳感器控制模塊和傳感器信號(hào)處理模塊為微處理器:微處理器的控制信號(hào)輸出端分別通過驅(qū)動(dòng)電路連接驅(qū)動(dòng)紅光LED和紅外光LED ;同時(shí)，該微處理器作為傳感器信號(hào)處理模塊，傳感器的輸出端連接微處理的信號(hào)輸入端； 或者， 二、傳感器控制模塊為模擬電路，它包括: a)由D觸發(fā)器和反相器構(gòu)成的I位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器；D觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)輸入端連接音頻接口的控制信號(hào)輸入線路，D觸發(fā)器的輸出端連接反相器兩個(gè)輸入端；紅光LED和紅外光LED的陽極分別連接在反相器的輸入端和輸出端；D觸發(fā)器的D端連接反相器的輸出端； b)由運(yùn)算放大器與三級(jí)管構(gòu)成的壓控恒流電路；運(yùn)算放大器的高電平輸入端連接音頻接口的控制信號(hào)輸入線路；運(yùn)算放大器的輸出端連接三極管的基極，三極管的集電極連接紅光LED和紅外光LED的陰極；運(yùn)算放大器的低電平輸入端連接三極管的發(fā)射極； 傳感器信號(hào)處理模塊為模擬電路，它的結(jié)構(gòu)為PIN 二極管的一端的另一端連接放大電路的輸入端，該放大電路的輸出端連接音頻接口的采集信號(hào)輸出線路，該放大電路作為傳感器信號(hào)處理模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的基于音頻口通信的血氧儀，其特征是微處理器輸出端還包括血氧值輸出端。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于音頻口通信的血氧儀，其特征是所述電源模塊還包括法拉電容，該法拉電容與Π形電路并聯(lián)。
專利摘要一種基于音頻口通信的血氧儀，包括電源模塊、傳感器控制模塊、傳感器、傳感器信號(hào)處理模塊和標(biāo)準(zhǔn)音頻接口的物理硬件；由音頻接口的左聲道信號(hào)傳輸線路、右聲道信號(hào)傳輸線路和麥克風(fēng)信號(hào)傳輸線路分別承擔(dān)電源傳輸、控制信號(hào)輸入和采集信號(hào)輸出；傳感器控制模塊的控制信號(hào)輸入端連接音頻接口的控制信號(hào)輸入線路；電源模塊的輸入端連接音頻接口的電源傳輸線路；傳感器信號(hào)處理模塊的輸出端連接音頻接口的采集信號(hào)輸出線路；所述傳感器控制模塊的控制信號(hào)輸出端連接傳感器的控制信號(hào)輸入端；所述傳感器的信號(hào)輸出端連接傳感器信號(hào)處理模塊的輸入端。
文檔編號(hào)A61B5/1455GK203153748SQ20132011085
公開日2013年8月28日 申請(qǐng)日期2013年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月12日
發(fā)明者林祝發(fā) 申請(qǐng)人:林祝發(fā)