[發明專利]基于CC2430的無線血氧飽和度檢測系統

在審

• 申請號: 201410763460.X
• 申請日: 2014-12-12
• 公開（公告）號: CN105726041A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發明（設計）人: 李冰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱米米米業科技有限公司
• 主分類號: A61B5/1455
• 分類號: A61B5/1455
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及的是一種信號檢測技術，特別涉及一種基于無線網絡的檢測系統。

背景技術

在在很多領域，監控血氧飽和度信號有著重大的意義。在手術臺上，有數據表明，有很高比例的麻醉失誤，而麻醉導致脈搏停止和心臟停跳可以通過對人體血氧含量的實時監控來反饋給醫生，經過臨床經驗表明，對手術病人進行血氧飽和度的實時監控可以減少40%以上的麻醉失誤；在孕婦生產的時候，需要對胎兒和孕婦進行血氧飽和度監控，即時反饋孕婦和胎兒的情況，可以有效的避免意外情況；對新生胎兒進行血氧飽和度的檢查可以的到胎兒的呼吸功能的情況，為處置胎兒的呼吸障礙措施提供實時的依據和建議；對運動員進行血氧飽和度的檢測則可以對運動員在運動中的呼吸效率、肺活量進行評估。

生命體無時不刻在進行的新陳代謝活動是一個化學氧化的過程，其中氧元素作為氧化劑的重要角色參加化學反應。氧是經由呼吸系統進入體內，在肺里與毛細血管里面的還原血紅蛋白結合，以紅細胞為載體通過血液被運往身體的各個組織和器官。血氧飽和度的實質就是在所有血液中的氧合血紅蛋白占整體血紅蛋白的百分比。

目前，大多數的醫療監控系統采用傳統的配線模式。因為配線的模式存在限制，它在實際使用中有許多不便。現有的監控系統存在一些問題。人體在自然的情況下產生的生理信號才能反映客觀具代表性的生理狀況，采用傳統配線模式的監控系統往往連線多，讓被檢測者的心理感到緊張、不能放松。檢測的環境也固定在檢測地點。所以導致檢測的數據不準確、不具代表性。并且現在的檢測系統大多結構復雜，體積較大不便攜帶，在外出搶救，戰場救護的時候使用不方便。醫療監護技術的快速發展和全方位，高品質的通信信息社會的要求，使醫療監測和通信之間的聯系變得越來越緊密。因此，他們完善了醫療監控功能，并提高了其實用性。因此具有無線功能以及體積優勢的監護產品在未來的家用、臨床醫療監護以及軍事信息化監測上將會有很大的發展。

發明內容

本發明的目的是針對傳統的血氧飽和度檢測采用有線方式傳輸測量數據，不僅限制了病人的行動自由，也給醫院帶來了繁瑣的布線和維護工作這一問題，提供一種無線血氧飽和度檢測系統。

本發明的目的是這樣實現的：

基于ZigBee無線技術的血氧飽和度檢測系統是以IEEE802.15.4的CC2430芯片作為MCU。系統主要由光源驅動電路、光電接收電路、濾波及放大電路、CC2430收發模塊、上位機模塊來組成。通過相反的工頻驅動信號，將采集到的紅光和紅外光信號傳到上位機。采用低功耗CC2430模塊來實現10位ADC轉換，通過符合IEEE802.15.4標準的ZigBee無線射頻收發模塊進行可靠的無線傳輸，通過功能強大圖形化編程的虛擬儀器軟件LabVIEW進行信號標識識別，從而分離信號；應用巴特沃茲濾波消除背景噪聲；用線性擬合法去除基線漂移；最后通過微分閾值法進行特征識別，計算出血氧飽和度的值。

本發明采用兩路發光管交替發光來采集兩路脈搏波信號。將手指指尖用血氧飽和度探頭指甲夾住，在實際的系統調試中，發現電源信號，環境光對探頭的檢測有較大的影響。因此，本發明利用MSP430產生兩路相反的PWM波驅動兩路光源交替發光來采集血氧信號，用一個光敏二極管來同時接收兩路透射光，這是因為接下來的預處理電路處理單個信號的設計簡單，系統產生的噪聲影響小。通過單片機定時器模塊Timer_A來產生頻率為50Hz、占空比為50%的光源驅動信號。脈沖的頻率選為工頻(50Hz)的整數倍以減少工頻干擾，減小噪聲信號的影響。進行血氧飽和度檢測的過程：手指指尖放入血氧飽和度探頭指夾，指尖要放在發光二極管和光敏二極管中間，兩路相反的光源驅動信號驅動發光二極管交替發出紅光和紅外光，指尖里的氧和血紅蛋白隨著動脈脈搏而改變含量，從而使透射光強改變，這種帶有血氧含量信息的透射光強信號被光敏二極管接收轉化為電流信號，兩路信號被同時接收。

為了進一步減少信號的誤差，進一步降低系統的復雜程度。由于本次設計采用兩路光信號的采集來進行血氧飽和度的運算，我們在硬件部分環節不分離信號，因為那樣的硬件結構會給系統帶來復雜的噪聲。我們采取在信號串口發送的時候分別為兩路信號加上標識，由上位機來進行信號識別、信號分離和信號提取。這樣的信號處理的設計可以大大簡化系統的復雜度，減少噪聲的干擾，還提高了信號傳輸的速度。