基于可穿戴裝置的血氧飽和度檢測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及生命體征參數(shù)檢測裝置研宄領(lǐng)域，具體是指一種基于可穿戴裝置的血氧飽和度檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]空氣中的氧氣在人體肺部進(jìn)行交換后進(jìn)入血液，結(jié)合在血紅蛋白上供給到全身，維持細(xì)胞的正常新陳代謝。血氧飽和度(Sp02)用于反映這種血液中含氧水平，血氧飽和度是指血液中氧合血紅蛋白(Hb02)的容量占全部血紅蛋白(Hb)容量的百分比。在正常情況下，人體的血氧飽和度保持在98 %，一般不會低于94%，若血氧飽和度過低，則表明組織得不到充足的氧，或不能充分利用氧，導(dǎo)致組織的代謝、機(jī)能、甚至形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生異常變化，缺血缺氧4分鐘即可造成神經(jīng)元的死亡，嚴(yán)重時可危及生命。因此，對人體進(jìn)行血氧飽和度的檢測非常重要。另一方面，隨著人們生活水平的提高，人們的健康意識日益增強，隨時隨地檢測生理參數(shù)的需求隨之出現(xiàn)，近幾年，發(fā)展迅速的可穿戴醫(yī)療產(chǎn)品正是滿足這種需求的理想產(chǎn)品。將血氧檢測功能移植到可穿戴醫(yī)療產(chǎn)品上，一方面可以實時監(jiān)測心腦缺氧疾病、組織性缺氧疾病、呼吸性缺氧疾病和睡眠呼吸暫停綜合癥，方便使用者進(jìn)行自我健康狀況評估，及早采取措施控制病情，最大程度避免血氧飽和度過低造成的健康危害或者生命危險。另一方面，可以為極限運動、高強度運動和高原野外活動實時提供血氧飽和度數(shù)據(jù)，有利于根據(jù)血氧飽和度數(shù)據(jù)實時調(diào)整運動強度，制定、修改運動計劃，在血氧飽和度降低到危險值前停止運動或者離開缺氧地區(qū)，避免運動過度造成的缺氧傷害，更可以避免在野外環(huán)境下由缺氧導(dǎo)致的長時間昏厥帶來的生命危險。
[0003]目前，血氧飽和度檢測功能常見于各種監(jiān)護(hù)儀或者監(jiān)測儀中，為監(jiān)護(hù)、搶救、健康評價提供了一種客觀的生命體征參數(shù)，然而，這些市場上常見的血氧飽和度檢測裝置大多采用透射式血氧飽和度檢測方法，利用指套或者指夾完成檢測，不僅體積大、操作不便、舒適度差，更會造成檢測時的緊張感，給檢測者帶來心理壓力，從而導(dǎo)致結(jié)果失真。此外，現(xiàn)有血氧飽和度檢測裝置電源幾乎全部采用電池供電或電源充電的方式，這種供電方式使可使用時間受到很大程度的限制，不能滿足日益增長的裝置便攜式需求，也不能滿足隨時隨地根據(jù)檢測者需求而進(jìn)行實時檢測的可穿戴需求。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供一種基于可穿戴裝置的血氧飽和度檢測裝置，該裝置是設(shè)置于現(xiàn)有的可穿戴式設(shè)備上，例如智能手表、智能手環(huán)等，具有體積小巧、使用方便、使用時間長的優(yōu)點。
[0005]本實用新型的目的通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn):基于可穿戴裝置的血氧飽和度檢測裝置，包括血氧傳感器、集成模擬前端、混合信號微控制器、藍(lán)牙模塊、顯示裝置、電源管理模塊、太陽能電池、輸入裝置和指示燈，血氧傳感器設(shè)置于可穿戴裝置的背面，與皮膚接觸，血氧傳感器與集成模擬前端相連，并由集成模擬前端控制和供電，集成模擬前端通過SPI (Serial Peripheral Interface，串行外設(shè)接口)與混合信號微控制器相連，藍(lán)牙模塊通過 UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用非同步收發(fā)傳輸器)與混合信號微控制器相連，藍(lán)牙模塊與外部網(wǎng)絡(luò)連接；電源管理模塊與太陽能電池相連，二者用于為血氧飽和度檢測裝置中集成模擬前端、混合信號微控制器、藍(lán)牙模塊、顯示裝置、指示燈供電；顯示裝置、輸入裝置、指示燈分別與混合信號微控制器相連，并由混合信號微控制器控制工作，所述輸入裝置用于啟動可穿戴裝置的血氧飽和度檢測功能，指示燈用于顯示可穿戴裝置當(dāng)前所處的血氧飽和度檢測功能狀態(tài)。
[0006]優(yōu)選的，所述電源管理模塊包括太陽能充電電路、太陽能放電電路、太陽能充電控制器、太陽能放電控制器、太陽能接口、蓄電池接口、負(fù)載接口和蓄電池，其中太陽能電池與太陽能接口連接，蓄電池接口與蓄電池連接，蓄電池還設(shè)有接口用于與外部充電電源連接；負(fù)載接口與所述混合信號微控制器連接；太陽能充電控制器控制太陽能充電電路工作，太陽能電池通過太陽能充電電路向蓄電池充電；太陽能放電控制器控制太陽能放電電路工作，蓄電池通過太陽能放電電路向血氧飽和度檢測裝置中集成模擬前端、混合信號微控制器、藍(lán)牙模塊、顯示裝置、指示燈供電。
[0007]優(yōu)選的，由所述太陽能充電電路和所述太陽能充電控制器組成的太陽能充電模塊與由所述太陽能放電電路和所述太陽能放電控制器組成的太陽能放電模塊彼此獨立，充電和放電過程獨立進(jìn)行。從而可以大幅度降低功耗，進(jìn)一步延長待機(jī)、使用時間。
[0008]更進(jìn)一步的，所述太陽能電池采用多晶硅薄膜型太陽能電池。該電池是由高效能、高光電轉(zhuǎn)換效率的多晶硅薄膜型光電材料得到的，因此具有體積小、供電時間長的優(yōu)點。
[0009]優(yōu)選的，所述藍(lán)牙模塊包括主控制模塊、射頻核心模塊、通用外圍設(shè)備接口模塊、傳感器接口模塊和天線，所述主控制模塊用于接收、存儲混合信號微控制器傳來的信號，并在信號需要向外傳輸時，將信號傳入射頻核心模塊，主控制模塊包括導(dǎo)線相連的主控制器、JTAG (Joint Test Act1n Group，聯(lián)合測試工作組)接口、ROM (Read-Only Memory，只讀存儲器)、閃存、SRAM;所述射頻核心模塊用于在信號需要向外傳輸時，接收主控制模塊傳入的信號，并將信號由天線向外傳輸，射頻核心模塊包括導(dǎo)線相連的協(xié)控制器、數(shù)字鎖相環(huán)、DSP調(diào)制解調(diào)器、SRAM, ROM和放大器，放大器與天線相連接；所述天線用于將信號發(fā)送到外部移動終端，并接收移動終端反饋結(jié)果，將反饋結(jié)果發(fā)送到顯示裝置顯示；通用外圍設(shè)備接口模塊由導(dǎo)線相連的I2C、UART和SPI組成；傳感器接口模塊由導(dǎo)線相連的傳感器控制器、ADC (Analog to Digital Converter,模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器)和比較器組成；主控制模塊分別通過導(dǎo)線與射頻核心模塊、通用外圍設(shè)備接口模塊和傳感器接口模塊相連。
[0010]更進(jìn)一步的，所述主控制模塊在將信號傳到射頻核心模塊后進(jìn)入睡眠狀態(tài)。從而可以大大降低藍(lán)牙模塊的功耗。
[0011]更進(jìn)一步的，所述傳感器控制器用于感知外接血氧傳感器的工作狀態(tài)，若外接血氧傳感器沒有進(jìn)行信號采集，則控制藍(lán)牙模塊自動進(jìn)入睡眠狀態(tài)。從而可以大大降低藍(lán)牙模塊的功耗。
[0012]更進(jìn)一步的，所述藍(lán)牙模塊采用藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)V4.0，用以將wif 1、UWB無線射頻技術(shù)納入藍(lán)牙技術(shù)。從而將高速傳輸和超低功耗有機(jī)地結(jié)合，可以實現(xiàn)本實用新型與其他來自全球制造商不同設(shè)備之間的信息交互，進(jìn)行信息共享。
[0013]優(yōu)選的，所述血氧傳感器包括LED燈和接收頭，LED燈由所述集成模擬前端驅(qū)動并供電，接收頭用于接收LED燈所發(fā)出光波在通過人體組織后的反射光。
[0014]具體的，所述集成模擬前端選用TI公司的AFE4400芯片，包含一具有集成模數(shù)轉(zhuǎn)換器的接收器、一驅(qū)動血氧傳感器中LED燈發(fā)射的控制模塊，用于對采集到的血氧信號進(jìn)行濾波、光路分離、自動增益、AD轉(zhuǎn)換，同時還可以驅(qū)動血氧探頭中的LED燈。
[0015]具體的，所述混合信號微控制器選用TI公司的MSP430FR5739微控制器，用于對采集到的血氧飽和度信號進(jìn)行中值濾波運算、滑動平均運算和LMS運算，從而實現(xiàn)對血氧飽和度信號消除孤立的噪聲點，低通濾波和自適應(yīng)濾波，得到平滑的信號分布，并進(jìn)一步采用運動補償算法去除運動過程中產(chǎn)生的運動偽差。
[0016]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點和有益效果:
[0017](I)本實用新型的血氧飽和度檢測裝置基于可穿戴裝置，克服了傳統(tǒng)血氧飽和度檢測裝置中有線連接帶來的使用局限性，并且通過可穿戴裝置可以實現(xiàn)隨時隨地的血氧飽和度檢測。體積小巧，可穿戴，結(jié)果準(zhǔn)確，功耗極低，可利用太陽能充電，便于進(jìn)行戶外運動或者缺氧性疾病的血氧飽和度隨時隨地監(jiān)測，最大程度地降低缺氧對機(jī)體的損害和生命危險。
[0018](2)本實用新型采用反射式血氧飽和度檢測，血氧傳感器中LED燈和接收頭置于同側(cè)，克服了現(xiàn)有技術(shù)中透射式血氧飽和度檢測方法中LED燈和接收頭置于兩側(cè)而必須使用指夾或者指套的檢測方法，不僅體積小巧，操作方便，舒適度高，更可以避免檢測時帶來的心理壓力，從而獲得更準(zhǔn)確的檢測結(jié)果。
[0019](3)本實用新型采用的藍(lán)牙模塊，相比于現(xiàn)有技術(shù)，可以很大程度上降低功耗，延長待機(jī)和使用時間，同時支持藍(lán)牙、wif1、UWB無線射頻技術(shù)，可實現(xiàn)本實用新型與其他來自全球制造商不同