智能健康监护仪

1.本实用新型技术方案主题名称为智能健康监护仪，与现有技术共有的技术特征为采用嵌入式控制方式，其特征是本实用新型由单片机控制模块(1)、心电信号采集及调理模块(2)、心音信号调理模块电路(3)、体温信号调理模块(4)、脉搏信号调理模块(5)、血压信号调理模块(6)、生理信号采集板(7)、信号处理模块(8)、数据通信模块(9)、语音告警模块(10)、LCD触摸显示模块(11)、电源模块(12)等几部分组成。

智能健康监护仪 \n技术领域\n[0001] 本实用新型涉及一种全新的医用仪器，具体地说是一种智能健康监护仪。 背景技术\n[0002] 随着我国国民经济的发展，人们对健康关注程度在不断提高。诸如痢疾、鼠疫等特定传染病已经得到了有效控制，主要疾病也逐渐从急性传染病变为慢性传染病。诸如高血压、心脏病、糖尿病和癌症等疾病的防治与愈后康复，已成为需要解决的主要问题。世界卫生组织估算，慢性疾病的发病率呈现快速上升趋势，预计到2020年，慢性病将成为人类失能(Disability)的主要原因。拥有智能健康监护仪，人们可以根据数据自己判断被监护人员的身体状况。对于大病初愈的用户，可以观察到手术和治疗效果；对于慢性病就可以在早期得以发现，医生采取相应的医疗措施进行解决；对于突发型病，监护人可以采取一些自救措施，同时也可以通过远程通信，将监护人的状况通知到监护人的家属及通知到社区医生甚至通知到医院的医生，此时医生也可以通过网络给监护人或其家属简单的应急医嘱，使监护人能够得到及时的诊断和救治。 \n[0003] 我国对健康监护系统的研究起步较晚，监护仪为“PC+监护仪”的结构，多用8位单片机实现，不能脱离PC工作，这在一定程度上制约了其发展和推广，且在特殊品种和某些性能指标上尚存在差距；在外壳设计和工艺、主要硬件结构和功能指标方面，已经达到或接近国外先进产品水平，可以满足一般临床需要。但是，至今没有研发出便于携带的智能健康监护仪。国外较早的开展了这一领域的研究，并取得了很多优秀成果。但是国外产品都是采用声耦合方式调制到音频使用电话线传输，生理参数模块通过串口连接终端，且整个设备的价格不菲，不适应我国的国情。同样，他们现在也没有研发出体积小的健康智能监护仪。 \n发明内容\n[0004] 本实用新型所要解决的技术问题是：研制一款便携式的智能健康监护仪。该智能健康监护仪能对患者进行实时监护，包括对心电、心音、脉搏、体温等生理信号的采集、显示、分析处理、网络传输等。该监护仪能通过因特网实时的将数据传输到监护中心，以实现远程实时监护，监护中心端软件实现包括对各病人生理信号数据的接收、显示、管理、分析处理等。 \n[0005] 本项目研究包括心电、血压、脉搏、体温、呼吸、脑电等生命指征信号提取、识别及传输方法；研制人体生命指征信号检测处理模块；开发基于远程医疗信息交互系统。 [0006] 此款智能健康监护仪具有外观精致，小巧玲珑，便于携带，操作方便、简单，检测准确，性价比高等特点。它使得被监护人能够拥有较多的自由活动空间，在获得较准确的测量指标的同时，免除人们在家庭与医院之间奔波的劳苦。在异常的生命指征信号出现时，患 者本人可以采取一些自救措施，同时也可以通过远程通信，将患者的状况通知到患者的家属及通知到社区医生甚至通知到医院的医生，此时医生也可以通过网络给患者或其家属简单的应急医嘱，使患者能够得到及时的诊断和救治，为个体、社区的远程医疗服务。 [0007] 同时，智能健康监护仪，通过Internet网络可以构建远程医疗信息网，不仅有利于发达地区的人获得保健服务，也有利于贫困地区的人获得必要的医疗健康服务。她将面向个体、面向社区，是移动医疗与远程医疗网络的关键技术之一，是医疗、社区服务领域的发展方向。 \n[0008] 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：智能健康监护仪由单片机控制模块(1)、心电信号采集及调理模块(2)、心音信号调理模块电路(3)、体温信号调理模块(4)、脉搏信号调理模块(5)、血压信号调理模块(6)、生理信号采集板(7)、信号处理模块(8)、数据通信模块(9)、语音告警模块(10)、LCD触摸显示模块(11)、电源模块(12)等几部分组成。 \n[0009] 各模块的作用为： \n[0010] 1、数据存储处理、各项指令发布。 \n[0011] 2、将心脏产生的电位变化以时间为函数记录下来，形成心电图(ECG)。ECG信号可直接加到采集板进行A/D转换。本模块包括前端放大和右腿驱动电路、高通滤波电路和二级放大电路、二阶低通滤波电路、双T有源陷波器、电平提升电路等。 \n[0012] 3、采集心肌收缩、心脏瓣膜关闭和血液撞击等引起的振动所产生的声音，即心音。\n采用心音换能器对心音信号进行有效提取并进行处理，放大、滤波，可以输出清晰、稳定的心音信号，由此来进行心音的采集。 \n[0013] 4、采集体温信号，本模块选用AD590温度传感器。 \n[0014] 5、采集脉搏信号，使用指套式光电传感器，由发光二极管和光电三极管组成，指套减少了外界光的干扰。 \n[0015] 6、检测血压，本模块采用MPS2100压力传感器测量压力值。。 \n[0016] 7、专门用于前端生理信号的采集，并通过串口与开发板进行通信。基于ATmega8单片机。 \n[0017] 8、处理收集到的模拟信号和数字信号。 \n[0018] 9、数据通信，采用了3G技术。性价比高，价格适宜；安全性较好；实时性好：数据传输速度快，大众易于接受和推广。 \n[0019] 10、声光报警，分别指示监护的生理数据异常或仪器异常。 \n[0020] 11、显示采集并经过处理的数据给用户，用户可通过触摸屏向机器下发指令，实现人际互动。 \n[0021] 12、给用电模块提供电源。 \n[0022] 本实用新型的有益效果是，可对生理参数的实时采集和处理，并将生理参数和处理结果无失真的传送到医院服务器。医院服务器将智能终端传送来的数据存储并显示，供医生进一步分析诊断。医生可将诊断结果和意见通过网络发送给智能终端。诊断结果可在终端上显示，供病人或监护对象参考。 \n附图说明\n[0023] 附图是本实用新型的的整体设计方案图。 \n[0024] 图1为智能健康监护仪检测终端方案MCU-1，图2为智能健康监护仪检测终端方案MCU-2，图3为硬件系统总体框图，图4为生理信号采集板主芯片电路，图5为六路A/D通道分配表。 \n具体实施方式\n[0025] 参照附图对本实用新型作以下具体的详细说明： \n[0026] 如附图1，2所示，本系统由血压、心音、脉搏、心电、温度传感器、模拟信号处理部分、数字信号处理部分、数据通信部分、语音告警及LCD显示等六部分组成，除完成对血压、体温、脉搏、心电、心音进行检测监护外，还有语音告警、蓝牙传输、数据储存等功能。该系统可对生理参数的实时采集和处理，并将生理参数和处理结果无失真的传送到医院服务器。\n医院服务器将智能终端传送来的数据存储并显示，供医生进一步分析诊断。医生可将诊断结果和意见通过网络发送给智能终端。诊断结果可在终端上显示，供病人或监护对象参考。\n多参数检测系统由腕带和附着在腕带上的监测盒组成，采用双微处理器，MCU-2完成各项生命指征信号采集和分析，MCU-1完成人机交互和数据通信。 \n[0027] 如附图3所示，本系统的主机MPU采用Samsung公司生产S3C2410处理器，S3C2410处理器为ARM920T内核CPU，最高支持的频率达200M，并具有MMU虚拟内存管理单元，可以轻松的运行起嵌入式Linux，同时拥有丰富的片内外设，具有很高的性价比。图2-3为硬件系统总体框图，由于S3C2410芯片内部已经包含了UART、LCD、网卡、SDRAM、FLASH等驱动控制器，这样就大大简化了主机的外围电路，而且采集卡利用了ATmega8单片机上集成的A/D采集和串口通信，只要设计了生理信号调理电路就能完成采集卡的电路设计，总体电路简洁，可以实现监护仪的小型化要求。在进行开发工作时，将S3CEB2410开发板与其配套的JATG仿真器UnetlCE相结合进行开发，当编写完应用程序后，用Unet ICE将可执行文件下载到开发板上调试。最后当完成程序的开发工作，用Unet ICE将程序固化到开发板的NAND Flash中。 \n[0028] [0022]如附图4所示，虽然开发板上也外扩了S3C2410芯片内部的8通道ADC接口，但由于在本设计中采用了触摸屏，它占用了CPU内ADC的两路，如果还要用其它6通道作为生理信息的采集A/D通道，在后期软件设计时将会非常复杂。因为这8路A/D是分时复用的，当我们全速进行A/D转换时，还得考虑将ADC的时间片分出一部分以保持触摸屏的响应，系统整体的性能带来 很大影响，在多通道同时采集时冲突尤其明显。为此在ARM开发板的基础上，我们又开发了基于ATmega8单片机的串口数据采集板，专门用于前端生理信号的采集，并通过串口与开发板进行通信。ATmega8内包含了8路10bit(ADC4和ADC5为\n8bit)的ADC，转换时间为65us-260us，在本系统中设计的采样频率为200Hz，因此ATmega8内的ADC可以满足采样时间上的要求，从而可以简化采集板的电路设计。 \n[0029] Tmega8单片机内部和外部的数字电路产生的电磁干扰，用一个0欧姆电阻将模拟地与数字地隔开，同时将AVCC通过用L1与C8组成的LC网络与VCC连接，将模拟电源AVCC与字电源VCC隔离。由于在此电路中将要选择AVCC为参考电源，因此将AREF引角通过电容C12接地，以避免干扰。为了增加可用性，在ATmega8上直接外接两个LED灯当程序运行时起到指示作用。图5为此设计中各模拟输入的A/D通道分配表。 \n[0030] 上面所述的实施仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书。