基于可穿戴装置的血氧饱和度检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及生命体征参数检测装置研宄领域，具体是指一种基于可穿戴装置的血氧饱和度检测装置。
【背景技术】
[0002]空气中的氧气在人体肺部进行交换后进入血液，结合在血红蛋白上供给到全身，维持细胞的正常新陈代谢。血氧饱和度(Sp02)用于反映这种血液中含氧水平，血氧饱和度是指血液中氧合血红蛋白(Hb02)的容量占全部血红蛋白(Hb)容量的百分比。在正常情况下，人体的血氧饱和度保持在98 %，一般不会低于94%，若血氧饱和度过低，则表明组织得不到充足的氧，或不能充分利用氧，导致组织的代谢、机能、甚至形态结构发生异常变化，缺血缺氧4分钟即可造成神经元的死亡，严重时可危及生命。因此，对人体进行血氧饱和度的检测非常重要。另一方面，随着人们生活水平的提高，人们的健康意识日益增强，随时随地检测生理参数的需求随之出现，近几年，发展迅速的可穿戴医疗产品正是满足这种需求的理想产品。将血氧检测功能移植到可穿戴医疗产品上，一方面可以实时监测心脑缺氧疾病、组织性缺氧疾病、呼吸性缺氧疾病和睡眠呼吸暂停综合症，方便使用者进行自我健康状况评估，及早采取措施控制病情，最大程度避免血氧饱和度过低造成的健康危害或者生命危险。另一方面，可以为极限运动、高强度运动和高原野外活动实时提供血氧饱和度数据，有利于根据血氧饱和度数据实时调整运动强度，制定、修改运动计划，在血氧饱和度降低到危险值前停止运动或者离开缺氧地区，避免运动过度造成的缺氧伤害，更可以避免在野外环境下由缺氧导致的长时间昏厥带来的生命危险。
[0003]目前，血氧饱和度检测功能常见于各种监护仪或者监测仪中，为监护、抢救、健康评价提供了一种客观的生命体征参数，然而，这些市场上常见的血氧饱和度检测装置大多采用透射式血氧饱和度检测方法，利用指套或者指夹完成检测，不仅体积大、操作不便、舒适度差，更会造成检测时的紧张感，给检测者带来心理压力，从而导致结果失真。此外，现有血氧饱和度检测装置电源几乎全部采用电池供电或电源充电的方式，这种供电方式使可使用时间受到很大程度的限制，不能满足日益增长的装置便携式需求，也不能满足随时随地根据检测者需求而进行实时检测的可穿戴需求。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于可穿戴装置的血氧饱和度检测装置，该装置是设置于现有的可穿戴式设备上，例如智能手表、智能手环等，具有体积小巧、使用方便、使用时间长的优点。
[0005]本实用新型的目的通过以下的技术方案实现:基于可穿戴装置的血氧饱和度检测装置，包括血氧传感器、集成模拟前端、混合信号微控制器、蓝牙模块、显示装置、电源管理模块、太阳能电池、输入装置和指示灯，血氧传感器设置于可穿戴装置的背面，与皮肤接触，血氧传感器与集成模拟前端相连，并由集成模拟前端控制和供电，集成模拟前端通过SPI (Serial Peripheral Interface，串行外设接口)与混合信号微控制器相连，蓝牙模块通过 UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用非同步收发传输器)与混合信号微控制器相连，蓝牙模块与外部网络连接；电源管理模块与太阳能电池相连，二者用于为血氧饱和度检测装置中集成模拟前端、混合信号微控制器、蓝牙模块、显示装置、指示灯供电；显示装置、输入装置、指示灯分别与混合信号微控制器相连，并由混合信号微控制器控制工作，所述输入装置用于启动可穿戴装置的血氧饱和度检测功能，指示灯用于显示可穿戴装置当前所处的血氧饱和度检测功能状态。
[0006]优选的，所述电源管理模块包括太阳能充电电路、太阳能放电电路、太阳能充电控制器、太阳能放电控制器、太阳能接口、蓄电池接口、负载接口和蓄电池，其中太阳能电池与太阳能接口连接，蓄电池接口与蓄电池连接，蓄电池还设有接口用于与外部充电电源连接；负载接口与所述混合信号微控制器连接；太阳能充电控制器控制太阳能充电电路工作，太阳能电池通过太阳能充电电路向蓄电池充电；太阳能放电控制器控制太阳能放电电路工作，蓄电池通过太阳能放电电路向血氧饱和度检测装置中集成模拟前端、混合信号微控制器、蓝牙模块、显示装置、指示灯供电。
[0007]优选的，由所述太阳能充电电路和所述太阳能充电控制器组成的太阳能充电模块与由所述太阳能放电电路和所述太阳能放电控制器组成的太阳能放电模块彼此独立，充电和放电过程独立进行。从而可以大幅度降低功耗，进一步延长待机、使用时间。
[0008]更进一步的，所述太阳能电池采用多晶硅薄膜型太阳能电池。该电池是由高效能、高光电转换效率的多晶硅薄膜型光电材料得到的，因此具有体积小、供电时间长的优点。
[0009]优选的，所述蓝牙模块包括主控制模块、射频核心模块、通用外围设备接口模块、传感器接口模块和天线，所述主控制模块用于接收、存储混合信号微控制器传来的信号，并在信号需要向外传输时，将信号传入射频核心模块，主控制模块包括导线相连的主控制器、JTAG (Joint Test Act1n Group，联合测试工作组)接口、ROM (Read-Only Memory，只读存储器)、闪存、SRAM;所述射频核心模块用于在信号需要向外传输时，接收主控制模块传入的信号，并将信号由天线向外传输，射频核心模块包括导线相连的协控制器、数字锁相环、DSP调制解调器、SRAM, ROM和放大器，放大器与天线相连接；所述天线用于将信号发送到外部移动终端，并接收移动终端反馈结果，将反馈结果发送到显示装置显示；通用外围设备接口模块由导线相连的I2C、UART和SPI组成；传感器接口模块由导线相连的传感器控制器、ADC (Analog to Digital Converter,模拟数字转换器)和比较器组成；主控制模块分别通过导线与射频核心模块、通用外围设备接口模块和传感器接口模块相连。
[0010]更进一步的，所述主控制模块在将信号传到射频核心模块后进入睡眠状态。从而可以大大降低蓝牙模块的功耗。
[0011]更进一步的，所述传感器控制器用于感知外接血氧传感器的工作状态，若外接血氧传感器没有进行信号采集，则控制蓝牙模块自动进入睡眠状态。从而可以大大降低蓝牙模块的功耗。
[0012]更进一步的，所述蓝牙模块采用蓝牙标准V4.0，用以将wif 1、UWB无线射频技术纳入蓝牙技术。从而将高速传输和超低功耗有机地结合，可以实现本实用新型与其他来自全球制造商不同设备之间的信息交互，进行信息共享。
[0013]优选的，所述血氧传感器包括LED灯和接收头，LED灯由所述集成模拟前端驱动并供电，接收头用于接收LED灯所发出光波在通过人体组织后的反射光。
[0014]具体的，所述集成模拟前端选用TI公司的AFE4400芯片，包含一具有集成模数转换器的接收器、一驱动血氧传感器中LED灯发射的控制模块，用于对采集到的血氧信号进行滤波、光路分离、自动增益、AD转换，同时还可以驱动血氧探头中的LED灯。
[0015]具体的，所述混合信号微控制器选用TI公司的MSP430FR5739微控制器，用于对采集到的血氧饱和度信号进行中值滤波运算、滑动平均运算和LMS运算，从而实现对血氧饱和度信号消除孤立的噪声点，低通滤波和自适应滤波，得到平滑的信号分布，并进一步采用运动补偿算法去除运动过程中产生的运动伪差。
[0016]本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果:
[0017](I)本实用新型的血氧饱和度检测装置基于可穿戴装置，克服了传统血氧饱和度检测装置中有线连接带来的使用局限性，并且通过可穿戴装置可以实现随时随地的血氧饱和度检测。体积小巧，可穿戴，结果准确，功耗极低，可利用太阳能充电，便于进行户外运动或者缺氧性疾病的血氧饱和度随时随地监测，最大程度地降低缺氧对机体的损害和生命危险。
[0018](2)本实用新型采用反射式血氧饱和度检测，血氧传感器中LED灯和接收头置于同侧，克服了现有技术中透射式血氧饱和度检测方法中LED灯和接收头置于两侧而必须使用指夹或者指套的检测方法，不仅体积小巧，操作方便，舒适度高，更可以避免检测时带来的心理压力，从而获得更准确的检测结果。
[0019](3)本实用新型采用的蓝牙模块，相比于现有技术，可以很大程度上降低功耗，延长待机和使用时间，同时支持蓝牙、wif1、UWB无线射频技术，可实现本实用新型与其他来自全球制造商不同