一种实时监测颅压和脑温的无线传感电路

摘要

本发明属于医疗传感技术领域，具体为一种实时监测颅压和脑温的无线传感电路。本发明的无线传感电路，包括供电线圈E1、接收线圈E2、整流模块、滤波模块、LDO、传感器模块、微处理器；线圈E2作为数据传输天线配合微处理器实现数据的无线传输；线圈E1作为能量接收线圈，将接收到的能量信号经过整流模块、稳压模块、滤波模块、LDO处理转化为直流信号为传感器供电，实现能量的无线供应，同时实现对颅压和温度的实时采集和稳定传输。本发明用于重症监护颅压监测中，无需外接电源，可以通过线圈E1和线圈E2进行直接供电和数据传输。本发明结构简单、性能可靠、性价比高、通用性好。

说明书

技术领域

本发明属于医疗传感技术领域，具体涉及一种实时监测颅压和脑温的无线传感电路。

背景技术

重症监护患者由于颅压的变化可以引起神经和脑组织的变化导致患者产生不适症状，因此，颅压的变化对于医生诊断患者状况具有非常重要的意义。目前商用颅压测量方式大多采用侵入式方法，将探头直接置于患者脑室，外接导线连接到仪器进行测试，这样的方法可能会导致患者的二次损害，由于探头外接导线可能导致创口感染。探头在长时间使用之后可能会发生读数不准的情况，需要手动进行调整，操作不便。最近几年出现了多种非侵入式的颅压测量方法，比如可以通过CT、近红外光谱等方法进行间接判断，但是大都需要昂贵仪器进行测量，测试成本高，难以进行实时监测。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提出一种安全经济、可靠性高的可以实时监测颅压和脑温的无线传感电路。

本发明提出的实时监测颅压和脑温的无线传感电路，包括供电线圈E1、接收线圈E2、整流模块、滤波模块、LDO、传感器模块、微处理器七个部分：

由于该电路需要通过植入患者大脑进行测量，因此，电路面积应当尽可能减小。

该电路使用接收线圈E2作为数据传输天线，配合微处理器，实现数据的无线传输；使用供电线圈E1作为能量接收线圈，将接收到的能量信号经过整流模块、稳压模块、滤波模块、LDO处理转化为直流信号，为传感器供电，实现能量的无线供应，从而实现对颅压和温度的实时采集和稳定传输。

供电线圈E1和接收线圈E2两者圈数和尺寸相等，制作在印刷电路板同一位置的正反两面，形成双面线圈耦合形式；线圈的外观形状为闭合几何图形，可以使用三角形、矩形、圆形等；优选为矩形线圈；线圈采用正反交错的布线方式，类似麻花，可以极大程度上减小两个线圈所需要的电路尺寸。

通常，供电线圈E1和接收线圈E2的圈数为5-8圈，优选为6圈（印刷电路板正面6圈，反面6圈），线圈大小为3cm×3cm，通信距离可以达到2cm，满足使用要求。供电线圈E1设有两个端口ATT1和ATT2，接收线圈E2设有两个端口ATT3和ATT4。由于两者圈数和尺寸相等，在使用时将端口对调也不会影响效果。

本无线传感电路的工作过程如下：

将电路放置在NFC的发射场中，线圈E1接收交流电磁信号，经过整流器模块整流处理成为直流信号，直流信号通过滤波模块滤除高频噪声，经过稳压模块将直流信号稳压到较低电压,防止信号电压幅值过大，损坏其他器件。之后经过LDO模块成为固定输出直流信号，给传感器供电。微处理器通过线圈E2进行供电，同时可以检测到NFC发射场。当检测到NFC发射场时会启动内部程序工作，向传感器模块读取气压和温度数据，经过处理，通过线圈E2发送给上位机。

本发明的有益效果如下：

本发明无需外接电源，可以通过线圈E1和线圈E2进行直接供电和数据传输，实现了低功耗。在电路结构方面，使用叠层双线圈结构可以保证信号传输的稳定性，同时可以使供电电压达到平稳，增大了通信距离，提高电路可承受负载。由于线圈E1、线圈E2制作在印刷电路板同一位置的正反两面，可以有效减小电路面积；使用微处理器配合传感器模块极大减小了电路复杂程度和电路的实际尺寸，同时极大降低了装置的成本。拥有简单、可靠、性价比高、通用性好等特点。

附图说明

图1是本发明的一种用于颅压监测的无线传感电路原理图。

图2是本发明的叠层双线圈结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

结合图1所示，一种用于颅压监测的无线传感电路，由线圈E1、线圈E2、整流模块、滤波模块、LDO、传感器模块、微处理器七部分组成。

该电路使用线圈E2作为数据传输天线配合微处理器，实现了数据的无线传输；微处理器的能量来源于线圈E2接收的信号，通过微处理器内置整流模块获得。

使用线圈E1作为能量接收线圈，将接收到的能量信号经过整流模块、稳压模块、滤波模块、LDO处理转化为直流信号为传感器供电，实现了能量的无线供应。传感器可以同时采集颅压和温度两种数据，传输给微处理器进行发送，实现了对患者颅压和温度的实时采集和稳定传输。

整流模块的功能是将线圈E1接收到的交流信号转换为直流信号，由于整流过程中会有部分高频噪声无法消除，因此需要经过滤波模块将高频噪声滤除得到低噪声的直流信号。

稳压模块是为了将电压稳定在后续电路可接受的电压范围，同时缩小LDO处理的信号压差，保护电路，提高电路转换效率。LDO是线性稳压器，可以进一步减小直流信号的噪声，提供平稳的电压和电流。

结合图2所示，线圈模块包括供电线圈和接收线圈，供电线圈E1、接收线圈E2制作在印刷电路板同一位置的正反两面。采用的是正面6圈，反面6圈的双面矩形线圈形式，矩形线圈转角处为45°切角，线圈采用正反交错的布线方式，类似麻花，可以极大程度上减小两个线圈所需要的电路尺寸，线圈大小为3cm×3cm，通信距离可以达到2cm，满足使用要求。图2中所示ATT1和ATT2为线圈E1端口，ATT3和ATT4为线圈E2端口。由于两者圈数和尺寸相等，在使用时将端口对调也不会影响效果。

本发明使用的整流模块可以采用市场上可购得的产品，型号为HSMS2828型；滤波模块可以采用电容串联接地，电容容值可根据噪声频率进行选择；稳压模块可以采用市场上可购得的产品，型号为BZT52B5V1S型；LDO模块可以采用市场上可购得的产品，型号为LT3009型；微处理器模块可以采用市场上可购得的产品，型号为NHS3152型；传感器模块可以采用市场上可购得的产品，型号为BMP180型。

本发明工作过程如下：

将电路放置在NFC的发射场中，线圈E1接收交流电磁信号，经过整流器模块整流处理成为直流信号，直流信号通过滤波模块滤除高频噪声，经过稳压模块将直流信号稳压到较低电压,防止信号电压幅值过大，损坏其他器件。之后经过LDO模块成为固定输出直流信号，给传感器供电。微处理器通过线圈E2进行供电，同时可以检测到NFC发射场。当检测到NFC发射场时会启动内部程序工作，向传感器模块读取气压和温度数据，经过处理，通过线圈E2发送给上位机。

通过本电路可以准确采集患者颅压和温度数据，为医生诊断做出辅助依据，并且无需电池等额外电源供电。

本发明的有益效果如下：

本发明无需外接电源，可以通过线圈E1和线圈E2进行直接供电和数据传输。在电路结构方面，使用叠层双线圈结构可以保证信号传输的稳定性，同时可以使供电电压达到平稳，增大了通信距离，提高电路可承受负载。由于线圈E1、线圈E2制作在印刷电路板同一位置的正反两面，可以有效减小电路面积；使用微处理器配合传感电路模块极大减小了电路复杂程度和电路的实际尺寸，同时极大降低了装置的成本。拥有简单、可靠、性价比高、通用性好等特点。