一种加压舱内艇员关键生命指标实时监护装置的制作方法

1.本实用新型涉及生理参数监护技术领域，特别是涉及一种加压舱内艇员关键生命指标实时监护装置。


背景技术：

2.减压病是潜水作业面临的主要伤病，对于减压病患者，在加压舱内对关键生命指标进行实时监测，关乎能否及时进行加减压方案的调整及对症的临床处置，直接影响到减压病患者的伤亡率。由于加压舱是一个密闭的特殊环境，在加压治疗时舱内压力会上升至0.6mpa，同时呼吸纯氧，舱内是高压高氧的环境，一般的生命监测设备在此特殊环境下无法使用，监测出的生理参数不准确。因此需研制一种可适用于该特殊环境的生命监测设备。


技术实现要素：

3.本实用新型针对现有技术存在的问题和不足，提供一种加压舱内艇员关键生命指标实时监护装置。
4.本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
5.本实用新型提供一种加压舱内艇员关键生命指标实时监护装置，其特点在于，其包括耐高压密封壳体，所述耐高压密封壳体由冷热交换金属片构成，所述耐高压密封壳体内设置有电源管理芯片、第一稳压芯片、第二稳压芯片、第三稳压芯片、第四稳压芯片、第五稳压芯片、心电呼吸采集模块、血氧采集模块、血压采集模块、mcu、气泵和无线通讯模块，所述耐高压密封壳体上设有心电插口、血氧插口、气泵插口、血压插口、温度插口、电源插口，所述耐高压密封壳体的正面嵌设有触摸显示屏。
6.所述电源管理芯片与电源插口电连接，所述电源管理芯片通过第一稳压芯片分别与mcu、无线通讯模块和温度插口电连接，所述电源管理芯片通过第二稳压芯片与心电呼吸采集模块电连接，所述电源管理芯片通过第三稳压芯片与血氧采集模块电连接，所述电源管理芯片通过第四稳压芯片与血压采集模块电连接，所述电源管理芯片通过第五稳压芯片与触摸显示屏电连接，所述心电呼吸采集模块通过第一滤波器、血氧采集模块通过第二滤波器、血压采集模块通过第三滤波器、气泵、无线通讯模块和触摸显示屏均与mcu电连接。
7.所述mcu的型号为stm32f413vgt6，所述心电呼吸采集模块的型号为ads1298r，所述心电呼吸采集模块与心电插口电连接，所述心电插口与电极片上的导联线连接，所述血氧采集模块的型号为afe4490，所述血氧采集模块与血氧插口电连接，所述血氧插口与血氧指套电连接，所述气泵与气泵插口的一端管道连接，所述气泵插口的另一端与双管袖带的一根管连接，所述血压采集模块的选型号为mmr901xa，所述血压采集模块与血压插口电连接，所述血压插口与双管袖带的另一根管连接，所述温度采集模块采用接触式温度传感器，所述温度采集模块通过温度插口与mcu电连接。
8.较佳地，所述无线通讯模块采用蓝牙模块或wifi模块。
9.较佳地，所述耐高压密封壳体上设有usb接口，所述usb接口与mcu电连接。
10.较佳地，所述耐高压密封壳体内还设置有存储模块，所述存储模块与mcu电连接，所述存储模块采用sd存储器。
11.较佳地，所述气泵采用无刷血压充气泵。
12.在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本实用新型各较佳实例。
13.本实用新型的积极进步效果在于：本实用新型将容易受到高压影响的心电呼吸采集模块、血氧采集模块、血氧采集模块等电子元器件集成在耐高压密封壳体内，而由于温度采集模块不受高压影响，则可直接置于耐高压密封壳体外，通过这种设计，能够准确地、及时地监测出高压舱内减压病患者的关键生命指标，利于高压舱外医护人员及时做出相应的处理，从而提高对潜水减压病患者的救治能力。
附图说明
14.图1和图2为本实用新型较佳实施例的加压舱内艇员关键生命指标实时监护装置的外壳结构示意图。
15.图3为本实用新型较佳实施例的加压舱内艇员关键生命指标实时监护装置的供电原理图。
16.图4为本实用新型较佳实施例的加压舱内艇员关键生命指标实时监护装置的控制原理图。
具体实施方式
17.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
18.如图1-4所示，本实施例提供一种加压舱内艇员关键生命指标实时监护装置，其包括耐高压密封壳体1，耐高压密封壳体1由冷热交换金属片(如铝片或不锈钢片)构成，耐高压密封壳体1上设有心电插口2、血氧插口3、气泵插口4、血压插口5、温度插口6、电源插口7、usb接口8，耐高压密封壳体1的正面嵌设有触摸显示屏9，耐高压密封壳体1内设置有电源管理芯片、第一稳压芯片、第二稳压芯片、第三稳压芯片、第四稳压芯片、第五稳压芯片、心电呼吸采集模块、血氧采集模块、血压采集模块、mcu、气泵、存储模块和无线通讯模块。
19.供电系统的稳定性是决定一个产品设计成功的关键。此装置是一款集成设备，电源稳定性决定该装置能否稳定性的工作，对电源管理提出了一个很高要求。该装置采用独立稳压模式，各个采集模块的供电电压由各自独立的稳压芯片转换而成。一方面，稳压芯片的输入直接从24v直流电获取电压，保证各个采集模块拥有较强的电流驱动能力和较高的效率，另一方面，分立稳压芯片为各个采集模块独立供电，减少了不同采集模块之间的信号干扰，保证各个采集模块的稳定工作，见图3。
20.如图3所示，电源管理芯片与电源插口7电连接，电源插口7通过外接电源输入24v直流电，电源管理芯片通过第一稳压芯片分别与mcu、无线通讯模块和温度插口6电连接，为
mcu、无线通讯模块和温度传感器提供3v电压，电源管理芯片通过第二稳压芯片与心电呼吸采集模块电连接，为心电呼吸采集模块提供2.5v电压，电源管理芯片通过第三稳压芯片与血氧采集模块电连接，为血氧采集模块提供3v电压，电源管理芯片通过第四稳压芯片与血压采集模块电连接，为血压采集模块提供3v电压，电源管理芯片通过第五稳压芯片与触摸显示屏9电连接，为血压采集模块提供5v电压。整个装置的电压≤24vdc、总电流≤1a，符合高压舱内电气安全要求的相关标准。电源管理芯片的型号为uc3842b，稳压芯片采用稳压780x系列。
21.微控制处理器(mcu)是此装置的核心控制单元，等同人的大脑机制，控制和保障整个装置的稳定运行，因此对其合理的选择和设计尤为重要。从集成化、高速率和低功耗角度出发，最终选择了意法半导体cst)公司新出的cortex-m4为内核微控制处理器，其型号为stm32f413vgt6。之所以选择这款微处理控制器，不仅是因为其拥有强大的内核，而且还具有丰富的外设功能。
22.为了保证mcu的正常工作，还需要对其外围电路进行设计。只有满足最小系统的设计要求，才能使mcu正常运行起来。最小系统主要由电源电路、振荡电路、复位电路、下载接口和调试接口组成，其电源电路设计是把电池电压转换为mcu工作所需的电压，电压稳定是保证mcu正常工作的前提。振荡电路由外部晶振和两个电容组成，晶振大小为14.7456mhz，电容大小为22pf，电容与晶振内部电路共同组成一定频率的振荡，二者的电路连接能够防止其它频率的干扰。复位电路由一个上拉电阻和一个电容组成，给系统上电对电路进行复位；下载接口是对软件程序代码进行下载的接口，是软件设计和硬件系统的联系的桥梁：调试接口是为了确保程序代码稳定正常运行的输出接口，能打印出事先写入的调试信息。电源电路、振荡电路、复位电路、下载接口和调试接口均是现有常用电路/结构，这里就不再赘述。
23.心电信号是人体生理信号，具有人体生理电信号的所有特点。它是一种非常微弱的低频生物电信号，心电幅值为毫伏量级，且很容易受到外界噪声的干扰。考虑到设备的集成化，本实施例采用了一款集成化的心电模拟前端，其型号为ads1298r，即心电呼吸采集模块的型号，既可以检测心电信号，也可以检测呼吸信号，电极片为现有常用电极片。心电呼吸采集模块与心电插口2电连接，心电插口2与电极片上的导联线连接，心电呼吸采集模块通过第一滤波器与mcu电连接，第一滤波器采用现有滤波器进行滤波。
24.血氧采集模块采用了德州仪器(ti)的血氧集成模拟前端芯片afe4490。该芯片是一款极适合于脉冲血氧仪开发的全集成模拟前端。血氧指套是现有市售产品。血氧采集模块与血氧插口3电连接，血氧插口3与血氧指套电连接，血氧采集模块通过第二滤波器与mcu电连接，第二滤波器采用现有滤波器进行滤波。
25.血压采集模块采用mems测压传感器，其型号为mmr901xa，双管袖带为现有市售产品。气泵与气泵插口4的一端管道连接，气泵插口4的另一端与双管袖带的一根管连接，血压采集模块与血压插口5电连接，血压插口5与双管袖带的另一根管连接，血压采集模块通过第三滤波器与mcu电连接，气泵直接与mcu电连接，第三滤波器采用现有滤波器进行滤波。气泵可以通过pwm调节占空比来控制双管袖带的比例阀开关放气的程度。双管袖带的一根管与气泵相连，用于给双管袖带充气和缓慢放气，另一根管直接和血压采集模块相连，用于测量实时的压力值。采用双管袖带可以避免气流在充气和放气过程中气流对传感器压力值干
扰，提高测量的精度和准确性。
26.考虑到加压舱内的高压、富氧环境，对高压舱内监护设备的安全性提出了严格要求。在加压舱中，开关电及机器元件、线路接触不良易产生电火花。一旦电火花产生，当加压舱内氧浓度较高(注23％)时，极易发生高压舱的爆；燃且迅速蔓延，此种密封容器内的高浓度氧下火灾属于难控制性火灾，会导致舱毁人亡。根据目前相关标准，加压舱内电器设备的电压和功率均受限制。本实施例通过引入无刷血压充气泵，避免电火花的形成。
27.温度采集模块采用接触式温度传感器，温度采集模块通过温度插口6与mcu电连接；存储模块采用sd存储器，存储模块与mcu电连接；usb接口8与mcu电连接；无线通讯模块可以采用蓝牙模块或wifi模块，无线通讯模块和触摸显示屏9与mcu电连接。
28.使用时，将电极片贴在高压舱内减压病患者身上，电极片的导联线端口插入心电插口2，实现电极片、心电插口2、心电呼吸采集模块ads1298r、第一滤波器和mcu的通路，心电呼吸采集模块ads1298r将通过电极片采集的心电信号和呼吸信号经第一滤波器滤波后传输给mcu。由于心电呼吸采集模块ads1298r本身集成有信号放大功能，所以无需另置信号放大器。
29.将血氧指套套在减压病患者手指上，血氧指套上的导线端口插入血氧插口3，实现血氧指套、血氧插口3、血氧采集模块afe4490、第二滤波器和mcu的通路，血氧采集模块afe4490将通过血氧指套采集的血氧信号经第二滤波器滤波后传输给mcu。由于血氧采集模块afe4490本身集成有信号放大功能，所以无需另置信号放大器。
30.将双管袖带附在减压病患者胳膊上，双管袖带的一根管与气泵插口4连接、另一根管与血压插口5连接，实现双管袖带的另一根管、血压插口5、血压采集模块mmr901xa、第三滤波器和mcu的通路，血压采集模块mmr901xa将通过双管袖带采集的血压信号经第三滤波器滤波后传输给mcu。
31.将接触式温度传感器贴在减压病患者身上，接触式温度传感器检测患者的温度并传输至mcu。
32.mcu在收到心电信号、呼吸信号、血氧信号、血压信号、温度信号后，并将心电信号、呼吸信号、血氧信号、血压信号、温度信号通过蓝牙模块或wifi模块传输给舱外的上位机，利于高压舱外医护人员及时做出相应的处理，从而提高对潜水减压病患者的救治能力。而且，mcu可将心电信号、呼吸信号、血氧信号、血压信号、温度信号存储至存储模块中、并通过触摸显示屏9显示。
33.各采集模块的选型均具有很高的抗干扰性能，能够在0.1-0.6mpa的环境压力、0-40℃工作温度和10-90％工作相对湿度下稳定运行。
34.虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。

技术特征：
1.一种加压舱内艇员关键生命指标实时监护装置，其特征在于，其包括耐高压密封壳体，所述耐高压密封壳体由冷热交换金属片构成，所述耐高压密封壳体内设置有电源管理芯片、第一稳压芯片、第二稳压芯片、第三稳压芯片、第四稳压芯片、第五稳压芯片、心电呼吸采集模块、血氧采集模块、血压采集模块、mcu、气泵和无线通讯模块，所述耐高压密封壳体上设有心电插口、血氧插口、气泵插口、血压插口、温度插口、电源插口，所述耐高压密封壳体的正面嵌设有触摸显示屏；所述电源管理芯片与电源插口电连接，所述电源管理芯片通过第一稳压芯片分别与mcu、无线通讯模块和温度插口电连接，所述电源管理芯片通过第二稳压芯片与心电呼吸采集模块电连接，所述电源管理芯片通过第三稳压芯片与血氧采集模块电连接，所述电源管理芯片通过第四稳压芯片与血压采集模块电连接，所述电源管理芯片通过第五稳压芯片与触摸显示屏电连接，所述心电呼吸采集模块通过第一滤波器、血氧采集模块通过第二滤波器、血压采集模块通过第三滤波器、气泵、无线通讯模块和触摸显示屏均与mcu电连接；所述mcu的型号为stm32f413vgt6，所述心电呼吸采集模块的型号为ads1298r，所述心电呼吸采集模块与心电插口电连接，所述心电插口与电极片上的导联线连接，所述血氧采集模块的型号为afe4490，所述血氧采集模块与血氧插口电连接，所述血氧插口与血氧指套电连接，所述气泵与气泵插口的一端管道连接，所述气泵插口的另一端与双管袖带的一根管连接，所述血压采集模块的选型号为mmr901xa，所述血压采集模块与血压插口电连接，所述血压插口与双管袖带的另一根管连接，温度采集模块采用接触式温度传感器，所述温度采集模块通过温度插口与mcu电连接。2.如权利要求1所述的加压舱内艇员关键生命指标实时监护装置，其特征在于，所述无线通讯模块采用蓝牙模块或wifi模块。3.如权利要求1所述的加压舱内艇员关键生命指标实时监护装置，其特征在于，所述耐高压密封壳体上设有usb接口，所述usb接口与mcu电连接。4.如权利要求1所述的加压舱内艇员关键生命指标实时监护装置，其特征在于，所述耐高压密封壳体内还设置有存储模块，所述存储模块与mcu电连接，所述存储模块采用sd存储器。5.如权利要求1所述的加压舱内艇员关键生命指标实时监护装置，其特征在于，所述气泵采用无刷血压充气泵。

技术总结
本实用新型公开一种加压舱内艇员关键生命指标实时监护装置，心电呼吸采集模块ADS1298R将通过电极片采集的心电信号和呼吸信号经第一滤波器滤波后传给MCU，血氧采集模块AFE4490将通过血氧指套采集的血氧信号经第二滤波器滤波后传给MCU，血压采集模块MMR901XA将通过双管袖带采集的血压信号经第三滤波器滤波后传给MCU，将接触式温度传感器贴在减压病患者身上，接触式温度传感器检测患者的温度并传输至MCU。MCU在收到心电信号、呼吸信号、血氧信号、血压信号、温度信号后将其通过蓝牙模块或WiFi模块传输给舱外上位机，利于高压舱外医护人员及时做出相应的处理，从而提高对潜水减压病患者的救治能力。高对潜水减压病患者的救治能力。高对潜水减压病患者的救治能力。


技术研发人员：包晓辰 何佳 闫硕 方以群
受保护的技术使用者：中国人民解放军海军特色医学中心
技术研发日：2022.08.21
技术公布日：2023/7/12