CN108498085A - 一种基于ble蓝牙技术的无线指夹式血氧仪 - Google Patents

Abstract

本发明针对传统的血氧饱和度检测采用有线方式传输测量数据，如血氧饱和度指夹探头必须一直接在临床监护仪上，病人行动会不变，医院操作维护也麻烦。本发明提供基于BLE蓝牙技术的无线指夹式血氧仪是以CC2541芯片作为MCU。***主要由光源驱动电路、光电接收电路、滤波及放大电路、CC2541收发模块组成。采用低功耗CC2541模块将采集到的红光和红外光信号实现12位ADC转换，通过符合IEEE标准的BLE蓝牙4.0无线射频收发模块进行可靠的无线传输；应用模糊熵滤波消除信号噪声；用线性拟合法去除基线漂移；最后通过深度学习法进行特征识别，计算出准确的血氧饱和度值和脉搏值，并利用蓝牙与手机连接，并通过手机APP远程读取血氧饱和度值和实时脉搏数据。

Description

一种基于BLE蓝牙技术的无线指夹式血氧仪

技术领域

本发明涉及的是一种生物医学信号检测技术，特别涉及一种基于BLE蓝牙技术的无线指夹式血氧仪。

背景技术

血氧饱和度测量已广泛运用在临床监护测量领域。目前，在市场上应用的血氧饱和度检测探头有指夹式血氧探头、软指套式血氧探头、绑带式血氧探头，无创动脉血氧饱和度的测量是根据血液中氧合血红蛋白(HbO2)和血红蛋白(Hb)对光的吸收特性不同，通过采用两种不同波长的红光和红外光分别透过组织后再由光电接受器转换成电信号，同时它还利用了组织中的其他成分，如：皮肤、骨骼、肌肉、静脉血等的吸收信号是恒定的，而只有动脉血中的HbO2和Hb的吸收信号是随着脉搏做周期性变化这一特点，对接收信号加以处理而得到的。临床上多采用具有动脉血流而且组织厚度又不厚的组织部位来安放传感器，如：手指、脚趾等部位。

在很多领域，监控血氧饱和度信号有着重大的意义。在手术台上，有数据表明，有很高比例的麻醉失误，而麻醉导致脉搏停止和心脏停跳可以通过对人体血氧含量的实时监控来反馈给医生，经过临床经验表明，对手术病人进行血氧饱和度的实时监控可以减少40%以上的麻醉失误；在孕妇生产的时候，需要对胎儿和孕妇进行血氧饱和度监控，即时反馈孕妇和胎儿的情况，可以有效的避免意外情况等。

目前，大多数的医疗监控***采用传统的有线模式。因为有线的模式存在限制，它在实际使用中有许多不便。现有的监控***存在一些问题。人体在自然的情况下产生的生理信号才能反映客观的生理状况，采用传统配线模式的监控***往往连线多，让被检测者的心理感到紧张、不能放松。检测的环境也固定在检测地点，所以导致检测的数据不准确。市面上的检测***大多结构复杂，体积较大不便携带，在外出抢救，战场救护的时候使用不方便。医疗监护技术的快速发展和全方位，信息化社会的要求，使医疗监测和移动通信之间的联系变得越来越密切。因此，具有无线功能以及袖珍化的监护产品在未来的家用、临床医疗监护以及军事信息化监测上将会有很大的发展。

发明内容

本发明的目的是针对传统的血氧饱和度检测采用有线方式传输测量数据，不仅使病人的行动自由受到限制，也给医院带来了繁琐的布线和维护工作等现实问题，本发明提供一种基于BLE蓝牙技术的无线指夹式血氧仪。

本发明的目的是这样实现的：

基于BLE蓝牙技术的无线指夹式血氧仪是以CC2541芯片作为MCU。本发明的设计主要由光源驱动电路、光电接收电路、滤波及放大电路、CC2541收发模块组成。采用低功耗CC2541模块将采集到的红光和红外光信号实现12位ADC转换，通过符合IEEE标准的BLE蓝牙4.0无线射频收发模块进行可靠的无线传输；应用模糊熵滤波消除信号噪声；用线性拟合法去除基线漂移；最后通过深度学习法进行特征识别，计算出准确的血氧饱和度值和脉搏值，并利用蓝牙与手机连接，并通过手机APP远程读取血氧饱和度值和实时脉搏数据。

本发明采用两路发光管交替发光来采集两路脉搏波信号。将手指指尖用血氧饱和度探头指甲夹住，在实际的技术调试中，发现电源干扰信号，环境光对探头的检测有较大的影响。因此，本发明利用CC2541产生两路相反的波驱动两路光源形成差分信号，交替发光来采集血氧信号，用一个光敏二极管来同时接收两路透射光。通过定时器模块来产生频率为50Hz、占空比为50%的光源驱动信号。脉冲的频率选为50Hz的10倍以减少干扰噪声信号对测量信号的影响。进行血氧饱和度检测的过程：手指指尖放入血氧饱和度探头指夹，指尖要放在发光二极管和光敏二极管中间，两路相反的光源差分驱动信号驱动发光二极管交替发出红光和红外光，指尖里的氧和血红蛋白随着动脉脉搏而改变含量，从而使透射光强改变，这种带有血氧含量信息的透射光强信号被光敏二极管接收转化为电流信号，两路信号被同时接收，而干扰信号被相互抵消。

为了进一步减少信号的误差，进一步降低检测的复杂程度，本发明采用两路光信号的采集来进行血氧饱和度的运算，在信号串口发送的时候分别为两路信号加上标识，由APP来进行信号后处理。这样的信号处理的设计可以大大简化检测的复杂度，减少噪声的干扰，还提高了信号传输的速度。

本发明解决的一个关键问题是：本发明采用无线网络进行血氧饱和度检测，解决了传统有线设备限制了病人行动自由的弊端，减轻医院的负担。通过CC2541自带12位ADC端口提高了整体的检测精度。医生可以通过手机上的APP软件，实时查看病人的有关血氧和脉搏检测信息，整个过程使用起来更加方便灵活，更加适应未来医疗监护信息化的趋势。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的原理框图；

图2为本发明蓝牙无线数据传输流程图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术路线、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图1，图1是本发明的原理框图。基于BLE蓝牙技术的无线指夹式血氧仪是以CC2541芯片作为MCU。本发明的设计主要由光源驱动电路、光电接收电路、滤波及放大电路、CC2541收发模块组成。采用低功耗CC2541模块将采集到的红光和红外光信号实现12位ADC转换，通过符合IEEE标准的BLE蓝牙4.0无线射频收发模块进行可靠的无线传输；应用模糊熵滤波消除信号噪声；用线性拟合法去除基线漂移；最后通过深度学习法进行特征识别，计算出准确的血氧饱和度值和脉搏值，并利用蓝牙与手机连接，并通过手机APP远程读取血氧饱和度值和实时脉搏数据。

参见图2，为本发明蓝牙无线数据传输流程图，包括以下步骤：

步骤S1，***初始化

（1）设备通信状态初始化

设备的通信状态分为数据传输和空闲两种状态，在初始化完成后，设备将进入空闲状态；

（2）蓝牙初始化

数据传输通过蓝牙进行，需要对蓝牙进行初始化标定；

（3）射频电路初始化

射频电路需要进行初始化，以满足无线传输工作要求；

步骤S2，选择信道

信道选择的完成是通过一个特殊的函数以及一个特殊的变量来完成的，一般会自动在1信号~11信号之间自动切换，以选择当前最空闲的那条信道；

步骤S3，选择通信模式

这一具体的步骤是依旧是依赖于上述的那个特殊的函数，只不过变量成了局部变量，通过局部变量得到赋值而实现的。

步骤S3-T，TX模式

（1）选择发射增益

根据上面的叙述，很显然选择输出功率是首要任务，在用setTXgain进行各种寄存器的配对之前，首先用到了OutputGain;

（2）数据打标发送;

（3）发送完成;

步骤S3-R，RX模式

（1）选择接收功率

根据上面的叙述，很显然选择合适的接收增益是首要任务，在用setRXpower进行各种寄存器的配对之前，首先用到了Inputpower;

（2）数据接收;

（3）去除标签;

（4）接收完成;

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种基于BLE蓝牙技术的无线指夹式血氧仪，由光源驱动电路、光电接收电路、 滤波及放大电路、CC2541收发模块组成；其特征在于所述的一种基于BLE蓝牙技术的无线指夹式血氧仪是以CC2541芯片来作为MCU。

2.根据权利要求1所述的一种基于BLE蓝牙技术的无线指夹式血氧仪，其特征在于所述的光源接收电路是交替发光来采集两路脉搏波信号的。

3.根据权利要求1所述的一种基于BLE蓝牙技术的无线指夹式血氧仪，其特征在于所述的光源驱动电路是通过集成电路实现低噪音光源信号输出。

4.根据权利要求1所述的一种基于BLE蓝牙技术的无线指夹式血氧仪，其特征在于所述的滤波及放大电路是通过模糊熵滤波算法实现采集信号的噪声滤波处理，并通过放大电路对其进行低噪声放大。

5.根据权利要求1所述的一种基于BLE蓝牙技术的无线指夹式血氧仪，其特征在于所述的无线是指通过无线链路及无线网卡接收CC2541传输过来的采集信号，并通过手机APP的专用程序还原输出。

6.根据权利要求2所述的一种基于BLE蓝牙技术的无线指夹式血氧仪，其特征在于所述的硬件部分不会产生噪声。

7.根据权利要求4所述的一种基于BLE蓝牙技术的无线指夹式血氧仪，其特征在于所述的模糊熵滤波是一种软件技术，通过嵌入式***实现滤波功能。