一種無(wú)線(xiàn)多模電子血壓計(jì)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種無(wú)線(xiàn)多模電子血壓計(jì)，它由袖帶、氣管、血壓計(jì)、托架、智能終端組成，袖帶和血壓計(jì)通過(guò)氣管連接，托架托住血壓計(jì)，血壓計(jì)和智能終端通過(guò)NFC和藍(lán)牙接通。本發(fā)明的效果是：（1）以SoC技術(shù)將血壓計(jì)進(jìn)一步小型化，更適合于可穿戴式應(yīng)用場(chǎng)景；（2）以低成本同時(shí)實(shí)現(xiàn)單次血壓測(cè)量和動(dòng)態(tài)血壓測(cè)量功能；（3）為可穿戴式應(yīng)用場(chǎng)景提供了除血壓測(cè)量以外額外的人體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)測(cè)量，增加了檢測(cè)數(shù)據(jù)，增加了血壓數(shù)據(jù)的分析維度。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種無(wú)線(xiàn)多模電子血壓計(jì)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種血壓計(jì)，尤其涉及一種無(wú)線(xiàn)多模電子血壓計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的電子血壓計(jì)是一種功能單一，數(shù)據(jù)封閉的基礎(chǔ)醫(yī)療電子設(shè)備。依據(jù)血壓測(cè)量模式，可以分為手動(dòng)測(cè)量與動(dòng)態(tài)測(cè)量?jī)煞N規(guī)格。電子血壓計(jì)屬于混合信號(hào)處理電子儀器，對(duì)血壓信號(hào)的采集需要相應(yīng)的數(shù)模轉(zhuǎn)換，放大器，濾波電路，和微控制器進(jìn)行組合，設(shè)計(jì)復(fù)雜，穩(wěn)定性保證比較困難。低成本的血壓計(jì)一般只支持手動(dòng)單次操作功能，即每次測(cè)量需要外部按鍵觸發(fā)相應(yīng)的響應(yīng)，不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)周期測(cè)量以及動(dòng)態(tài)血壓測(cè)量功能。另外，目前的血壓計(jì)缺乏靈活的數(shù)據(jù)接口，無(wú)法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸功能，因而無(wú)法和使用者其他生理數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)融合和聯(lián)合分析 ，大大地降低了血壓測(cè)量數(shù)據(jù)的使用價(jià)值。綜上所述，傳統(tǒng)的電子血壓計(jì)在硬件設(shè)計(jì)上測(cè)量功能單一，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，穩(wěn)定性較難控制，通常需要集成多個(gè)器件，體積較大，很難實(shí)現(xiàn)可穿戴化。而血壓計(jì)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(yuǎn)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]本發(fā)明的目的在于提供一種無(wú)線(xiàn)多模電子血壓計(jì)，具備N(xiāo)FC與藍(lán)牙雙模通信功能，能夠?qū)θ梭w運(yùn)動(dòng)與血壓進(jìn)行聯(lián)合檢測(cè)與分析，支持手動(dòng)單次測(cè)量與動(dòng)態(tài)測(cè)量?jī)煞N工作模式。
[0004]本發(fā)明是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它由袖帶、氣管、血壓計(jì)、托架、智能終端組成，其特征是:袖帶和血壓計(jì)通過(guò)氣管連接，托架托住血壓計(jì)，血壓計(jì)和智能終端通過(guò)NFC和藍(lán)牙接通。
[0005]本發(fā)明也可由袖帶、血壓計(jì)、智能終端組成，其特征是:袖帶和血壓計(jì)連接一起，血壓計(jì)和智能終端通過(guò)藍(lán)牙連通。
[0006]本發(fā)明所述佩戴方式包括分離式和穿戴式二種。
[0007]本發(fā)明所述采用上臂式示波法進(jìn)行血壓測(cè)量。
[0008]本發(fā)明所述無(wú)線(xiàn)血壓計(jì)硬件系統(tǒng)由以下部件所組成:氣泵、氣泵驅(qū)動(dòng)電路、電磁泄氣閥、泄氣閥驅(qū)動(dòng)電路、氣壓傳感器、數(shù)模轉(zhuǎn)換(ADC)與微控制器(MCU)模塊、基準(zhǔn)電壓模塊、主控微控制器、加速度計(jì)傳感模塊、藍(lán)牙通信模塊、近場(chǎng)通信(NFC)模塊、音頻輸出模塊與揚(yáng)聲器、FLASH存儲(chǔ)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(zhǔn)電壓模塊連接氣壓傳感器與加速度計(jì)傳感模塊，氣壓傳感器連接數(shù)模轉(zhuǎn)換與微控制器模塊，數(shù)模轉(zhuǎn)換與微控制器模塊分別連接氣泵驅(qū)動(dòng)電路、泄氣閥驅(qū)動(dòng)電路和主控微控制器，氣泵驅(qū)動(dòng)電路連接氣泵，泄氣閥驅(qū)動(dòng)電路連接電磁泄氣閥，主控微控制器分別連接加速度計(jì)傳感模塊、藍(lán)牙通信模塊、近場(chǎng)通信模塊、音頻輸出模塊與揚(yáng)聲器、FLASH存儲(chǔ)器、按鍵組和發(fā)光二極管組，電池模組P15與多電平電源電路P14通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)直接連接，多電平電源電路P14與數(shù)模轉(zhuǎn)換與微控制器模塊P6，主控制微控制器P8，基準(zhǔn)電壓模塊P7連接。
[0009]各部件功能如下:氣泵用于向袖帶送氣，形成氣壓；氣泵驅(qū)動(dòng)電路基于數(shù)模轉(zhuǎn)換與微控制器模塊輸出的控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)氣泵；電磁泄氣閥用于袖帶氣壓控制和測(cè)量結(jié)束之后的快速泄氣；泄氣閥驅(qū)動(dòng)電路基于數(shù)模轉(zhuǎn)換與微控制器模塊輸出的控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)電磁泄氣閥；氣壓傳感器用于將氣壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號(hào)；數(shù)模轉(zhuǎn)換與微控制器模塊用于將數(shù)模轉(zhuǎn)換與微控制器模塊產(chǎn)生的模擬信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，進(jìn)而利用微處理器進(jìn)行信號(hào)放大，濾波，和血壓檢測(cè)算法實(shí)現(xiàn)，并上傳結(jié)果至主控微控制器；基準(zhǔn)電壓模塊用于提供氣壓傳感器、數(shù)模轉(zhuǎn)換與微控制器模塊以及其他需要基準(zhǔn)電壓參考的部件；主控微控制器為中央控制部件，用于對(duì)其他相關(guān)部件進(jìn)行控制與通信，特別地，通過(guò)藍(lán)牙通信模塊、近場(chǎng)通信模塊實(shí)現(xiàn)與外部設(shè)備通信，并基于應(yīng)用層協(xié)議實(shí)現(xiàn)外部設(shè)備對(duì)無(wú)線(xiàn)血壓計(jì)的控制，維護(hù)，數(shù)據(jù)讀寫(xiě)功能；加速度計(jì)傳感模塊用于檢測(cè)人體運(yùn)動(dòng)信息并上傳至主控微控制器；藍(lán)牙通信模塊用于通過(guò)藍(lán)牙2.0,4.0，或4.1通信協(xié)議與外部設(shè)備進(jìn)行通信；近場(chǎng)通信模塊用于通過(guò)NFC與外部設(shè)備進(jìn)行通信；音頻輸出模塊與揚(yáng)聲器用于輸出提示音頻；FLASH存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)血壓計(jì)固件程序，血壓計(jì)狀態(tài)數(shù)據(jù)，測(cè)量數(shù)據(jù)，和用于音頻輸出模塊與揚(yáng)聲器的音頻數(shù)據(jù)；多電平電源電路用于將電池模組的電壓轉(zhuǎn)換為適應(yīng)無(wú)線(xiàn)血壓計(jì)各部件的工作電壓；電池模組用于供電；按鍵組用于通過(guò)外部中斷對(duì)主控微控制器輸入外部按鍵動(dòng)作，控制無(wú)線(xiàn)血壓計(jì)的工作模式；發(fā)光二極管用于顯示當(dāng)前無(wú)線(xiàn)血壓計(jì)的工作狀態(tài)。
[0010]本發(fā)明所述血壓采集主要部分由袖帶、氣泵、泄氣閥、氣壓傳感器、氣管和數(shù)模轉(zhuǎn)換與微控制器模塊組成，其特征是:袖帶、氣泵、泄氣閥、氣壓傳感器通過(guò)氣管相互連接，氣泵、泄氣閥和壓力傳感器與數(shù)模轉(zhuǎn)換與微控制器模塊連通。
[0011]本發(fā)明所述血壓測(cè)量部分設(shè)計(jì)如下:通過(guò)高分辨率數(shù)模轉(zhuǎn)換器配合主控微控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)采集的氣壓信號(hào)進(jìn)行數(shù)字處理與血壓檢測(cè)功能，在數(shù)模轉(zhuǎn)換與微控制器模塊中，通過(guò)高分辨率數(shù)模轉(zhuǎn)換器和其內(nèi)置可編程增益放大功能，提高對(duì)氣壓信號(hào)的分辨率，從而在轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)的低位辨別脈搏波小信號(hào)成分，實(shí)現(xiàn)對(duì)脈搏波信號(hào)的直接提取；同時(shí)，通過(guò)主控微控制器與數(shù)模轉(zhuǎn)換器聯(lián)合控制，對(duì)氣壓信號(hào)進(jìn)行過(guò)采樣，用以實(shí)現(xiàn)對(duì)采樣信號(hào)的數(shù)字濾波功能；本設(shè)計(jì)基于片上集成系統(tǒng)(SoC)，不需要外置信號(hào)放大器，濾波器等分立器件，可大大減小電路板面積，簡(jiǎn)化系統(tǒng)復(fù)雜度，并提高硬件的穩(wěn)定性。
[0012]本發(fā)明所述的主控微控制器設(shè)計(jì)如下:主控微控制器通過(guò)串行數(shù)據(jù)接口與通用輸入輸出口(GPIO)實(shí)現(xiàn)對(duì)其他`相關(guān)部件的通信，中斷控制，以及外部中斷響應(yīng)。
[0013]本發(fā)明所述的主控微控制器實(shí)現(xiàn)的具體功能包括:
(I)通過(guò)串行數(shù)據(jù)接口與GPIO實(shí)現(xiàn)對(duì)血壓測(cè)量模塊數(shù)模轉(zhuǎn)換與微控制器模塊和加速度計(jì)傳感模塊的數(shù)據(jù)采集，模塊控制，片選，使能，外部中斷響應(yīng)；(2)基于微控制器片上或外置時(shí)鐘(RTC)功能同步數(shù)模轉(zhuǎn)換與微控制器模塊與加速度計(jì)傳感模塊的數(shù)據(jù)采集，并通過(guò)預(yù)設(shè)時(shí)間表定時(shí)啟動(dòng)以上兩個(gè)部件的測(cè)量動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)血壓測(cè)量和人體運(yùn)動(dòng)檢測(cè)功能；(3)通過(guò)對(duì)應(yīng)的接口從外部FLASH存儲(chǔ)器中讀取固件程序，存儲(chǔ)采集的數(shù)據(jù)，以及存儲(chǔ)其他的數(shù)據(jù)文件；(4)通過(guò)串行數(shù)據(jù)接口與GPIO實(shí)現(xiàn)對(duì)藍(lán)牙通信模塊與近場(chǎng)通信模塊的數(shù)據(jù)通信與工作狀態(tài)控制；(5)基于應(yīng)用層協(xié)議，通過(guò)藍(lán)牙通信模塊與近場(chǎng)通信模塊，實(shí)現(xiàn)與外部設(shè)備通信，以及外部設(shè)備對(duì)血壓計(jì)的遠(yuǎn)程控制和維護(hù)的功能；(6)通過(guò)GPIO實(shí)現(xiàn)對(duì)來(lái)自按鍵組的外部中斷輸入事件進(jìn)行響應(yīng)和輸出設(shè)備工作狀態(tài)至發(fā)光二極管組顯示；(7)通過(guò)對(duì)電池電壓檢測(cè)進(jìn)行自動(dòng)休眠和數(shù)據(jù)保護(hù)。
[0014]本發(fā)明所述單次血壓與動(dòng)態(tài)血壓測(cè)量設(shè)計(jì)如下:血壓計(jì)支持兩種血壓測(cè)量模式；單次血壓測(cè)量通過(guò)主控微控制器響應(yīng)來(lái)自按鍵組按鍵組的外部中斷事件，進(jìn)而通過(guò)串行數(shù)據(jù)接口與GPIO啟動(dòng)數(shù)模轉(zhuǎn)換與微控制器模塊測(cè)量功能，對(duì)數(shù)模轉(zhuǎn)換與微控制器模塊實(shí)現(xiàn)控制和數(shù)據(jù)讀寫(xiě)，從而實(shí)現(xiàn)手動(dòng)測(cè)量；動(dòng)態(tài)血壓測(cè)量通過(guò)I主控微控制器按照預(yù)設(shè)時(shí)間表和其RTC計(jì)時(shí)功能，定時(shí)啟動(dòng)數(shù)模轉(zhuǎn)換與微控制器模塊測(cè)量功能，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量。
[0015]本發(fā)明所述的人體運(yùn)動(dòng)檢測(cè)設(shè)計(jì)如下:通過(guò)加速度計(jì)傳感模塊部件實(shí)現(xiàn)對(duì)人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)測(cè)量；加速度計(jì)傳感模塊主要由加速度計(jì)芯片和可選的微處理器構(gòu)成，由主控微控制器通過(guò)串行數(shù)據(jù)接口與GPIO進(jìn)行控制與數(shù)據(jù)通信；根據(jù)血壓計(jì)的機(jī)械結(jié)構(gòu)與佩戴位置，將加速度計(jì)在不同方向的加速度量投射至垂直，水平，法向三個(gè)方向，通過(guò)應(yīng)用層軟件算法得出對(duì)應(yīng)的人體運(yùn)動(dòng)模式，運(yùn)動(dòng)幅度，與運(yùn)動(dòng)時(shí)長(zhǎng)；通過(guò)片上或外置RTC模塊，主控微控制器可以同步來(lái)自加速度計(jì)傳感模塊的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)與來(lái)自數(shù)模轉(zhuǎn)換與微控制器模塊的血壓數(shù)據(jù)，從而提供人體血壓與運(yùn)動(dòng)的聯(lián)合檢測(cè)與分析功能；進(jìn)一步地，在驅(qū)動(dòng)層上，主控微控制器可以通過(guò)預(yù)設(shè)參數(shù)，對(duì)加速度計(jì)傳感模塊實(shí)現(xiàn)不同動(dòng)態(tài)測(cè)量模式，如對(duì)白天與夜晚采用不同周期的動(dòng)態(tài)測(cè)量；依據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合，加速度計(jì)傳感模塊測(cè)量時(shí)間周期允許與數(shù)模轉(zhuǎn)換與微控制器模塊不同。
[0016]本發(fā)明所述通信功能設(shè)計(jì)如下:血壓計(jì)同時(shí)支持藍(lán)牙與NFC兩種無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)與外部設(shè)備的數(shù)據(jù)交換，狀態(tài)查詢(xún)，并實(shí)現(xiàn)外部設(shè)備對(duì)血壓計(jì)固件與維護(hù)與更新，和無(wú)線(xiàn)控制功能。其中，藍(lán)牙通信通過(guò)藍(lán)牙通信模塊實(shí)現(xiàn)，NFC通信通過(guò)近場(chǎng)通信模塊實(shí)現(xiàn)；主控微控制器通過(guò)串行數(shù)據(jù)接口與GPIO對(duì)以上兩個(gè)部件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信與控制。兩種通信模式均可用于外部設(shè)備對(duì)血壓計(jì)數(shù)據(jù)讀寫(xiě)，設(shè)備狀態(tài)維護(hù)，和無(wú)線(xiàn)控制。特別的，藍(lán)牙與NFC通信分別應(yīng)用于以下三種特殊場(chǎng)景:
(I)動(dòng)態(tài)血壓測(cè)量模式下，藍(lán)牙通信實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)傳輸測(cè)量數(shù)據(jù)至外部手持設(shè)備；(2)在近距離場(chǎng)景下，NFC實(shí)現(xiàn)外部設(shè)備對(duì)血壓計(jì)測(cè)量數(shù)據(jù)與設(shè)備狀態(tài)的快速讀寫(xiě)；(3)在非穿戴式應(yīng)用場(chǎng)合中，如門(mén)診，體檢機(jī)構(gòu)，NFC實(shí)現(xiàn)血壓計(jì)與外部接入設(shè)備的快速對(duì)接，和物理安全的數(shù)據(jù)交換。
[0017]另外，血壓計(jì)與`外部設(shè)備的各種操作均基于應(yīng)用層協(xié)議設(shè)計(jì)，并可以通過(guò)外部設(shè)備將其他信息數(shù)據(jù)與血壓，運(yùn)動(dòng)測(cè)量數(shù)據(jù)的綁定，包括但不局限于以下數(shù)據(jù)類(lèi)型:
(I)用戶(hù)身份信息；(2)外部傳感器數(shù)據(jù)，包括但不局限于，心電，血糖，血氧，呼吸，腦電，肌電；(3)用戶(hù)位置信息；(4)公共數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)，包括但不局限于，環(huán)境數(shù)據(jù)，氣候數(shù)據(jù)，社會(huì)行為數(shù)據(jù)。
[0018]本發(fā)明所述按鍵功能設(shè)計(jì)如下:血壓計(jì)外部設(shè)有一組3個(gè)以上按鍵，即按鍵組部件，通過(guò)3個(gè)以上GPIO接入主控微控制器；按鍵用于控制設(shè)備的工作狀態(tài)，工作模式，與通信模式，具體如下:
(I)主控按鍵:長(zhǎng)按動(dòng)作，即按下按鍵停留一定時(shí)長(zhǎng)以上，用于控制設(shè)備在休眠狀態(tài)和工作狀態(tài)切換，短按動(dòng)作，即按下按鍵立即松開(kāi)，用于啟動(dòng)與終止單次血壓測(cè)量；(2)通信按鍵:長(zhǎng)按動(dòng)作，同上，用于控制藍(lán)牙通信模塊的啟動(dòng)與關(guān)閉，保留短按動(dòng)作功能:(3)工作模式按鍵:長(zhǎng)按動(dòng)作，同上，用于控制設(shè)備在單次測(cè)量與周期測(cè)量模式之間切換，保留短按動(dòng)作功能；對(duì)應(yīng)地，主控微控制器通過(guò)GPIO驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管組中不同LED，用于顯示當(dāng)前工作狀態(tài)和按鍵響應(yīng)。
[0019]本發(fā)明所述系統(tǒng)工作邏輯設(shè)計(jì)如下:(I)設(shè)備上電之后，主控微控制器通過(guò)對(duì)電池電壓判斷當(dāng)前電池電量是否充足，即支持一次以上血壓測(cè)量。如是，則轉(zhuǎn)入休眠模式，等待主控按鍵長(zhǎng)按動(dòng)作；如否，設(shè)備向FLASH存儲(chǔ)器寫(xiě)入當(dāng)前時(shí)間，設(shè)備電壓信息，設(shè)備其他狀態(tài)信息，進(jìn)入關(guān)機(jī)模式。關(guān)機(jī)模式下，除時(shí)鐘模塊，設(shè)備不響應(yīng)外部按鍵控制。
[0020](2)通過(guò)預(yù)設(shè)的周期定時(shí)重復(fù)步驟。
[0021](3)當(dāng)主控按鍵按下，向主控制器發(fā)送外部中斷，設(shè)備進(jìn)入工作模式，等待A秒，判斷主控按鍵是否仍然按下，如果否，則認(rèn)為未產(chǎn)生主控按鍵長(zhǎng)按動(dòng)作，設(shè)備轉(zhuǎn)入休眠模式；如果是，則保持工作模式，初始化設(shè)備，向發(fā)光二極管組輸出響應(yīng)狀態(tài)，提示用戶(hù)松開(kāi)主控按鍵。
[0022](4)設(shè)備檢查當(dāng)前工作模式，如設(shè)置為動(dòng)態(tài)測(cè)量，則轉(zhuǎn)入周期測(cè)量模式；如設(shè)置為單次測(cè)量，則轉(zhuǎn)入單次測(cè)量模式。
[0023](5)周期測(cè)量模式下，主控制器首先檢查電池電壓，判斷當(dāng)前電量是否允許一次以上的血壓測(cè)量和相應(yīng)的人體運(yùn)動(dòng)測(cè)量。如果否，則設(shè)備自動(dòng)轉(zhuǎn)入休眠模式。如果是，根據(jù)RTC時(shí)間基準(zhǔn)，按照預(yù)設(shè)時(shí)間周期控制數(shù)模轉(zhuǎn)換與微控制器模塊獲得血壓測(cè)量數(shù)據(jù)，與控制加速度計(jì)傳感模塊獲得人體運(yùn)動(dòng)測(cè)量數(shù)據(jù)。主控微控制器聯(lián)合記錄來(lái)自對(duì)應(yīng)部件的血壓測(cè)量數(shù)據(jù)，運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，與對(duì)應(yīng)的時(shí)間基準(zhǔn)，并向FLASH存儲(chǔ)器存儲(chǔ)。工作期間，主控微控制器通過(guò)音頻輸出模塊與揚(yáng)聲器輸出 相應(yīng)的音頻提示。本步驟重復(fù)執(zhí)行直到電池電量不足，設(shè)備轉(zhuǎn)入休眠模式。
[0024]本測(cè)量模式下，設(shè)備響應(yīng)主控制鍵，通信按鍵，與工作模式按鍵，其中:主控制鍵:長(zhǎng)按，設(shè)備進(jìn)入休眠狀態(tài)；短按，保留功能；通信按鍵:長(zhǎng)按，依據(jù)當(dāng)前藍(lán)牙工作狀態(tài)，切換藍(lán)牙待機(jī)與工作模式，短按，保留功能；工作模式按鍵:長(zhǎng)按，設(shè)備轉(zhuǎn)入單次測(cè)量模式，短按，保留功能。
[0025](6)單次測(cè)量模式下，設(shè)備等待任一按鍵按下；如果B秒內(nèi)沒(méi)有按鍵按下，則設(shè)備自動(dòng)進(jìn)入休眠模式；如果B秒內(nèi)主控制鍵按下，主控微控制器依據(jù)電池電壓判斷當(dāng)前電量是否支持一次以上血壓測(cè)量。如果否，則設(shè)備自動(dòng)轉(zhuǎn)入休眠模式。如果是，則向數(shù)模轉(zhuǎn)換與微控制器模塊發(fā)送測(cè)量命令。數(shù)模轉(zhuǎn)換與微控制器模塊通過(guò)串行口向主控微控制器發(fā)送血壓測(cè)量結(jié)果，主控微控制器通過(guò)RTC記錄當(dāng)前時(shí)間，與血壓測(cè)量數(shù)據(jù)聯(lián)合存儲(chǔ)至FLASH存儲(chǔ)器。在測(cè)量期間，設(shè)備不響應(yīng)工作模式按鍵的按鍵動(dòng)作。
[0026]在其他時(shí)間段，設(shè)備響應(yīng)主控制鍵，通信按鍵，與工作模式按鍵，其中:主控制鍵:長(zhǎng)按，設(shè)備進(jìn)入休眠模式，短按，停止測(cè)量，轉(zhuǎn)入待機(jī)狀態(tài)；通信按鍵:長(zhǎng)按，依據(jù)當(dāng)前藍(lán)牙工作狀態(tài)，切換藍(lán)牙待機(jī)與工作模式，短按，保留功能；工作模式按鍵:長(zhǎng)按，設(shè)備轉(zhuǎn)入周期測(cè)量模式，短按，保留功能。
[0027]本發(fā)明所述的應(yīng)用層軟件與系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案如下:本血壓計(jì)設(shè)備僅負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)檢測(cè)，收集，與上傳。數(shù)據(jù)分析功能在應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)，交由上層設(shè)備，即外部終端(手持或非手持)與遠(yuǎn)程服務(wù)器聯(lián)合完成。其中，外部終端負(fù)責(zé)個(gè)體數(shù)據(jù)的收集，統(tǒng)計(jì)，與分析；遠(yuǎn)程服務(wù)器負(fù)責(zé)對(duì)來(lái)自多臺(tái)外部終端數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，存儲(chǔ)，統(tǒng)計(jì)，與分析。外部終端應(yīng)用軟件可基于移動(dòng)操作系統(tǒng)，包括但不局限于各個(gè)版本的Android, iOS,或Windows Phone進(jìn)行開(kāi)發(fā),也可基于固件程序做嵌入式開(kāi)發(fā)，如針對(duì)非手持式，低成本數(shù)據(jù)接入設(shè)備。遠(yuǎn)程服務(wù)器依據(jù)實(shí)際應(yīng)用規(guī)模與性能需求進(jìn)行開(kāi)發(fā)。[0028]本發(fā)明的效果是:(1)以SoC技術(shù)將血壓計(jì)進(jìn)一步小型化，更適合于可穿戴式應(yīng)用場(chǎng)景；(2)以低成本同時(shí)實(shí)現(xiàn)單次血壓測(cè)量和動(dòng)態(tài)血壓測(cè)量功能；(3)為可穿戴式應(yīng)用場(chǎng)景提供了除血壓測(cè)量以外額外的人體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)測(cè)量，增加了檢測(cè)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(wú)線(xiàn)通信功能，可以同時(shí)滿(mǎn)足門(mén)診使用場(chǎng)景和個(gè)人使用場(chǎng)景；(5)通過(guò)軟件的數(shù)據(jù)融合，聯(lián)合分析，和云計(jì)算分析，可極大地提升血壓計(jì)數(shù)據(jù)的使用價(jià)值。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1為本發(fā)明的分離式佩戴結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖2為本發(fā)明的穿戴式佩戴結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖3為本發(fā)明的硬件系統(tǒng)示意圖。
[0032]圖4為本發(fā)明的血壓采集結(jié)構(gòu)示意圖。 [0033]圖5為本發(fā)明的通信系統(tǒng)示意圖。
[0034]圖6為本發(fā)明的整體工作流程圖。
[0035]圖7為本發(fā)明的通信按鍵工作流程圖。
[0036]圖8為本發(fā)明的工作模式按鍵工作流程圖。
[0037]在圖中，1、袖帶，2、氣管，3、血壓計(jì)，4、托架，5、智能終端，P1、氣泵，P2、氣泵驅(qū)動(dòng)電路，P3、電磁泄氣閥，P4、泄氣閥驅(qū)動(dòng)電路，P5、氣壓傳感器，P6、數(shù)模轉(zhuǎn)換與微控制器模塊，P7、基準(zhǔn)電壓模塊，P8、主控微控制器，P9、加速度計(jì)傳感模塊，P10、藍(lán)牙通信模塊，P11、近場(chǎng)通信模塊，P12、音頻輸出模塊與揚(yáng)聲器，P13、FLASH存儲(chǔ)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(shí)施方式】
[0038]以下結(jié)合本發(fā)明的附圖通過(guò)實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但本實(shí)施例并不用于限制本發(fā)明，凡是采用本發(fā)明的相似結(jié)構(gòu)及其相似變化，均應(yīng)列入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0039]如圖1、圖2所示，本發(fā)明是這樣來(lái)工作和實(shí)施的，它由袖帶1、氣管2、血壓計(jì)3、托架4、智能終端5組成，其特征是:袖帶I和血壓計(jì)3通過(guò)氣管2連接，托架4托住血壓計(jì)3，血壓計(jì)3和智能終端5通過(guò)NFC和藍(lán)牙接通。本發(fā)明也可由袖帶1、血壓計(jì)3、智能終端5組成，其特征是:袖帶I和血壓計(jì)3連接一起，血壓計(jì)3和智能終端5通過(guò)藍(lán)牙連通。
[0040]如圖3所示，本發(fā)明所述無(wú)線(xiàn)血壓計(jì)硬件系統(tǒng)由以下部件所組成:氣泵P1、氣泵驅(qū)動(dòng)電路P2、電磁泄氣閥P3、泄氣閥驅(qū)動(dòng)電路P4、氣壓傳感器P5、數(shù)模轉(zhuǎn)換與微控制器模塊P6、基準(zhǔn)電壓模塊P7、主控微控制器P8、加速度計(jì)傳感模塊P9、藍(lán)牙通信模塊PlO、近場(chǎng)通信模塊Pl1、音頻輸出模塊與揚(yáng)聲器P12、FLASH存儲(chǔ)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(zhǔn)電壓模塊P7連接氣壓傳感器P5與加速度計(jì)傳感模塊P9，氣壓傳感器P5連接數(shù)模轉(zhuǎn)換與微控制器模塊P6，數(shù)模轉(zhuǎn)換與微控制器模塊P6分別連接氣泵驅(qū)動(dòng)電路P2、泄氣閥驅(qū)動(dòng)電路P4和主控微控制器P8，氣泵驅(qū)動(dòng)電路P2連接氣泵Pl，泄氣閥驅(qū)動(dòng)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(jì)傳感模塊P9、藍(lán)牙通信模塊P10、近場(chǎng)通信模塊P11、音頻輸出模塊與揚(yáng)聲器P12、FLASH存儲(chǔ)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(guò)導(dǎo)線(xiàn)直接連接，多電平電源電路P14與數(shù)模轉(zhuǎn)換與微控制器模塊P6，主控制微控制器P8，基準(zhǔn)電壓模塊P7連接。
[0041]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(diào)整，充氣速度通過(guò)來(lái)自數(shù)模轉(zhuǎn)換與微控制器模塊P6的PWM信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0042]所述氣泵驅(qū)動(dòng)電路P2采用基于三極管的共射放大電路分別實(shí)現(xiàn)對(duì)氣泵驅(qū)動(dòng)。
[0043]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(guò)來(lái)自P6的PWM信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0044]所述泄氣閥驅(qū)動(dòng)電路P4采用基于三極管的共射放大電路分別實(shí)現(xiàn)對(duì)氣泵驅(qū)動(dòng)。
[0045]所述氣壓傳感器P5由小封裝壓力傳感器與基準(zhǔn)電壓構(gòu)成，差分輸出氣壓模擬信號(hào)，如微電機(jī)(MEMS)結(jié)構(gòu)電阻式壓力傳感器。
[0046]所述數(shù)模轉(zhuǎn)換與微控制器模塊P6可采用分立的ADC與MCU級(jí)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(zhuǎn)換前對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行放大。ADC部分通過(guò)一對(duì)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(duì)測(cè)量過(guò)程進(jìn)行溫度補(bǔ)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(jìn)行通信，并通過(guò)2條以上GPIO實(shí)現(xiàn)主控微控制器對(duì)其中斷響應(yīng)與復(fù)位控制功能。
[0047]所述基準(zhǔn)電壓模塊P7主要由基準(zhǔn)電壓芯片，輸入/輸出電壓接口旁路電容構(gòu)成?；鶞?zhǔn)電壓芯片依據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)需求，可采用固定輸出，或可編程輸出基準(zhǔn)電壓芯片。
[0048]所述主控微控制器P8由低功耗MCU芯片與外部晶振構(gòu)成?；诔杀九c性能考慮，MCU可采用以下低功耗架構(gòu):ARM CORTEX M0/M3，或MSP430。MCU支持2個(gè)以上UART串行接口，I個(gè)以上SPI接口，以及I個(gè)I2C接口，并且擁有滿(mǎn)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(cè)量提供時(shí)間基準(zhǔn)。同時(shí)，MCU通過(guò)應(yīng)用中編程(IAP)功能，用于實(shí)現(xiàn)設(shè)備固件在線(xiàn)更新。
[0049]所述加速度計(jì)傳感模塊P9由加速度計(jì)芯片，晶振，和微控制器組成，可選擇成品模塊，通過(guò)UART或I2C串行接口與主控微控制器通信。
[0050]所述藍(lán)牙通信模塊PlO采用串口藍(lán)牙通信模塊，主要由藍(lán)牙芯片，天線(xiàn)匹配網(wǎng)絡(luò)，和微帶天線(xiàn)構(gòu)成。選擇經(jīng)藍(lán)牙認(rèn)證的成品模塊，通過(guò)UART串行接口與主控微控制器通信。同時(shí)主控微控制器通過(guò)2條以上GPIO控制U8片選接口和使能接口。
[0051] 所述近場(chǎng)通信模塊Pl I采用串口 NFC通信模塊，主要由NFC芯片，天線(xiàn)匹配網(wǎng)絡(luò)，和NFC柔性天線(xiàn)構(gòu)成。通過(guò)UART，SPI，或I2C與主控微控制器進(jìn)行通信。
[0052]所述音頻輸出模塊與揚(yáng)聲器P12由音頻輸出芯片,揚(yáng)聲器構(gòu)成,音頻輸出芯片通過(guò)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(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換輸出接口配以三極管共射放大電路驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器輸出音頻，或者通過(guò)PWM接口直接驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器。
[0053]所述FLASH存儲(chǔ)器P13由FLASH芯片構(gòu)成，根據(jù)主控微控制器實(shí)際型號(hào)進(jìn)行對(duì)應(yīng)的并行或串行連接。FLASH存儲(chǔ)內(nèi)容包括血壓計(jì)固件，配置參數(shù)文件，測(cè)量數(shù)據(jù)(血壓，運(yùn)動(dòng)，時(shí)間，溫度)，語(yǔ)音數(shù)據(jù)。
[0054]所述多電平電源電路P14由穩(wěn)壓芯片和旁路電容組成。
[0055]所述電池模組P15可選用堿性電池或鋰聚合物電池。[0056]所述按鍵組P16可選用機(jī)械按鍵，薄膜按鍵，或電容式按鍵。
[0057]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。
[0058]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(zhuǎn)換與微控制器模塊P6構(gòu)成，袖帶1、氣泵P1、電磁泄氣閥P3、氣壓傳感器P5通過(guò)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(zhuǎn)換與微控制器模塊P6連通。
[0059]如圖5所示，所述通信系統(tǒng)實(shí)施方案:血壓計(jì)，外部終端，和遠(yuǎn)程服務(wù)器之間通過(guò)如圖所示方式實(shí)現(xiàn)血壓計(jì)至外部終端，外部終端至服務(wù)器的無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。以上設(shè)備基于應(yīng)用層協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與控制功能，主要包括:(I)終端實(shí)時(shí)讀取血壓計(jì)測(cè)量數(shù)據(jù)結(jié)果，以及讀取血壓計(jì)FLASH存儲(chǔ)器中的歷史測(cè)量數(shù)據(jù)。(2)終端讀取血壓計(jì)狀態(tài)，包括電池電量，溫度，存儲(chǔ)器狀態(tài)，當(dāng)前工作模式，當(dāng)前測(cè)量狀態(tài)，設(shè)備編號(hào)，固件版本，以及其他與設(shè)備相關(guān)信息。(3)終端對(duì)血壓計(jì)進(jìn)行維護(hù)與設(shè)置，包括更新時(shí)間基準(zhǔn)，設(shè)置工作模式，存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)上傳，清空，外部數(shù)據(jù)與測(cè)量數(shù)據(jù)綁定，解綁。(4)終端控制設(shè)備工作，包括啟動(dòng)，終止測(cè)量，切換工作模式，連接，(5)斷開(kāi)無(wú)線(xiàn)通信。終端利用串口通信和血壓計(jì)主控制器IAP功能實(shí)現(xiàn)后者固件的線(xiàn)上更新。
[0060]所述藍(lán)牙通信工作邏輯:設(shè)備藍(lán)牙進(jìn)入工作模式之后，等待應(yīng)用層來(lái)自外部終端的連接響應(yīng)，如在規(guī)定時(shí)間C秒內(nèi)未接收到相應(yīng)數(shù)據(jù)，則藍(lán)牙進(jìn)入休眠模式?？赏ㄟ^(guò)通信按鍵長(zhǎng)按動(dòng)作讓藍(lán)牙重新返回工作模式。血壓計(jì)依據(jù)測(cè)量時(shí)間表，通過(guò)主控微控制器動(dòng)態(tài)地控制藍(lán)牙通信模塊PlO的工作與休眠模式切換，達(dá)到降低藍(lán)牙通信功耗的目的。
[0061]所述NFC通信工作邏輯:默認(rèn)情況下，NFC處于虛擬卡模式，NFC主控芯片處于休眠狀態(tài)。外部終端與NFC通信，首先對(duì)模塊進(jìn)行卡讀寫(xiě)操作，觸發(fā)NFC主控芯片外部中斷響應(yīng)，通知血壓計(jì)的主控MCU將NFC模塊轉(zhuǎn)入點(diǎn)對(duì)點(diǎn)工作模式。血壓計(jì)與外部終端在NFC點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式下進(jìn)行控制數(shù)據(jù)與測(cè)量數(shù)據(jù)的傳輸。操作完畢之后，NFC自動(dòng)轉(zhuǎn)入虛擬卡模式。
[0062]所述加速度計(jì)工作邏輯:主控制器通過(guò)加速度計(jì)部件的使能，片選，以及外部中斷接口，控制其休眠與工作狀態(tài)切換。加速度計(jì)部件的工作模式與血壓測(cè)量部件一致，主控制器依據(jù)預(yù)設(shè)的時(shí)間表定時(shí)啟動(dòng)加速度計(jì)進(jìn)行測(cè)量。在單次測(cè)量模式下，該模塊默認(rèn)處于休眠狀態(tài)。在動(dòng)態(tài)測(cè)量模式下，主控制器將采集的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)上傳至外部終端，外部終端在應(yīng)用層上計(jì)算加速度計(jì)均值，積分，最大值，以及綜合統(tǒng)計(jì)信息，測(cè)量人體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與模式。
【權(quán)利要求】
1.一種無(wú)線(xiàn)多模電子血壓計(jì)，它由袖帶、氣管、血壓計(jì)、托架、智能終端組成，其特征是:袖帶和血壓計(jì)通過(guò)氣管連接，托架托住血壓計(jì)，血壓計(jì)和智能終端通過(guò)NFC和藍(lán)牙接通。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線(xiàn)多模電子血壓計(jì)，其特征在于:也可由袖帶、血壓計(jì)和智能終端組成，袖帶和血壓計(jì)連接一起，血壓計(jì)和智能終端通過(guò)藍(lán)牙連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)線(xiàn)多模電子血壓計(jì)，其特征在于:所述佩戴方式包括分離式和穿戴式二種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)線(xiàn)多模電子血壓計(jì)，其特征在于:所述采用上臂式示波法進(jìn)行血壓測(cè)量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)線(xiàn)多模電子血壓計(jì)，其特征在于:所述無(wú)線(xiàn)血壓計(jì)硬件系統(tǒng)由以下部件所組成:氣泵、氣泵驅(qū)動(dòng)電路、電磁泄氣閥、泄氣閥驅(qū)動(dòng)電路、氣壓傳感器、數(shù)模轉(zhuǎn)換與微控制器模塊、基準(zhǔn)電壓模塊、主控微控制器、加速度計(jì)傳感模塊、藍(lán)牙通信模塊、近場(chǎng)通信模塊、音頻輸出模塊與揚(yáng)聲器、FLASH存儲(chǔ)器、多電平電源電路、電池模組、按鍵組、發(fā)光二極管組；基準(zhǔn)電壓模塊連接氣壓傳感器與加速度計(jì)傳感模塊，氣壓傳感器連接數(shù)模轉(zhuǎn)換與微控制器模塊，數(shù)模轉(zhuǎn)換與微控制器模塊分別連接氣泵驅(qū)動(dòng)電路、泄氣閥驅(qū)動(dòng)電路和主控微控制器，氣泵驅(qū)動(dòng)電路連接氣泵，泄氣閥驅(qū)動(dòng)電路連接電磁泄氣閥，主控微控制器分別連接加速度計(jì)傳感模塊、藍(lán)牙通信模塊、近場(chǎng)通信模塊、音頻輸出模塊與揚(yáng)聲器、FLASH存儲(chǔ)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(guò)導(dǎo)線(xiàn)直接連接，多電平電源電路與數(shù)模轉(zhuǎn)換與微控制器模塊，主控制微控制器，基準(zhǔn)電壓模塊連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)線(xiàn)多模電子血壓計(jì)，其特征在于:所述血壓采集主要由袖帶、氣泵、泄氣閥、氣壓傳感器、氣管和數(shù)模轉(zhuǎn)換與微控制器模塊構(gòu)成，袖帶、氣泵、泄氣閥、氣壓傳感器通過(guò)氣管相互連接，氣泵、泄氣閥和壓力傳感器與數(shù)模轉(zhuǎn)換與微控制器模塊連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求1和4所述的一種無(wú)線(xiàn)多模電子血壓計(jì)，其特征在于:所述血壓測(cè)量是通過(guò)高分辨率數(shù)模轉(zhuǎn)換器配合主控微控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)采集的氣壓信號(hào)進(jìn)行數(shù)字處理與血壓檢測(cè)功能。`
8.根據(jù)權(quán)利要求1和5所述的一種無(wú)線(xiàn)多模電子血壓計(jì)，其特征在于:所述主控微控制器通過(guò)串行數(shù)據(jù)接口與通用輸入輸出口實(shí)現(xiàn)對(duì)其他相關(guān)部件的通信、中斷控制和外部中斷響應(yīng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)線(xiàn)多模電子血壓計(jì)，其特征在于:所述動(dòng)作測(cè)量通過(guò)加速度計(jì)傳感模塊配合主控微控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)人體在各個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)測(cè)量，并通過(guò)主控微控制器片上或外置RTC模塊實(shí)現(xiàn)與動(dòng)態(tài)血壓的同步檢測(cè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)線(xiàn)多模電子血壓計(jì)，其特征在于:所述血壓計(jì)通信功能同時(shí)支持藍(lán)牙與NFC兩種無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)與外部設(shè)備的數(shù)據(jù)交換，狀態(tài)查詢(xún)，并實(shí)現(xiàn)外部設(shè)備對(duì)血壓計(jì)固件與維護(hù)與更新，和無(wú)線(xiàn)控制功能。
11.根據(jù)權(quán)利要求1和5所述的一種無(wú)線(xiàn)多模電子血壓計(jì)，其特征在于:所述按鍵組設(shè)有3個(gè)以上按鍵，通過(guò)3個(gè)以上GPIO接入主控微控制器，按鍵用于控制設(shè)備的工作狀態(tài)，工作模式與通信模式。
【文檔編號(hào)】A61B5/0225GK103735258SQ201410012948
【公開(kāi)日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2014年1月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月13日
【發(fā)明者】柳凌峰 申請(qǐng)人:深圳市達(dá)吉隆實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司