CN111813020A - 一种可替换探头的便携式医疗检测仪及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可替换探头的便携式医疗检测仪及控制方法，该便携式医疗检测仪包括检测主机和探头，所述探头与检测主机可拆卸的连接；所述探头设有探头连接数据接口，所述检测主机设有与探头连接数据接口匹配的主机连接数据接口；所述检测主机包括显示屏、按键、电源模块和主控模块，所述显示屏、按键、电源模块分别与主控模块连接；所述探头包括信号发射模块、信号接收模块、探头识别电路；所述信号发射模块、信号接收模块、探头识别电路分别通过探头连接数据接口、主机连接数据接口的对接实现与检测主机的主控模块、电源模块的电连接。采用本发明的技术方案，探头和主机可拆卸的连接，主机可连接不同的探头，实现一机多用，节省了资源。

Description

一种可替换探头的便携式医疗检测仪及其控制方法

技术领域

本发明属于医疗检测设备技术领域，尤其涉及一种可替换探头的便携式医疗检测仪及其控制方法。

背景技术

近年来，我国家用电子医疗仪器越来越普及，每个家庭都会购买多种检测医疗设备，比如体温测量、黄疸测量、心率计、血氧仪等等，而目前这些设备的都是采用一体化设计，探测头与主体不可分离，一机一种功能。而且象黄疸仪，只有新生儿才使用，使用时间很短，这样既浪费资源，增加购买支出，又占用家庭空间，还增加设备维护成本。另外，未来大量的这种一体化涉及的检测仪，只要出现故障，一般需要整个更换，浪费资源，回收设备故障也需要成本，设备丢弃后易成为电子垃圾污染环境。

发明内容

针对以上技术问题，本发明公开了一种可替换探头的便携式医疗检测仪及其控制方法，探头与主体可分离，可以根据需要拆卸、更换探头，进一步可以一个主机配不同的探头，节约了资源，又不占地，使用更加方便。

对此，本发明采用的技术方案为：

一种可替换探头的便携式医疗检测仪，其包括检测主机和探头，所述探头与检测主机可拆卸的连接；

所述探头设有探头连接数据接口，所述检测主机设有与探头连接数据接口匹配的主机连接数据接口；

所述检测主机包括显示屏、按键、电源模块和主控模块，所述显示屏、按键、电源模块分别与主控模块连接；

所述探头包括信号发射模块、信号接收模块、探头识别电路；

所述信号发射模块、信号接收模块、探头识别电路分别通过探头连接数据接口、主机连接数据接口的对接实现与检测主机的主控模块、电源模块的电连接。进一步的，所述信号发射模块、信号接收模块、探头识别电路分别通过探头连接数据接口、主机连接数据接口的对接实现与检测主机的主控模块的电连接；所述信号发射模块、探头识别电路通过探头连接数据接口、主机连接数据接口的对接实现与检测主机的电源模块的电连接。所述主控模块包含不同探头的检测功能流程的程序。

采用此技术方案，将探头与主机进行分离设计，探头完成信号检测与反馈的功能，主机完成信号控制和信号处理的功能，实现一个主机可以配置多种功能探头，由检测主机端提供电源，可以完成多种检测功能。

作为本发明的进一步改进，所述探头包括信号发射控制模块，所述信号发射模块与信号发射控制模块电连接，所述信号发射控制模块通过探头连接数据接口与主机连接数据接口的对接，实现与检测主机的主控模块、电源模块的电连接。

作为本发明的进一步改进，所述探头连接数据接口包括信号输出电极、信号发射控制信号电极、探头类型识别信号电极和电源信号电极，所述主机连接数据接口包括接收信号端、控制信号端、探头类型识别信号端、电源信号输出端，所述信号输出电极、信号发射控制信号电极、探头类型识别信号电极和电源信号电极分别与接收信号端、控制信号端、探头类型识别信号端、电源信号输出端位置对应。

作为本发明的进一步改进，所述信号接收模块通过前端放大电路与信号输出电极连接；所述接收信号端通过主机端放大电路与主控模块连接。

作为本发明的进一步改进，所述探头包括但不限于额温枪探头、耳温枪探头、黄疸仪探头、心率计探头和血氧仪探头。

作为本发明的进一步改进，所述主控模块包括依次连接的AD采样模块、数据前处理模块、数据运算模块和结果输出模块，所述结果输出模块与显示屏电连接；所述信号接收模块通过前端放大电路、主机端放大电路与AD采样模块电连接。

作为本发明的进一步改进，当所述探头为黄疸仪探头时，所述探头的信号发射控制模块包含恒流源电路，所述电源信号电极通过恒流源电路与信号发射模块连接；当所述探头为心率计探头或血氧仪探头时，所述探头的信号发射控制模块包含功率mosfet开关电路，所述电源信号电极通过功率mosfet开关电路与信号发射模块连接。

作为本发明的进一步改进，所述检测主机包括通讯模块，所述通讯模块与主控模块连接；进一步的，所述通讯模块为蓝牙模块、WIFI模块。采用此技术方案，可以将数据上传至手机APP和后台服务器，能更好的分析和利用数据。

作为本发明的进一步改进，所述电源模块包括电池、升压电路和稳压电路，所述电池通过升压电路和稳压电路与主控模块、电源输出端电连接。电源模块即给检测主机端的主控模块和各模块供电，同时也给探头供电。进一步的，所述电池可为碱性电池或锂离子电池，当为锂离子电池时，所述电源电路还包括充放电管理电路。

作为本发明的进一步改进，所述探头连接数据接口和主机连接数据接口通过排针连接。

作为本发明的进一步改进，所述检测主机设有与主机连接电极连接的排针，所述探头设有与排针结构匹配的排针插槽。或者，所述探头设有与探头连接电极连接的排针，所述检测主机设有与排针结构匹配的排针插槽。进一步的，所述排针为8PIN（4*2）排针。

作为本发明的进一步改进，所述按键包括开关机按键、左翻页按键和右翻页按键。

作为本发明的进一步改进，所述主控模块包括MSP430或STM32单片机，主要功能包括数据运算、ADC采样转换、数据保存、显示驱动、实时钟、中断输入等。

作为本发明的进一步改进，所述探头通过磁铁或卡扣与检测主机可拆卸的连接。

本发明还公开了一种可替换探头的便携式医疗检测仪的控制方法，其包括：

探头与检测主机连接后，所述检测主机开机，根据探头识别电路反馈的信号识别探头的类型，如未识别探头，检测主机关机；

如识别探头成功，显示识别结果，并开始检测按键的操作信号，如检测到按键操作，即完成相应的功能（测量、查询、设置等），当检测到测量按键信号时，按照识别到的探头类型执行相应的检测功能流程，将检测结果显示在显示屏上，并将检测结果进行存储。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

采用本发明的技术方案，将探头和主机两部分的功能分离设计，实现探头可替换，而且一个主机可以配置多种功能探头，完成多种检测功能，实现一机多用，节省了用户购买成本，节约社会资源，节约空间，有利于各种家用医疗产品的推广普及。

附图说明

图1是本发明一种可替换探头的便携式医疗检测仪的电路连接框图。

图2是本发明一种可替换探头的便携式医疗检测仪的安装额温枪探头的结构示意图。

图3是本发明一种可替换探头的便携式医疗检测仪的安装黄疸探头的结构示意图。

图4是本发明一种可替换探头的便携式医疗检测仪的血氧探头的电路图。

图5是本发明一种可替换探头的便携式医疗检测仪的检测主机的电路图。

图6是本发明一种可替换探头的便携式医疗检测仪的主控模块的功能框图。

图7是本发明一种可替换探头的便携式医疗检测仪的控制方法的流程图。

图8是本发明一种可替换探头的便携式医疗检测仪的控制方法的检测流程图。

附图标记包括：

1-检测主机，2-按键，3-显示屏，4-额温枪探头，5-黄疸探头。

具体实施方式

下面对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明。

如图1~图3所示，一种可替换探头的便携式医疗检测仪，实现多个探头共用同一个主机，其包括检测主机1和探头，所述探头与检测主机1通过磁铁或卡扣可拆卸的连接，检测主机1通过识别探头类型来切换成相应的功能模式，实现一机多种用途。

所述探头设有探头连接数据接口，所述检测主机设有与探头连接数据接口匹配的主机连接数据接口；所述检测主机包括显示屏3、按键2、电源模块和主控模块，所述显示屏3、按键2、电源模块分别与主控模块连接；所述探头包括信号发射模块、信号接收模块、探头识别电路、信号发射控制模块；所述信号发射模块与信号发射控制模块连接，所述信号发射控制模块、信号接收模块、探头识别电路分别通过探头连接数据接口、主机连接数据接口的对接实现与检测主机的主控模块、电源模块的电连接。具体而言，所述信号发射模块、信号接收模块、探头识别电路分别通过探头连接数据接口、主机连接数据接口的对接实现与检测主机的主控模块的电连接；所述信号发射模块、探头识别电路通过探头连接数据接口、主机连接数据接口的对接实现与检测主机的电源模块的电连接。

当检测主机只用与耳温枪探头、额温枪探头匹配时，探头没有信号发射控制模块，信号发射模块直接与检测主机的主控模块电连接。当检测主机匹配耳温枪探头、额温枪探头、黄疸仪探头、心率计探头、血氧仪探头等多种探头时，黄疸仪探头、心率计探头、血氧仪探头的探头部分有信号发射控制模块，信号发射模块通过信号发射控制模块与检测主机的主控模块电连接。

所述探头连接数据接口包括信号输出电极、信号发射控制信号电极、探头类型识别信号电极和电源信号电极，所述主机连接数据接口包括接收信号端、控制信号端、探头类型识别信号端、电源信号输出端，所述信号输出电极、信号发射控制信号电极、探头类型识别信号电极和电源信号电极分别与接收信号端、控制信号端、探头类型识别信号端、电源信号输出端位置对应。探头端，所述探头识别电路与探头类型识别信号电极电连接，所述信号发射控制模块与信号发射控制信号电极连接，所述信号接收模块通过前端放大电路与信号输出电极连接，所述电源信号电极与探头识别电路、信号发射控制模块电连接。检测主机端，所述接收信号端通过主机端放大电路与主控模块连接，所述控制信号端、探头类型识别信号端与主控模块电连接，所述电源信号输出端与电源模块电连接。

如图6所示，所述主控模块包括以下功能：AD采样、数据前处理、数据运算、结果输出与存储；所述信号接收模块通过前端放大电路、主机端放大电路与AD采样模块电连接。

探头用于生物医疗检测信号的发射和接收功能，以及前端放大电路，并将放大后的信号输出给检测主机；检测主机接收探头的信号，经过放大电路后进行AD采样，采样的数据经过筛选过滤，然后是数据前处理，再经过运算得到测量结果，再进行显示和保存（如图8所示）。上述探头可以为额温枪探头、耳温枪探头、黄疸仪探头、心率计探头或血氧仪探头。

具体而言，探头标识电路可以有很多种方式，最简单的方式可以使用两个电阻串联分压，不同类型的探头采用不一样的电阻组合，输出不同的电压，主控通过测量输出的电压来识别探头类型。

信号发射控制模块，根据不同的信号发射要求，采用不同的控制电路，当所述探头为黄疸仪探头时，所述探头的发射控制模块为恒流源电路，所述电源信号电极通过恒流源电路与信号发射模块连接；当所述探头为心率计探头或血氧仪探头时，所述探头的发射控制模块为功率mosfet开关电路，所述电源信号电极通过功率mosfet开关电路与信号发射模块连接。而耳温枪和额温枪采用的是红外测温方式，没有这部分电路。

信号发射模块，根据探头的功能使用不同的发光器件，发射不同波长的光，比如黄疸仪需要蓝光和绿光LED，血氧仪和心率计需要红光和红外光LED，而耳温枪和额温枪无需发光器件。

信号接收模块也就是传感器，接收光信号转换为电信号，就是光电二极管和光电传感器，根据接收光波长来选择器件，比如黄疸仪选择对蓝光和绿光波长敏感度高的光电二极管，额温枪和耳温枪通过测量耳朵鼓膜或额头的辐射温度，非接触性地实现对人体温度的测量，需要选择对红外波长敏感度高的光电传感器，血氧仪和心率计需要选择对红光和红外光波长敏感度高的光电传感器。

前端放大电路将传感器输出的微量电流信号转换为电压信号进行放大，一般放大倍数在1000倍以上，输出电压0.1V~0.5V，输出给主机端的放大电路。

探头部分与主机部分在结构上通过卡扣或磁吸装置连接，在数据信号通过8PIN（4*2）排针连接，数据信号包括电源、探头类型识别信号、信号发射控制信号、前端放大电路输出信号。作为一种具体的实施例，所述探头连接数据接口和主机连接数据接口通过排针连接。进一步的，所述检测主机设有与主机连接电极连接的排针，所述探头设有与排针结构匹配的排针插槽。或者，所述探头设有与探头连接电极连接的排针，所述检测主机设有与排针结构匹配的排针插槽。

所述电源模块包括电池、升压电路和稳压电路，所述电池通过升压电路和稳压电路与主控模块、电源输出端电连接。电源模块即给检测主机端的主控模块和各模块供电，同时也给探头供电。进一步的，所述电池为碱性电池或锂离子电池，当为锂离子电池时，所述电源电路还包括充放电管理电路。所述按键包括开关机功能按键、上翻页按键和下翻页按键。开关机功能按键用于开关机以及开始测量，上翻页按键和下翻页按键用于存储的历史数据查阅功能。

主机端放大电路，以探头前端放大电路输出信号作为输入，经过放大电路后，输出给主控采样。

进一步的，所述检测主机包括蓝牙BLE模块，所述蓝牙模块与主控模块连接。蓝牙BLE模块（低功耗蓝牙模块），作为可选模块，可将测试数据上传至手机APP或者后台服务器。

所述主控模块包括MSP430或STM32单片机，主要功能包括数据运算、ADC采样转换、数据保存、显示驱动、实时钟、中断输入等。

如图2所示，为主机安装额温枪探头4的结构示意图，如图3所示，为同一个主机安装黄疸探头5的结构示意图。

除此之外，还可以安装血氧探头。作为一种具体的实施例，当安装血氧探头时，血氧探头部分的电路图如图4所示，检测主机的电路图如图5所示。

上述可替换探头的便携式医疗检测仪的控制方法，如图7所示，包括以下步骤：

当探头与检测主机连接后，按下按键，检测主机开机，先进行软件初始化，检测主机根据探头识别电路反馈的信号识别探头的类型，如未识别探头，检测主机关机。

如识别探头成功，显示识别结果，并检测功能按键的信号，如无信号，则检测主机关机。如检测到按键操作，即完成相应的功能（测量、查询、设置等），当检测到测量按键信号时，按照识别到的探头类型执行相应的测试功能流程，比如耳温枪测试流程、额温枪测试流程、黄疸仪测试流程、心率仪测试流程或血氧仪测试流程。将检测结果显示在显示屏上，并将检测结果进行存储。数据存储，主控模块使用统一空间存储所有测试数据，因此在每条数据记录中增加测试时间和数据类型标志，在数据显示时，测试时间、数据类型和数据同时显示。通过按上翻按键和上翻按键，可以查阅原先监测的数据。

其中，测试流程以及算法，是完成测试采样和数据运算的实现过程，各探头功能的测试流程是相对独立，均可以采用现有技术的各类探头的算法。

如图8所示的主控模块测试流程图：

发射控制，是按需求驱动信号发射动作，发出光信号，额温枪和耳温枪没有这个过程，黄疸仪需要蓝光和绿光相间发射9组，心率计和血氧仪不是单次测量而是持续循环测量，因此需要驱动红光和红外光持续定时循环发射。

信号发射光照射测试对象后，经过皮肤的吸收与反射后，有一部分被传感器接收到，经过光电转换，和放大电路后，信号作为AD采样的输入。

AD采样和发射控制是对应的，各种功能的采样过程也不尽相同，额温枪和耳温枪直接转化皮肤发出的红外信号进行采样，而黄疸仪、心率计和血氧仪则是一次信号发射一次采样。

数据前处理，根据采样得到的数据，先进行数据过滤，剔除异常数据，然后再进行均值、中值、中位数等数据的预处理计算。

数据运算，是把前处理得到数据作为输入，通过特定的算法公式，计算出测量结果。

最后一步是将结果数据保存，然后显示。

采用本实施例的技术方案，通过分析已有额温枪、黄疸仪、心率计耳温枪、血氧仪等产品的内部结构，将这些产品的整机功能拆分为两部分：探头和主机，其中探头部分的功能定义为信号探测和前端放大，主机部分的功能定义为数据采集、运算处理、结果显示、控制操作。实现了一台主机，通过配置多种功能探头，完成额温、黄疸、心率、血氧、耳温等多种检测功能。一机多用，节省用户购买成本，节约社会资源，节约空间，有利于各种家用医疗产品 的推广普及。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种可替换探头的便携式医疗检测仪，其特征在于：其包括检测主机和探头，所述探头与检测主机可拆卸的连接；

所述探头设有探头连接数据接口，所述检测主机设有与探头连接数据接口匹配的主机连接数据接口；

所述检测主机包括显示屏、按键、电源模块和主控模块，所述显示屏、按键、电源模块分别与主控模块连接；

所述探头包括信号发射模块、信号接收模块、探头识别电路；

所述信号发射模块、信号接收模块、探头识别电路分别通过探头连接数据接口、主机连接数据接口的对接实现与检测主机的主控模块的电连接；所述信号发射模块、探头识别电路通过探头连接数据接口、主机连接数据接口的对接实现与检测主机的电源模块的电连接；

所述主控模块包含不同探头的检测功能流程的程序。

2.根据权利要求1所述的可替换探头的便携式医疗检测仪，其特征在于：所述探头包括信号发射控制模块，所述信号发射模块与信号发射控制模块电连接，所述信号发射控制模块通过探头连接数据接口与主机连接数据接口的对接，实现与检测主机的主控模块、电源模块的电连接。

3.根据权利要求2所述的可替换探头的便携式医疗检测仪，其特征在于：所述探头连接数据接口包括信号输出电极、信号发射控制信号电极、探头类型识别信号电极和电源信号电极，所述主机连接数据接口包括接收信号端、控制信号端、探头类型识别信号端、电源信号输出端，所述信号输出电极、信号发射控制信号电极、探头类型识别信号电极和电源信号电极分别与接收信号端、控制信号端、探头类型识别信号端、电源信号输出端位置对应。

4.根据权利要求3所述的可替换探头的便携式医疗检测仪，其特征在于：所述信号接收模块通过前端放大电路与信号输出电极连接；所述接收信号端通过主机端放大电路与主控模块连接。

5.根据权利要求4所述的可替换探头的便携式医疗检测仪，其特征在于：

所述主控模块包括依次连接的AD采样模块、数据前处理模块、数据运算模块和结果输出模块，所述结果输出模块与显示屏电连接；

所述信号接收模块通过前端放大电路、主机端放大电路与AD采样模块电连接。

6.根据权利要求5所述的可替换探头的便携式医疗检测仪，其特征在于：所述探头包括额温枪探头、耳温枪探头、黄疸仪探头、心率计探头和血氧仪探头；

当所述探头为黄疸仪探头时，所述探头的信号发射控制模块包含恒流源电路，所述电源信号电极通过恒流源电路与信号发射模块连接；

当所述探头为心率计探头或血氧仪探头时，所述探头的信号发射控制模块包含功率mosfet开关电路，所述电源信号电极通过功率mosfet开关电路与信号发射模块连接。

7.根据权利要求1~6任意一项所述的可替换探头的便携式医疗检测仪，其特征在于：所述检测主机包括通讯模块，所述通讯模块与主控模块连接；所述电源模块包括电池、升压电路和稳压电路，所述电池通过升压电路和稳压电路与主控模块、电源输出端电连接。

8.根据权利要求7所述的可替换探头的便携式医疗检测仪，其特征在于：所述通讯模块为蓝牙模块、WIFI模块；所述探头连接数据接口和主机连接数据接口通过排针连接。

9.根据权利要求1~6任意一项所述的可替换探头的便携式医疗检测仪，其特征在于，所述探头通过磁铁或卡扣与检测主机可拆卸的连接。

10.一种可替换探头的便携式医疗检测仪的控制方法，其特征在于，其包括：

探头与检测主机连接后，所述检测主机开机，根据探头识别电路反馈的信号识别探头的类型，如未识别探头，检测主机关机；

如识别探头成功，显示识别结果，并检测按键的信号，如检测到有测量信号，按照识别到的探头类型执行相应的检测功能流程，将检测结果显示在显示屏上，并将检测结果进行存储。

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