專利名稱：便攜式多參數(shù)健康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種醫(yī)療儀器技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體是一種便攜式多參數(shù)健康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著醫(yī)學(xué)科學(xué)技術(shù)及電子工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，先進(jìn)的醫(yī)療設(shè)備已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。多參數(shù)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)是根據(jù)患者的病情需要，對多種生命征象進(jìn)行實時監(jiān)護(hù)的系統(tǒng)，以實現(xiàn)及時了解病人狀況，預(yù)防突發(fā)狀況以及指導(dǎo)治療的功能。目前多參數(shù)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在各種病房以及手術(shù)室中，尤其在對危重病人的監(jiān)護(hù)中起到重要作用。此外，它正朝著家庭病房發(fā)展，實現(xiàn)對老人，慢性病患者，各種疾病高?；颊咛峁┟舾?，準(zhǔn)確，實時的監(jiān)護(hù)預(yù)警，以及對普通大眾提供無創(chuàng)檢查，起到及時了解健康狀況，預(yù)防突發(fā)病變的作用。
經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，實用新型專利申請?zhí)枮?00720108925. 3的《微型攜帶式遠(yuǎn)程多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀》設(shè)計了一個獨立便攜的多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀。該實用新型采用模塊化設(shè)計，包括獨立的血壓采集模塊，心電呼吸采集模塊，血氧采集模塊和通信模塊，并且每塊信號采集模塊包含一個專用處理芯片，進(jìn)而避免信號采樣過程中的相互干擾，通信模塊包含數(shù)據(jù)傳輸電路，讀寫SIM卡的電路，以及天線等，其與移動公司GPRS/CDMA建立通訊鏈路，高效傳輸數(shù)據(jù)。系統(tǒng)采用高速SOC單片機(jī)作為主控和接口，接收并處理各個模塊的數(shù)據(jù)，將結(jié)果傳送給通信模塊輸出。但是該技術(shù)每個模塊采用獨立的模擬前端，一方面系統(tǒng)的參數(shù)測量模塊確定，可擴(kuò)展性差；另一方面系統(tǒng)的集成度低，閑置資源多，導(dǎo)致了功耗高，體積大，移動不方便。
又經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)，發(fā)明專利申請?zhí)枮?00610157495.4的《插件式多參數(shù)監(jiān)護(hù)測量模塊》設(shè)計的是一體化多參數(shù)模塊，其可作為多種監(jiān)護(hù)儀，計算機(jī)以及通訊設(shè)備等主機(jī)的一個配件操作。相比上面提高的實用新型，該發(fā)明提高系統(tǒng)集成度，縮小系統(tǒng)集體。其主要包含前置處理器和主處理器，前置處理器對來自測量電路的電信號進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和數(shù)模轉(zhuǎn)換，主處理器則完成該信號對應(yīng)的生理參數(shù)處理，結(jié)果通過有線或無線接口傳給主機(jī)。該一體化模塊可與多種設(shè)備連接構(gòu)成監(jiān)護(hù)儀對不同參數(shù)監(jiān)護(hù)。它能作為監(jiān)護(hù)儀的一個模塊使用，也能脫離監(jiān)護(hù)儀在短時間內(nèi)獨立工作，還可以與顯示設(shè)備組成監(jiān)護(hù)儀。該技術(shù)不可實現(xiàn)多種參數(shù)的同時監(jiān)護(hù)，更難以滿足對腦電這種微弱電信號監(jiān)護(hù)的需求，除此之外該模塊是其它監(jiān)護(hù)裝置的配套模塊，獨立工作能力差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種便攜式多參數(shù)健康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，不僅實現(xiàn)對腦電，心電的監(jiān)護(hù)，還可根據(jù)病人需要選擇不同傳感器來監(jiān)護(hù)特定生理參數(shù)。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括接口模塊、前端模塊、主處理器、存儲模塊、通信模塊和人機(jī)交互模塊，其中接口模塊與前端模塊相聯(lián)系以傳輸傳感器采集的模擬電信號，模擬前端模塊與主處理器相聯(lián)系以傳輸數(shù)字信號，主處理器模塊與存儲模塊連接以傳輸生理狀態(tài)信號，主處理器與通信模塊相聯(lián)系以傳輸輸出信號，主處理器與人機(jī)交互模塊相聯(lián)系以傳輸多媒體信息。
所述的接口模塊包括心電電極導(dǎo)線、腦電電極導(dǎo)線和傳感器接口，其中心電電極導(dǎo)線的一端與心電電極相連接，另一端與前段模塊的輸入端相連接以傳輸心電信息，腦電電極導(dǎo)線的一端與腦電電極相連接，另一端與前段模塊的輸入端相連接以傳輸腦電電極信息，傳感器接口的一端與傳感器相連接，另一端與前端模塊相連接以傳輸傳感電信號。
所述的前端模塊包括視頻信息解碼芯片，腦電模擬前端單元、心電模擬前端單元和一體化模擬前端單元，其中視頻信息解碼芯片與攝像頭相連處理視頻流信息，腦電模擬前端單元、心電模擬前端單元和一體化模擬前端單元分別與傳感器接口相連接接收腦電電極信息、心電信息和傳感電信號。
所述的人機(jī)交互模塊包括控制系統(tǒng)工作的按鍵，本地顯示信息的視頻輸出模塊，以及本地預(yù)警的音頻輸出模塊。
本發(fā)明適用于更多腦損傷的患者；獨立的腦電，心電模擬前端，和其它參數(shù)的一體化模塊，結(jié)合了目前兩種主要監(jiān)護(hù)系統(tǒng)設(shè)計的思想，保證信號采集需要的同時，簡化系統(tǒng)設(shè)計；自帶的攝像頭可以更有效的監(jiān)護(hù)使用者，結(jié)合系統(tǒng)的無線模塊，實現(xiàn)在危急情況下系統(tǒng)自動產(chǎn)生預(yù)警信息和采集圖像信息發(fā)送給預(yù)設(shè)監(jiān)護(hù)人的功能，在獲得直觀信息時可提供快速的遠(yuǎn)程幫助；合理使用高性能的OMAP3530芯片，使系統(tǒng)高效流暢的完成多參數(shù)處理，同時縮小系統(tǒng)體積，降低 系統(tǒng)功耗，提高了本發(fā)明的便攜性；本系統(tǒng)的無線通信技術(shù)，可實現(xiàn)使用者與監(jiān) 護(hù)人之間的實時聯(lián)通，其緊急預(yù)警降低了突發(fā)及危急疾病的危險，使用者在最短 時間內(nèi)得到救助。


圖l是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是本發(fā)明操作流程圖。
具體實施例方式
下面對本發(fā)明的實施例作詳細(xì)說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下 進(jìn)行實施，給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限 于下述的實施例。
如圖1所示，本實施例包括接口模塊、前端模塊、主處理器、存儲模塊、 通信模塊和人機(jī)交互模塊，其中接口模塊與前端模塊相聯(lián)系以傳輸傳感器采集 的模擬電信號，模擬前端模塊與主處理器相聯(lián)系以傳輸數(shù)字信號，主處理器模塊 與存儲模塊連接以傳輸生理狀態(tài)信號，主處理器與通信模塊相聯(lián)系以傳輸輸出信 號，主處理器與人機(jī)交互模塊相聯(lián)系以傳輸多媒體信息。
所述的接口模塊包括心電電極導(dǎo)線、腦電電極導(dǎo)線和傳感器接口，其中 心電電極導(dǎo)線的一端與心電電極相連接，另一端與前段模塊的輸入端相連接以傳 輸心電信息，腦電電極導(dǎo)線的一端與腦電電極相連接，另一端與前段模塊的輸入 端相連接以傳輸腦電電極信息，傳感器接口的一端與傳感器相連接，另一端與前 端模塊相連接以傳輸傳感電信號。
所述的前端模塊包括視頻信息解碼芯片，腦電模擬前端單元、心電模擬前 端單元和一體化模擬前端單元，其中視頻信息解碼芯片與攝像頭相連處理視頻 流信息，腦電模擬前端單元、心電模擬前端單元和一體化模擬前端單元分別與傳 感器接口相連接接收腦電電極信息、心電信息和傳感電信號。
所述的主處理器是美國TI公司的0MAP3530微處理器，它集成了 RAM, DSP兩 種芯片架構(gòu)以及豐富了片內(nèi)資源，完成系統(tǒng)控制可生理參數(shù)識別與預(yù)診斷。
所述的通信模塊包括有線通信的RS232接口， USB串口， JTAG口，無線通 信的ZigBee發(fā)射模塊，GPRS/CDMA模塊。通信模塊與主處理器聯(lián)系實現(xiàn)系統(tǒng)與 PC,手機(jī)等不同終端之間數(shù)據(jù)，視頻信息傳輸。所述的人機(jī)交互模塊包括控制系統(tǒng)工作的按鍵，本地顯示信息的視頻輸出模 塊，以及本地預(yù)警的音頻輸出模塊。
如圖2所示，本實施例工作步驟如下
第一步、開機(jī)自檢開機(jī)以后自動完成對各個硬件模塊的檢査確保正常工作， 在自檢出現(xiàn)錯誤時本地顯示錯誤信息，自檢通過后系統(tǒng)開始工作。該過程是確保 系統(tǒng)工作環(huán)境穩(wěn)定和良好的敏感度，特異性，從而避免出現(xiàn)誤診和漏診，尤其是 高危疾病的漏診會對病人造成嚴(yán)重影響；
第二步、主處理芯片操作在系統(tǒng)開機(jī)后使用者需要根據(jù)選擇的傳感器輸出 電信號的頻率和范圍做出相應(yīng)的設(shè)置。通過按鍵操作的信息，主處理芯片選擇一 體化模擬前端中的參數(shù)，實現(xiàn)對應(yīng)的放大和濾波。主處理器中的主處理芯片需要 完成整個系統(tǒng)的控制，是被實施例的主控部分。
第三步、生理信號采集該過程是各個前端模擬電路采集原始模擬信號，經(jīng) 過放大，濾波，數(shù)模轉(zhuǎn)換后傳送給后續(xù)模塊處理。心電信號是主耍集中0. 05 100HZ， 50uV 50mV的弱電信號，從體表采集到的心電需放大50(Tl000倍用于后續(xù)處理。 第一階放大電路與電極直接聯(lián)系，因此為了避免電極產(chǎn)生的極化電位一階放大的 倍數(shù)不能過大。 一般心電幅值在一階放大電路約放大5倍，可根據(jù)實際需要確定 二階放大或三階放大。因為心電信號的噪聲背景很強(qiáng)，主要包括肌電，呼吸偽跡， 工頻干擾等，所以模擬電路需要設(shè)計合適的幅頻響應(yīng)范圍，實現(xiàn)有效的濾波。綜 上所述，心電信號的前端模擬電路實現(xiàn)500倍的總增益，共模抑制比大于80HZ, 頻率響應(yīng)范圍0.05 100HZ。經(jīng)過以上處理后，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片將模擬信號轉(zhuǎn)換為 數(shù)字信號并傳送給后續(xù)模塊。
腦電模擬前端的處理過程類似與心電，但頭皮腦電的有用信息主要集中在 0.5 35HZ， 5 100uV內(nèi)，是比心電更微弱，頻率更低，干擾更多的電信號，所以 對腦電模擬電路要求更高。其放大增益比其它信號都要高，輸入阻抗要求更高， 放大器的低頻截止的選擇困難。腦電的主要噪聲來自眼動，心電，電極極化電位， 工頻干擾等，所以電路需要抗干擾能力強(qiáng)，共模抑制比高，頻率響應(yīng)范圍適當(dāng)。 簡便，高質(zhì)量的腦電信號模擬前端電路是分析腦電信號的前提，也是該實施例的 重要技術(shù)問題。
其它生理信號的采集，如血氧，血壓，呼吸，體溫，體位等都是將非電信號 轉(zhuǎn)換為電信號?；谝延械膫鞲衅?，本實施例設(shè)計了一體化的前端模擬電路。該電路對不同的輸入信號實現(xiàn)可調(diào)的放大與濾波，以滿足后續(xù)處理的需要。使用者 可根據(jù)不同的需要選擇合適的傳感器，實現(xiàn)對一種或多種參數(shù)的檢測。這即減小 系統(tǒng)電路體積，又使得系統(tǒng)適用于大多數(shù)人的健康監(jiān)護(hù)。
第四步、數(shù)據(jù)存儲該過程是將第三步中生成的數(shù)字信息保存到系統(tǒng)擴(kuò)展的 存儲模塊中。該操作由主處理芯片控制完成，其目的是為了保存大量歷史信息供 以后查閱，傳輸，顯示等。
第五步、信號處理該過程是接收來自前端的數(shù)字信號，通過DSP完成信號 參數(shù)的識別，對健康狀況做出檢測。系統(tǒng)中嵌入多種生理參數(shù)的識別算法，同步 或者先后完成接收到數(shù)字信號的處理。
傳統(tǒng)的多參數(shù)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)大多基于兩片處理芯片， 一片完成系統(tǒng)控制及其它，
而另一片完成大量的數(shù)據(jù)處理。而本實施例基于美國TI公司的OMAP3530/3525 處理器完成。0MAP3530在單一芯片上集成了主處理芯片和DSP內(nèi)核，是一個高 度整合的片上系統(tǒng)(S0C: System of Chip)。第3步操作產(chǎn)生的數(shù)字信號直接傳 送給主處理器0MAP3530處理，其中主處理芯片處理器主要控制整個系統(tǒng)工作， DSP用來完成各種生理參數(shù)的計算。基于DSP強(qiáng)大的處理能力，本實施例不僅增 加了各種生理參數(shù)的診斷種類，也引入敏感度和特異性更好的識別算法，并對計 算結(jié)果進(jìn)行檢測。良好的系統(tǒng)架構(gòu)和省電技術(shù)使它具有靈活方便的操作，極強(qiáng)的 計算能力以及極低的功耗。
第六步、檢測結(jié)果輸出該過程是系統(tǒng)根據(jù)檢測的結(jié)果引起不同輸出操作。 其中主控主處理芯片配合0MAP的眾多接口完成整個過程。0MAP3530包括的圖形 引擎和視屏加速器，可實現(xiàn)高速與清晰的圖像與視頻傳輸功能。而0MAP的豐富外 圍接口實現(xiàn)有線和無線通信，顯示，存儲等功能。
當(dāng)?shù)?步檢測為健康狀況時，主處理芯片控制LCD實時顯示監(jiān)護(hù)生理參數(shù)的 波形和處理結(jié)果，除此之外，主處理芯片不引起其它操作。而檢測結(jié)果為異常情 況，尤其是危險跡象時，主處理芯片控制本地顯示，遠(yuǎn)/近距離預(yù)警以及數(shù)據(jù)和 圖像(視頻信息)傳輸，需要配合多個輸出模塊工作。(1)本地顯示。通過LCD 顯示給使用者直觀信息。(2)本地音頻輸出。通過外殼上的音頻設(shè)備產(chǎn)生報警信 號，提醒使用者本人出現(xiàn)異常情況。(3)遠(yuǎn)距離無線預(yù)警。通過GPRS/CDMA向監(jiān) 護(hù)人發(fā)送短信息或自動撥號給監(jiān)護(hù)人，提醒監(jiān)護(hù)人被監(jiān)護(hù)者出現(xiàn)異常。(4)遠(yuǎn)距 離視頻信息輸出。通過GPRS/CDMA向監(jiān)護(hù)人發(fā)送視頻信息，使監(jiān)護(hù)人獲得直觀信息做出必要急救措施，同時還可以有效避免誤檢。
本操作是為了保證使用者與外界實時聯(lián)系，有效避免在其無意識或失去控制 力情況下出現(xiàn)嚴(yán)重異常情況，如癲癇，室顫，夜間呼吸暫停等。監(jiān)護(hù)人可立即 獲得被監(jiān)護(hù)人信息并提供所需的急救措施，使得被監(jiān)護(hù)人在最短時間獲得救助成 為可能。
除了 GPRS實現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信以外，系統(tǒng)還包括基于ZigBee協(xié)議的無線短距離 傳輸，可實現(xiàn)一定距離范圍內(nèi)大量數(shù)據(jù)和視頻信息的傳輸。而RS232有線串口 便于使用者高速的將數(shù)據(jù)從系統(tǒng)傳送給電腦或其它設(shè)備。位于外殼內(nèi)部的電源模 塊給整個系統(tǒng)供電從而減少交流電帶來的電磁干擾等問題。
權(quán)利要求
1、一種便攜式多參數(shù)健康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，包括接口模塊、前端模塊、主處理器、存儲模塊、通信模塊和人機(jī)交互模塊，其中接口模塊與前端模塊相聯(lián)系以傳輸傳感器采集的模擬電信號，模擬前端模塊與主處理器相聯(lián)系以傳輸數(shù)字信號，主處理器模塊與存儲模塊連接以傳輸生理狀態(tài)信號，主處理器與通信模塊相聯(lián)系以傳輸輸出信號，主處理器與人機(jī)交互模塊相聯(lián)系以傳輸多媒體信息。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式多參數(shù)健康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，其特征是，所述的 接口模塊包括心電電極導(dǎo)線、腦電電極導(dǎo)線和傳感器接口，其中心電電極導(dǎo) 線的一端與心電電極相連接，另一端與前段模塊的輸入端相連接以傳輸心電信 息，腦電電極導(dǎo)線的一端與腦電電極相連接，另一端與前段模塊的輸入端相連接 以傳輸腦電電極信息，傳感器接口的一端與傳感器相連接，另一端與前端模塊相 連接以傳輸傳感電信號。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式多參數(shù)健康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，其特征是，所述的 前端模塊包括視頻信息解碼芯片，腦電模擬前端單元、心電模擬前端單元和一 體化模擬前端單元，其中視頻信息解碼芯片與攝像頭相連處理視頻流信息，腦 電模擬前端單元、心電模擬前端單元和一體化模擬前端單元分別與傳感器接口相 連接接收腦電電極信息、心電信息和傳感電信號。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式多參數(shù)健康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，其特征是，所述的 人機(jī)交互模塊包括控制系統(tǒng)工作的按鍵，本地顯示信息的視頻輸出模塊，以及本 地預(yù)警的音頻輸出模塊。
全文摘要
一種醫(yī)療儀器技術(shù)領(lǐng)域的便攜式多參數(shù)健康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，包括接口模塊、前端模塊、主處理器、存儲模塊、通信模塊和人機(jī)交互模塊，其中接口模塊與前端模塊相聯(lián)系以傳輸傳感器采集的模擬電信號，模擬前端模塊與主處理器相聯(lián)系以傳輸數(shù)字信號，主處理器模塊與存儲模塊連接以傳輸生理狀態(tài)信號，主處理器與通信模塊相聯(lián)系以傳輸輸出信號，主處理器與人機(jī)交互模塊相聯(lián)系以傳輸多媒體信息。本發(fā)明不僅實現(xiàn)對腦電，心電的監(jiān)護(hù)，還可根據(jù)病人需要選擇不同傳感器來監(jiān)護(hù)特定生理參數(shù)。
文檔編號A61B5/0402GK101627906SQ20091005561
公開日2010年1月20日 申請日期2009年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月30日
發(fā)明者萌 崔, 朱貽盛, 牛金海, 童善保, 冬 聶 申請人:上海交通大學(xué)