一種無線多模電子血壓計的制作方法
【專利摘要】一種無線多模電子血壓計，它由袖帶、氣管、血壓計、托架、智能終端組成，袖帶和血壓計通過氣管連接，托架托住血壓計，血壓計和智能終端通過NFC和藍牙接通。本實用新型的效果是：（1）以SoC技術將血壓計進一步小型化，更適合于可穿戴式應用場景；（2）以低成本同時實現(xiàn)單次血壓測量和動態(tài)血壓測量功能；（3）為可穿戴式應用場景提供了除血壓測量以外額外的人體運動狀態(tài)測量，增加了檢測數(shù)據(jù)，增加了血壓數(shù)據(jù)的分析維度。
【專利說明】一種無線多模電子血壓計
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種血壓計，尤其涉及一種無線多模電子血壓計。
【背景技術】
[0002]傳統(tǒng)的電子血壓計是一種功能單一，數(shù)據(jù)封閉的基礎醫(yī)療電子設備。依據(jù)血壓測量模式，可以分為手動測量與動態(tài)測量兩種規(guī)格。電子血壓計屬于混合信號處理電子儀器，對血壓信號的采集需要相應的數(shù)模轉換，放大器，濾波電路，和微控制器進行組合，設計復雜，穩(wěn)定性保證比較困難。低成本的血壓計一般只支持手動單次操作功能，即每次測量需要外部按鍵觸發(fā)相應的響應，不能實現(xiàn)自動周期測量以及動態(tài)血壓測量功能。另外，目前的血壓計缺乏靈活的數(shù)據(jù)接口，無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時傳輸功能，因而無法和使用者其他生理數(shù)據(jù)實現(xiàn)自動融合和聯(lián)合分析，大大地降低了血壓測量數(shù)據(jù)的使用價值。綜上所述，傳統(tǒng)的電子血壓計在硬件設計上測量功能單一，結構復雜，穩(wěn)定性較難控制，通常需要集成多個器件，體積較大，很難實現(xiàn)可穿戴化。而血壓計的核心控制系統(tǒng)往往不具備通信功能，缺乏數(shù)據(jù)傳輸與遠程控制功能，限制了血壓數(shù)據(jù)的使用范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的目的在于提供一種無線多模電子血壓計，具備NFC與藍牙雙模通信功能，能夠對人體運動與血壓進行聯(lián)合檢測與分析，支持手動單次測量與動態(tài)測量兩種工作模式。
[0004]本實用新型是這樣來實現(xiàn)的，它由袖帶、氣管、血壓計、托架、智能終端組成，其特征是:袖帶和血壓計通過氣管連接，托架托住血壓計，血壓計和智能終端通過NFC和藍牙接通。
[0005]本實用新型也可由袖帶、血壓計、智能終端組成，其特征是:袖帶和血壓計連接一起，血壓計和智能終端通過藍牙連通。
[0006]本實用新型所述佩戴方式包括分離式和穿戴式二種。
[0007]本實用新型所述采用上臂式示波法進行血壓測量。
[0008]本實用新型所述無線血壓計硬件系統(tǒng)由以下部件所組成:氣泵、氣泵驅動電路、電磁泄氣閥、泄氣閥驅動電路、氣壓傳感器、數(shù)模轉換(ADC)與微控制器(MCU)模塊、基準電壓模塊、主控微控制器、加速度計傳感模塊、藍牙通信模塊、近場通信(NFC)模塊、音頻輸出模塊與揚聲器、FLASH存儲器、多電平電源電路、電池模組、按鍵組、發(fā)光二極管(LED)組；其特征是:基準電壓模塊連接氣壓傳感器與加速度計傳感模塊，氣壓傳感器連接數(shù)模轉換與微控制器模塊，數(shù)模轉換與微控制器模塊分別連接氣泵驅動電路、泄氣閥驅動電路和主控微控制器，氣泵驅動電路連接氣泵，泄氣閥驅動電路連接電磁泄氣閥，主控微控制器分別連接加速度計傳感模塊、藍牙通信模塊、近場通信模塊、音頻輸出模塊與揚聲器、FLASH存儲器、按鍵組和發(fā)光二極管組，電池模組與多電平電源電路通過導線直接連接，多電平電源電路與數(shù)模轉換與微控制器模塊，主控制微控制器，基準電壓模塊連接。[0009]本實用新型所述血壓采集主要由袖帶、氣管、氣泵、電磁泄氣閥、氣壓傳感器和數(shù)模轉換與微控制器模塊構成，袖帶、氣泵、電磁泄氣閥、氣壓傳感器通過氣管相互連接，氣泵、電磁泄氣閥和壓力傳感器與數(shù)模轉換與微控制器模塊連通。
[0010]本實用新型所述運動采集主要由加速度計傳感模塊構成，通過串口通信接口和通用輸出輸入接口與外部控制處理單元連通。
[0011]本實用新型的效果是:(1)以SoC技術將血壓計進一步小型化，更適合于可穿戴式應用場景；(2)以低成本同時實現(xiàn)單次血壓測量和動態(tài)血壓測量功能；(3)為可穿戴式應用場景提供了除血壓測量以外額外的人體運動狀態(tài)測量，增加了檢測數(shù)據(jù)，增加了血壓數(shù)據(jù)的分析維度；(4)提供了兩種靈活的無線通信功能，可以同時滿足門診使用場景和個人使用場景；(5)通過軟件的數(shù)據(jù)融合，聯(lián)合分析，和云計算分析，可極大地提升血壓計數(shù)據(jù)的使用價值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型的分離式佩戴結構示意圖。
[0013]圖2為本實用新型的穿戴式佩戴結構示意圖。
[0014]圖3為本實用新型的硬件系統(tǒng)示意圖。
[0015]圖4為本實用新型的血壓采集結構示意圖。
[0016]在圖中，1、袖帶，2、氣管，3、血壓計，4、托架，5、智能終端，P1、氣泵，P2、氣泵驅動電路，P3、電磁泄氣閥，P4、泄氣閥驅動電路，P5、氣壓傳感器，P6、數(shù)模轉換與微控制器模塊，P7、基準電壓模塊，P8、主控微控制器，P9、加速度計傳感模塊，P10、藍牙通信模塊，Pl1、近場通信模塊，P12、音頻輸出模塊與揚聲器，P13、FLASH存儲器，P14、多電平電源電路，P15、電池模組，P16、按鍵組，P17、發(fā)光二極管組。
【具體實施方式】
[0017]如圖1、圖2所示，本實用新型是這樣來工作和實施的，它由袖帶1、氣管2、血壓計
3、托架4、智能終端5組成，其特征是:袖帶I和血壓計3通過氣管2連接，托架4托住血壓計3,血壓計3和智能終端5通過NFC和藍牙接通；本實用新型也可由袖帶1、血壓計3、智能終端5組成,其特征是:袖帶I和血壓計3連接一起,血壓計3和智能終端5通過藍牙連通。
[0018]如圖3所示，本發(fā)明所述無線血壓計硬件系統(tǒng)由以下部件所組成:氣泵P1、氣泵驅動電路P2、電磁泄氣閥P3、泄氣閥驅動電路P4、氣壓傳感器P5、數(shù)模轉換與微控制器模塊P6、基準電壓模塊P7、主控微控制器P8、加速度計傳感模塊P9、藍牙通信模塊PlO、近場通信模塊Pl1、音頻輸出模塊與揚聲器P12、FLASH存儲器P13、多電平電源電路P14、電池模組P15、按鍵組P16、發(fā)光二極管組P17 ;其特征是:基準電壓模塊P7連接氣壓傳感器P5與加速度計傳感模塊P9，氣壓傳感器P5連接數(shù)模轉換與微控制器模塊P6，數(shù)模轉換與微控制器模塊P6分別連接氣泵驅動電路P2、泄氣閥驅動電路P4和主控微控制器P8，氣泵驅動電路P2連接氣泵Pl，泄氣閥驅動電路P4連接電磁泄氣閥P3，主控微控制器P8分別連接加速度計傳感模塊P9、藍牙通信模塊P10、近場通信模塊P11、音頻輸出模塊與揚聲器P12、FLASH存儲器P13、按鍵組P16和發(fā)光二極管組P17，電池模組P15與多電平電源電路P14通過導線直接連接，多電平電源電路P14與數(shù)模轉換與微控制器模塊P6，主控制微控制器P8，基準電壓模塊P7連接。
[0019]所述氣泵Pl為單一氣泵裝置，其規(guī)格根據(jù)袖帶，氣管，與傳感器調整，充氣速度通過來自數(shù)模轉換與微控制器模塊P6的PWM信號進行調節(jié)。
[0020]所述氣泵驅動電路P2采用基于三極管的共射放大電路分別實現(xiàn)對氣泵驅動。
[0021]所述電磁泄氣閥P3為單一電磁泄氣閥裝置，如快速泄氣閥，泄氣速度通過來自P6的PWM信號進行調節(jié)。
[0022]所述泄氣閥驅動電路P4采用基于三極管的共射放大電路分別實現(xiàn)對氣泵驅動。
[0023]所述氣壓傳感器P5由小封裝壓力傳感器與基準電壓構成，差分輸出氣壓模擬信號，如微電機(MEMS)結構電阻式壓力傳感器。
[0024]所述數(shù)模轉換與微控制器模塊P6可采用分立的ADC與MCU級聯(lián)方案，或ADC集成MCU方案；其中，ADC分辨率等于或高于16位，并且內(nèi)置PGA，可在模數(shù)轉換前對模擬信號進行放大。ADC部分通過一對差分模擬輸入端口直接連接壓力傳感器P5。MCU部分具備支持PWM輸出GPIO 口，用于氣泵與泄氣閥控制，內(nèi)置溫度傳感功能，用于對測量過程進行溫度補償。在兩種方案中，MCU采用UART，SPI，或I2C串行通信接口與主控微控制器進行通信，并通過2條以上GPIO實現(xiàn)主控微控制器對其中斷響應與復位控制功能。
[0025]所述基準電壓模塊P7主要由基準電壓芯片，輸入/輸出電壓接口旁路電容構成。基準電壓芯片依據(jù)實際設計需求，可采用固定輸出，或可編程輸出基準電壓芯片。
[0026]所述主控微控制器P8由低功耗MCU芯片與外部晶振構成?；诔杀九c性能考慮，MCU可采用以下低功耗架構:ARM CORTEX M0/M3,或MSP430。MCU支持2個以上UART串行接口，I個以上SPI接口，以及I個I2C接口，并且擁有滿足圖1硬件框圖的GPIO接口數(shù)量。MCU支持外部中斷與休眠喚醒。支持片上RTC功能或外接RTC模塊，用于為血壓測量提供時間基準。同時，MCU通過應用中編程(IAP)功能，用于實現(xiàn)設備固件在線更新。
[0027]所述加速度計傳感模塊P9由加速度計芯片、晶振和微控制器組成，可選擇成品模塊，通過UART或I2C串行接口與主控微控制器通信。
[0028]所述藍牙通信模塊PlO采用串口藍牙通信模塊，主要由藍牙芯片，天線匹配網(wǎng)絡，和微帶天線構成。選擇經(jīng)藍牙認證的成品模塊，通過UART串行接口與主控微控制器通信。同時主控微控制器通過2條以上GPIO控制U8片選接口和使能接口。
[0029]所述近場通信模塊Pll采用串口 NFC通信模塊，主要由NFC芯片，天線匹配網(wǎng)絡，和NFC柔性天線構成。通過UART，SPI，或I2C與主控微控制器進行通信。
[0030]所述音頻輸出模塊與揚聲器P12由音頻輸出芯片,揚聲器構成,音頻輸出芯片通過UART，SPI，或I2C串行接口與主控微控制器通信，主控微控制器從外部FLASH讀取音頻數(shù)據(jù)，輸出至音頻輸出芯片。音頻輸出芯片通過數(shù)模轉換輸出接口配以三極管共射放大電路驅動揚聲器輸出音頻，或者通過PWM接口直接驅動揚聲器。
[0031]所述FLASH存儲器P13由FLASH芯片構成，根據(jù)主控微控制器實際型號進行對應的并行或串行連接。FLASH存儲內(nèi)容包括血壓計固件，配置參數(shù)文件，測量數(shù)據(jù)(血壓，運動，時間，溫度)，語音數(shù)據(jù)。
[0032]所述多電平電源電路P14由穩(wěn)壓芯片和旁路電容組成。
[0033]所述電池模組P15可選用堿性電池或鋰聚合物電池。[0034]所述按鍵組P16可選用機械按鍵，薄膜按鍵，或電容式按鍵。
[0035]所述發(fā)光二極管組P17可選用常規(guī)單色發(fā)光二極管或變色發(fā)光二極管。
[0036]如圖4所示，所述血壓采集主要由袖帶1、氣管2、氣泵P1、電磁泄氣閥P3、氣壓傳感器P5、數(shù)模轉換與微控制器模塊P6構成，袖帶1、氣泵P1、電磁泄氣閥P3、氣壓傳感器P5通過氣管2相互連接，氣泵Pl、電磁泄氣閥P3和壓力傳感器P5與數(shù)模轉換與微控制器模塊P6連通。
[0037]所述運動采集主要由加速度計傳感模塊P9構成，通過串口通信接口和通用輸出輸入接口與外部控制處理單元連通，加速度計傳感模塊P9主要由加速度計芯片構成，由主控微控制器P8通過串行數(shù)據(jù)接口與GPIO進行控制與數(shù)據(jù)通信。根據(jù)血壓計的機械結構與佩戴位置，將加速度計在不同方向的加速度量投射至垂直，水平，法向三個方向，通過應用層軟件算法得出對應的人體運動模式，運動幅度，與運動時長。通過片上或外置RTC模塊，主控微控制器P8可以同步來自加速度計傳感模塊P9的運動數(shù)據(jù)與來自數(shù)模轉換與微控制器模塊P6的血壓數(shù)據(jù)，從而提供人體血壓與運動的聯(lián)合檢測與分析功能。進一步地，在驅動層上，主控微控制器P8可以通過預設參數(shù)，對加速度計傳感模塊P9實現(xiàn)不同動態(tài)測量模式，如對白天與夜晚采用不同周期的動態(tài)測量。依據(jù)應用場合，加速度計傳感模塊P9測量時間周期允許與數(shù)模轉換與微控制器模塊P6不同。
【權利要求】
1.一種無線多模電子血壓計，它由袖帶、氣管、血壓計、托架、智能終端組成，袖帶和血壓計通過氣管連接，托架托住血壓計，血壓計和智能終端通過NFC和藍牙接通；或由袖帶、血壓計和智能終端組成，袖帶和血壓計連接一起，血壓計和智能終端通過藍牙連通；其特征在于:所述無線血壓計硬件系統(tǒng)由以下部件所組成:氣泵、氣泵驅動電路、電磁泄氣閥、泄氣閥驅動電路、氣壓傳感器、數(shù)模轉換與微控制器模塊、基準電壓模塊、主控微控制器、力口速度計傳感模塊、藍牙通信模塊、近場通信模塊、音頻輸出模塊與揚聲器、FLASH存儲器、多電平電源電路、電池模組、按鍵組、發(fā)光二極管組；基準電壓模塊連接氣壓傳感器與加速度計傳感模塊，氣壓傳感器連接數(shù)模轉換與微控制器模塊，數(shù)模轉換與微控制器模塊分別連接氣泵驅動電路、泄氣閥驅動電路和主控微控制器，氣泵驅動電路連接氣泵，泄氣閥驅動電路連接電磁泄氣閥，主控微控制器分別連接加速度計傳感模塊、藍牙通信模塊、近場通信模塊、音頻輸出模塊與揚聲器、FLASH存儲器、按鍵組和發(fā)光二極管組，電池模組與多電平電源電路通過導線直接連接，多電平電源電路與數(shù)模轉換與微控制器模塊，主控制微控制器，基準電壓模塊連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種無線多模電子血壓計，其特征在于:所述血壓采集主要由袖帶、氣管、氣泵、電磁泄氣閥、氣壓傳感器和數(shù)模轉換與微控制器模塊構成，袖帶、氣泵、電磁泄氣閥、氣壓傳感器通過氣管相互連接，氣泵、電磁泄氣閥和壓力傳感器與數(shù)模轉換與微控制器模塊連通。
【文檔編號】A61B5/11GK203776886SQ201420017187
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年1月13日 優(yōu)先權日:2014年1月13日
【發(fā)明者】柳凌峰 申請人:杭州優(yōu)體科技有限公司