便携式环境生理监测仪制造技术

一种便携式环境生理监测仪，由传感器、信号调节器、数据采集与数字信号处理板、外围电路、微机接口电路、外部设备组成。被监测的各参数经传感器、信号调节器、多路模拟开关、采样保持电路送Ａ／Ｄ变换器转换成数字信号，由锁存器锁存，再经数据总线送ＤＳＰ分析处理。本发明专利技术能同时对环境中的物理、化学因素和人体生理因素综合检测和综合评价，具有自动采集、分析、显示、记录、打印和报警功能。用于环保、卫生、医疗和劳动环境的监测。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种环境生理监测仪，特别是涉及一种环境监测、卫生监测和医疗监护合为一体的综合检测装置。目前，国内外使用的环境监测仪器有固定式的大型大气污染监测站(网)、流动式环境监测车和便携式环境监测仪三大类。监测参数包括环境中同时存在的物理(气象)因素，如温度、相对湿度、风速、风向、气压、照度、噪声；化学因素有CO、CO2、SO2、NO2、O2、O3。上述固定式和流动式监测设备有同时监测部分物理(气象)因素和化学因素；便携式环境监测仪则不能同时测量它们。而环境是一个整体，这两种因素往往同时存在，并处于连续动态变化中，化学因素受物理(气象)因素的影响很大，因此，靠单一因素且监测参数很少的环境监测仪器本身，就只能反映出环境质量的部分变化。对环境监测的主要目的之一，是调查各环境因素的变化情况及其对人体健康的影响程度，而对人体健康的评价主要是通过人体的基本生理参数，如体温、脉搏、呼吸、血压、心电、心率和血氧饱和度的变化，这些生理参数亦呈连续动态变化，它直接受环境中的物理(气象)因素和化学因素的影响。目前的人体生理记录仪或病人监护仪无环境监测参数。现已传统的形成了单独监测环境物理(气象)因素，或化学因素，或人体生理因素三足鼎立、互不相干的局面，只能发挥各自的优势，不能在人—机—环境系统中发挥整体功能。已获得专利权(专利号93211005.3)的《便携式环境综合检测报警仪》虽满足了同时监测环境中的物理(气象)因素和化学因素的要求，但该仪器的主体是笔记本微型计算机，其成本较高，目前推广较难。本专利技术的目的是从人—机—环境系统工程理论出发，提供一种能同时对环境中物理(气象)因素、化学因素和人体生理因素综合检测和综合评价，并能实时自动采集、分析、显示、记录、打印和告警的便携式环境生理监测仪器。本专利技术的目的是这样实现的该装置包括传感器、信号调节器、数据采集与数字信号处理板、外部设备及其接口电路和PC机接口电路。数据采集与数字信号处理板上有高速数字信号处理DSP(Dig-ital Signal Processing)芯片为核心，配有相应的外围电路芯片构成的单板计算机；还有总线接口控制逻辑电路、多路模拟开关和A/D转换电路。各种环境中的物理参数、化学参数和人体生理参数都有其相对应的传感器，并与信号调节器相连，该调节器由单端输出且增益连续可调的放大器构成。从信号调节器输出的各路模拟信号电压，共16路，分别送至高速数据采集与数字信号处理板的多路模拟开关的输入端。高速数据采集与数字信号处理板的CPU及控制电路对送至其输入端的各种模拟信号电压进行数字化采集，并将采集到的数字信号进行存贮，通过应用程序对各参数的数据进行分析，由外部设备中的液晶显示屏显示或通过打印机接口由打印机打印输出。当某路参数超过预定门限时，告警电路发出声光告警。所有电路、芯片以及电路接口均为常规技术，其专利技术点是其有机组合，便于实施。为了与各型PC微机及其兼容机联机(以下简称PC机)，高速数据采集与数字信号处理板通过PC机接口与PC微机的总线(即含有16位AT总线接口的ISA总线)与PC机通信传输数据，这就构成了PC机为主机，以TMS 320C25为核心的DSP板为从机的主从机系统。在数字信号处理中，经常要用到卷积、相关、滤波、快速傅立叶变换、自适应滤波和频谱分析等数学运算，需要在短时间内完成大量的乘法和累加运算，将采用的16/32位TMS 320C25和40MHz时钟的单片式DSP芯片为CPU，配有16位64K字节数据存贮器RAMCY 7C 198芯片，由两片EPRO M27C 256和两片快速静态RAMCY 7C 199组成程序存贮器。管理程序和应用程序固化在EPROM27C 256上。所有的存贮器均采用双端口技术与PC机联通。为了使高速的CPU与低速的外接设备协调工作，插件板上设有各自由一块芯片构成的多个缓冲器和加快CPU运行速度的半溢出检测器。还有多路模拟开关电路和A/D转换器，前者是分时将不同参数接至A/D转换器的程控开关电路。A/D选用10或12位字节中速或者高速芯片。由于便携式环境生理监测仪集环境物理(气象)因素、化学因素和人体生理因素三为一体，弥补了该三类仪器组合之不足，可大大提高工作效率和整体监测质量；亦可用于重症病人和手术室病人的全面监护，对病情进行客观、综合判断，提高抢救成功率，降低死亡率。本仪器以最先进的DSP单片机为主体，可对16种环境、生理参数实时、快速的数据采集、分析、显示、记录、打印和告警，还配有各型PC机的接口，可满足不同用户的需求。本仪器配有计算机软件程序，可进行环境和生理的多因素分析，以实现对环境与生理的综合评价，达到综合防治的目的。本仪器可广泛用于环保、卫生、医疗监测、工矿企业、体育、交通、大专院校、科研院所、航空航天部门；也可用于高干病房、高级宾馆、豪华别墅以及办公室、家庭居室内的空气清新度及人体舒适度的监测；各种空气净化器产品的技术评价。根据市场需求和用户需要可开发系列产品，单独用于环保、卫生和医疗部门。附图的图面说明如下附图说明图1是便携式环境生理监测仪的结构框图；图2是高速数据采集与数字信号处理板的结构框图；图3是本专利技术整机结构示意图。下面结合实施例对本专利技术的具体装置和工作情况加以详述图1示出本专利技术的总体结构。各种环境、生理参数通过各自的传感器1变成模拟电压信号或电流信号，通过信号调节器2放大和增益调节成适合A/D转换的工作电压±10V或±5V。由信号调节器2输出的各种模拟信号电压，分别送至高速数据采集和数字信号处理板3的多种模拟开关的输入端。高速数据采集与数字信号处理板是本专利技术环境生理监测仪的主体，它对送至其输入端的各路模拟信号电压进行数字化采集、存贮和对数字信号进行处理，由点阵液晶显示屏4显示，操作菜单也由该显示屏显示，或通过打印机接口7送至打印机打印输出。当某路环境参数或生理参数超过预定门限时，由告警电路8发出声光告警信号。操作人员通过20键触摸键盘6对监测仪进行控制操作，即通过键盘改变监测仪的工作方式、变换显示内容、设置采样参数和报警参数等。图2示出了高速数据采集与数字信号处理板3的结构。TMS320C25芯片21是以16/32位单片式DSP为CPU，40MHz时钟频率，能将高速控制的灵活性与阵列处理的数值运算结合起来，用哈佛结构与流水线作业，在开启流水线操作后，一次16位乘法运算与一次加法运算仅用100ns，即每秒钟能执行一千万条指令。配有数据存贮器28，采用64K字节快速静态RAM CY 7C 198芯片；程序存贮器30由两片EPROM 27C 256和两片快速静态RAM组成，管理程序和应用程序固化在EPROM 27C 256上。每次开机时，首先将E-PROM上的程序调入快速静态RAM内，以便执行程序时快速读取，从而加快了整个程序的执行速度。所有存贮器均采用双端口技术与PC机联通，双口数据存贮器33就是用来加快环境生理监测仪与PC微机通信速度而接入的。应用程序通过程序、数据地址译码器29来控制各个存贮器按时序工作。为了开机时协调CPU与相对低速的EPROM工作，加入了插入等待时序电路27。为了便于利用各型PC机来开发、调试本测试仪，将DSP板做成与PC机的插件结构形式，将DSP板插入PC机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种便携式环境生理监测仪，包括传感器、信号调节器、数据采集与数字信号处理板和外部设备，其特征在于：数据采集与数字信号处理板包含高速数字信号处理ＤＳＰ芯片及相应外围电路芯片构成的单板计算机、总线接口控制逻辑电路、多路模拟开关电路和Ａ／Ｄ转换电路；各种环境中的物理参数、化学参数和人体生理参数各自对应一个传感器（１）和一个信号调节器（２），该信号调节器由单端输出增益连续可调的放大器构成；信号调节器（２）的输出端与高速数据采集与数字信号处理板的多路模拟开关的输入端相连；外部设备包括液晶显示屏、告警电路、触摸键盘和打印机。２．根据权利要求１所述的环境生理监测仪，其特征在于：高速数据采集与数字信号处理板是能插入有ＩＳＡ总线（即含有１６位ＡＴ总线接口）插槽（３６）的插件板，采用１６／３２位单片微机，配有数据存贮器（２８）、程序存贮器（３０），所有存贮器均采用双端口技术与ＰＣ机联通；同时还设有：支持存贮器的辅助接口和支持慢速外部设备工作的插入时序电路（２７）；各由一芯片构成的多个缓冲器；半溢出检测器（４０）和多路采集小系统。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：任纯泽，
申请(专利权)人：任纯泽，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]