自助健康體檢系統及其應用該系統的健康體檢方法

2023-06-01 20:17:51 1

專利名稱：自助健康體檢系統及其應用該系統的健康體檢方法
技術領域：
本發明涉及體檢領域，特別是涉及一種自助健康體檢系統及其應用該系統的健康 體檢方法。
背景技術：
據統計，全世界目前有75%的亞健康人群，其中70%以上是年齡在28到45歲的 青壯年，高血壓、冠心病、糖尿病及腦血管疾病的患病年齡也不斷趨於年輕化，因此，隨時監 測身體狀況、及早發現並診治疾病已成為全民健康的基本要求，定期體檢也隨之普遍。現有較為先進的體檢儀器是多參數監護儀，它能為醫學臨床診斷提供重要的病人 信息，通過各種功能模塊實時檢測人體的心電信號、心率、血氧飽和度、血壓、呼吸率和體溫 等重要參數，並實現對各參數的監督報警、信息存儲和傳輸，主要在醫療機構對病人進行監 護時使用。近年來也出現了可攜式的多參數生理監護儀，其主機由兩個16位微控制器 80C196組成，通過信號檢測與預處理模塊將生物醫學信號轉換成電信號，並進行幹擾抑制、 信號濾波和放大等預處理後，通過數據提取與處理模塊進行採樣、量化，並對各參數進行計 算分析，結果與設定閾值比較，完成監督和報警，將結果數據實時存儲到RAM中，還可實時 傳送至PC機上並顯示各參數值。其中一個微控制器完成對體溫、心電波形、脈搏波形的信 號檢測、處理、數據存儲，並通過LCD顯示屏對各波形、參數進行定時顯示、報警。另一個微 控制器承擔耗時較長的血壓和血氧飽和度的檢測，使之不影響整個系統的正常工作，同時 還承擔對心率、呼吸率的測定。兩個微控制器間的信息交換通過1個8位的並行口進行，由 2根I/O 口實現通信控制，具體是用Pl 口配合兩個高速輸入、輸出I/O 口(HIS.0、HS0.0)用 作兩個單片機之間的數據傳送，這種雙機間的連接方式屬於鬆耦合的多處理機系統，在硬 件實現上較為簡單，只需在軟體編程時，為其通信方式設計必要的通信協議、數據傳輸方式等。上述的可攜式多參數生理監護儀，雖在使用上較為便捷，可以提供給醫療機構之 外的日常使用，但是在實際使用時卻發現其還存在有若干缺點，因此未能達到最佳的使用 效果，而其缺點可歸納如下1、電路集成度不高，心電、血壓、血氧等都是單獨的模塊，容易發生幹擾；2、測量精度不高，尤其在心電、血氧等數據檢測方面；3、雖可應用於非醫療機構場合，但由於成本較高，仍不適合家庭常備，不利於隨時 監測使用；4、無法與病人病歷、專家意見建立連接，信息不夠全面且過於專業。由此可見，上述現有的可攜式多參數生理監護儀在結構與使用上，顯然仍存在有 不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。如何能創設一種電路集成度和測量精度更高，可與病 人病歷、專家意見建立連接，更利於日常隨時檢測使用的自助健康體檢系統及其應用該系 統的健康體檢方法，實屬當前重要的研究課題之一。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種自助健康體檢系統，使其電路集成度和測量 精度更高，更利於日常隨時檢測使用，能用硬體完成的功能避免用軟體實現，從而節省上位 機的資源，簡化控制軟體的編寫難度，實現自助體檢、電子病歷、網絡服務和醫療服務的合 理整合，克服現有的可攜式多參數生理監護儀的不足。為解決上述技術問題，本發明一種自助健康體檢系統，包括終端體檢機、無線傳輸 模塊和網絡伺服器，終端體檢機通過無線傳輸模塊與網絡伺服器連接，其中終端體檢機主 要包括主板、檢測控制模塊、檢測附件、顯示模塊、用戶識別模塊和AC/DC電源模塊；檢測控 制模塊、顯示模塊、用戶識別模塊和AC/DC電源模塊與主板連接；檢測附件與檢測控制模塊 連接，或直接與主板連接。作為本發明的進一步改進，所述的用戶識別模塊包括射頻讀卡器和按鍵檢測模 塊。所述的主板為LPC3250主板，通過UART串口與檢測控制模塊通信連接，通過USB 接口與無線傳輸模塊、用戶識別模塊連接，通過IXD控制接口與顯示模塊連接。所述的顯示模塊包括VGA信號轉接板和帶有VGA接口的TFT液晶顯示器；VGA信 號轉接板通過IXD控制接口與主板連接；TFT液晶顯示器通過VGA接口與VGA信號轉接板 連接。所述的檢測控制模塊包括單片機控制電路，與單片機控制電路連接的心電檢測 模塊、呼吸檢測模塊、體溫檢測模塊和血壓檢測模塊，單片機控制電路還通過隔離電源模塊 與AC/DC電源模塊連接，並通過隔離數據傳輸模塊與主板連接；所述的檢測附件包括與心 電檢測模塊和呼吸檢測模塊連接的心電導聯線、與體溫檢測模塊連接的體溫探頭、與血壓 檢測模塊連接的血壓袖帶、以及直接與主板連接的一體化血氧探頭。所述的心電檢測模塊中，採集到的心電信號通過放電管和集成電路BAV99LT1G組 成的保護電路，再經過運算放大器、威爾遜網絡、右腿驅動電路、放大電路、模擬開關、內定 標電路、選頻濾波器、二階低通濾波電路、限幅電路以及起搏抑制電路。所述的放大電路包括選用高精度高共模抑制比的差分放大器的一級放大電路； 以及選用輸入偏置電壓在微幅級別的高精度運算放大器的二級放大電路。所述的呼吸檢測模塊中，通過正弦信號發生電路產生正弦波載波信號，並通過有 源二階低通電路、高壓電容後被加載到心電導聯線的輸入端，獲得的呼吸信號經差分放大 器、無源低通濾波電路後，進行整形和放大。所述的整形和放大是通過鍺二極體去掉載波，通過積分電路對波形進行整形，通 過放大電路把去掉載波後的呼吸波形放大。本發明還提供了一種應用上述系統的健康體檢方法，使其應用更為簡便，並可在 病人病歷、專家意見間建立連接。為解決上述技術問題，本發明一種應用上述系統的健康體檢方法，包括以下步驟: 將用戶信息輸入用戶識別模塊，並通過顯示模塊顯示該用戶的個人電子健康檔案；用戶選 擇體檢項目，並佩戴好相應的檢測附件；檢測控制模塊採集用戶的生理信息，並把該信息發 送到主板上進行分析和處理，將檢測結果通過顯示模塊進行顯示，同時將檢測結果上傳到網絡伺服器存入個人電子健康檔案；醫療專家對上傳到網絡伺服器的檢測結果進行分析， 並製作電子健康報告；將電子健康報告存入個人電子健康檔案，同時發送給用戶。採用這樣的設計後，本發明至少具有如下優點1、本發明集心電、血壓、血氧、體溫、呼吸等生理參數的檢測、顯示、網絡數據傳輸、 身份識別、報告輸出功能於一體，電路集成化程度更高，抗幹擾能力更強，測量更為準確，結 論更加可靠；2、可自動建立終身個人電子健康檔案，記載用戶的工作環境、年齡、家族及病史等 信息，並保留體檢報告，從而為後期診療提供「動態觀察」依據；3、可將終端體檢機檢測的各項生理數據上傳到網絡伺服器，再由醫療專家結合用 戶的具體情況，對體檢結果逐條解釋，通過比較分析確定有無某種疾病的傾向、是否處於亞 健康狀態，並給出調養建議，所給出的詳盡的體檢報告相當於為用戶提供了私人健康顧問 服務，利於儘早引起注意並進行防治，可減少因隱藏、慢性疾病造成的突發死亡狀況；4、可設計為類似於銀行排隊叫號機的外形，適用於企業、醫院、社區、學校、銀行、 機場、車站、農村等人口聚集的場所，用戶只需持一張帶有唯一 ID識別號的射頻卡，經身份 確認後即可在系統中查詢和瀏覽其個人電子健康檔案，並將測量得到的生理參數保存到遠 程資料庫中，不必家庭常備，卻可隨時享受優質的體檢服務；5、可及時提供診斷和治療方案，為及時、有效的診療提供保障，減少醫療保險和農 村合作醫療的經費開支，通過就近安置、遠程聯網和會診，減少了醫療專家出診和患者去醫 院就診所需的時間和費用，可以實現心血管疾病等慢病患者獲得就近的醫療服務，使患者 以低成本獲得高品質的醫療服務，更利於偏遠地區的患者獲得平等的醫療服務，同時為提 高基層醫療機構和社區服務中心對各種疾病的快速診斷和響應水平、促進個人生理參數信 息的標準化和數位化、全面構建醫療信息化平臺提供了基礎。


上述僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，以下 結合附圖與具體實施方式
對本發明作進一步的詳細說明。圖1是本發明自助健康體檢系統的組成示意圖。圖2是應用本發明系統的健康體檢方法的流程圖。
具體實施例方式請參閱圖1所示，本發明自助健康體檢系統，主要包括終端體檢機、無線傳輸模塊 和網絡伺服器，終端體檢機通過無線傳輸模塊與網絡伺服器連接。終端體檢機包括主板、檢測控制模塊、檢測附件、顯示模塊、用戶識別模塊和AC/DC 電源模塊，還可根據需要配置220V電源插座、船型開關、掛架支架、功能接口等。其中，檢測 控制模塊、顯示模塊、用戶識別模塊和AC/DC電源模塊與主板連接；檢測附件與檢測控制模 塊連接，或直接與主板連接。無線傳輸模塊可選用現有常用的3G網卡。用戶識別模塊可包括射頻讀卡器，並配以按鍵檢測模塊做為密碼輸入工具。顯示模塊包括VGA信號轉接板和帶有VGA接口的TFT液晶顯示器。VGA信號轉接板通過IXD控制接口與主板連接。TFT液晶顯示器優選17寸4 3液晶顯示器，並通過VGA 接口與VGA信號轉接板連接。主板主控部件可選用NXP公司(恩智普，原PHILIPS公司半導體部門)的LPC3250 處理器，內部7條總線，7個UART串口，296個引腳，最高主頻200MHz，內置浮點運算處理器， 還可以通過外部總線接口擴展網絡，比現有的S3C2440處理器性能更優越。LPC3250通過1 個UART串口與檢測控制模塊通信連接；通過1個UART串口與血氧探頭通信連接；LPC3250 有單獨的IXD控制器和接口，通過此接口與VGA信號轉接板連接，VGA信號轉接板再與VGA 接口的TFT彩色顯示器連接；LPC3250內置1路USB HOST接口，通過USB HUB晶片擴展出4 路USB接口，用於連接3G或其他無線傳輸模塊以及用戶識別模塊。本發明的終端體檢機由交流IlOV 220V網電供電，AC/DC電源模塊將網電轉換 為直流12V和5V，分別為檢測控制模塊和主板供電，起到隔離保護應用部分且穩定降噪的 效果。檢測控制模塊可採用CM300模塊，包括單片機控制電路，與單片機控制電路連接 的心電檢測模塊、呼吸檢測模塊、體溫檢測模塊和血壓檢測模塊，單片機控制電路還通過隔 離電源模塊與AC/DC電源模塊連接，並通過隔離數據傳輸模塊與主板連接。對應的，檢測附 件可包括與心電檢測模塊和呼吸檢測模塊連接的心電導聯線、與體溫檢測模塊連接的體溫 探頭、與血壓檢測模塊連接的血壓袖帶、以及直接與主板連接的一體化血氧探頭等。血氧探頭可採用201010243146. 0號中國專利公開的「數字一體化血氧探頭」，作 為獨立的處理模塊直接與主板連接，將血氧檢測模塊集成到血氧探頭內部，提高了電路集 成度，同時不會增加檢測控制模塊的電路板面積和厚度，也降低了設備成本。心電檢測模塊採用陶瓷放電管，與集成電路BAV99LT1G可防止電路板因人體靜電 或比較大的極化電壓而損壞；採集到的信號通過運算放大器TL064CDR搭建的緩衝電路提 高信號的輸入阻抗；通過電阻匹配引出心電信號的威爾遜網絡；通過右腿驅動電路減小信 號的共模幹擾；選用高精度高共模抑制比的差分放大器，做為心電信號的一級放大電路，該 差分放大器INA128U配合晶片電源輸入部分的磁珠以及旁路的電容，可以極大程度的提高 心電信號的抗噪聲能力；選用輸入偏置電壓在微幅級別的高精度運算放大器做為心電信號 的二級放大電路，大大提高的心電信號的基線穩定性；通過模擬開關以及內部的內定標電 路，可以達到硬體切換增益，並保證增益的準確性，極大的簡化了上位機的負擔；通過放大 器組成的選頻濾波器、配合二階低通濾波電路選出起搏信號的頻率、通過雙比較器組成的 限幅電路，選出真正的起搏脈衝；通過放大器與雙二極體組成的起搏抑制電路可以抑制大 幅值起搏信號對心電信號的幹擾。呼吸檢測模塊通過放大器、限幅二級管以及選頻網絡組成的正弦信號發生器，產 生一個幅度在4V-5V之間、頻率在56K-62K之間的正弦波載波信號，通過放大器組成的有源 二階低通電路，去掉高頻幹擾；通過高壓電容把載波信號加載到心電導聯線的輸入端，然後 把這個波形通過導聯線加載到人身上，高壓電容可以防止高頻電刀對電路的損壞，選用高 增益帶寬的運算放大器組成的差分放大電路，放大加載波後的呼吸信號，可以有效地抑制 共模幹擾，通過無源低通濾波電路去除部分高頻幹擾；之後再提取加載波後的波形，通過鍺 二極體的整流功能去掉載波，通過積分電路對波形進行整形，通過放大電路把去掉載波後 的呼吸波形放大，再計算就可以通過胸腔的阻抗變化得出呼吸率；利用鍺二極體的整流功能去掉載波，大大簡化了呼吸電路中的解調電路，遠遠優於傳統的通過固定頻率的濾波去 掉載波的方法；通過模擬開關而可以實現R-F與R-L之間呼吸信號取值的切換。體溫檢測模塊選用千分之一的高精度電阻，以及高精度的5V基準源配合N-MOS型 三極體組成體溫校準電路，可以使電阻對應溫度值誤差在士0.1攝氏度以內；雙通道體溫 探頭切換，通過三極體與放大器組成的放大電路，可以實現探頭模式切換；通過放大器組成 的減法放大電路來判斷體溫探頭是否脫落。血壓檢測模塊通過壓力傳感器將氣路的壓力信號轉換成電壓信號，然後通過放大 電路將這個微小的電壓信號放大，送入MCU的AD轉換單元，並通過MCU的控制及數據分析 得出最終的血壓結果；過壓保護傳感器和集成運放晶片組成過壓保護電路，當壓力超過預 設的過壓值時，產生過壓信號，通過邏輯控制電路使單片機復位，氣閥打開，氣泵停止充氣， 從而避免過大壓力對人體產生傷害；泵閥控制電路主要包括四與門集成晶片和N溝道增強 型MOS管，MCU通過這部分邏輯控制電路控制泵閥的開關狀態。隔離電源模塊和隔離數據傳輸模塊由AC/DC電源模塊提供12V穩定直流電源，通 過隔離電源模塊產生士6V電壓，分別用兩路穩壓器LDO提供數字部分以及模擬部分的電 源，模擬與數字部分採用一點接地、這樣可以防止模擬與數字部分之間的電源幹繞有效的 抑制噪聲，數據傳輸以及氣泵氣閥的控制信號通過光耦與主板進行傳輸。通過光耦以及隔 離電源模塊可以隔離4000V以上的直流峰值電壓，起到保護人體的功能。數據傳輸模塊由線性光耦和普通光耦組成，分別傳輸數據信號以及血壓控制信 號，可以隔離4000V以上的直流峰值電壓，起到保護人體的功能。並且保證數據傳輸的波特 率在115200以上。由集成隔離電源模塊、線性光耦和非線性光耦組成的隔離電源模塊和隔離數據傳 輸模塊，可起到隔離功率傳輸和數據傳輸的作用。單片機控制電路通過SPI接口與外置的AD模塊相連，接收心電、呼吸、體溫、起搏 以及脈搏波的數據、所有控制I/O通過門電路以及MOS管控制著各功能模塊的功能選擇，該 AD模塊是CM300模塊的電路中實現AD轉換功能的晶片及其部分外圍電路；採用外置的看 門狗復位電路，用於程序異常跑飛時對程序進行復位；採用外擴SRAM增加代碼容量；採用 多級有源濾波電路以及選用高共模抑制比的差分放大器、能有效的抑制工頻幹擾；通過三 通道同步採集，可以真正的實現七導聯同屏幕顯示；採用威爾遜網絡電路以及硬體切換增 益、極大的簡化了單片機的代碼設計。請配合參閱圖2所示，應用本發明系統時，用戶在終端體檢機的讀卡器上刷卡，通 過雙向無線電射頻技術，將射頻卡晶片內的信息傳送到終端體檢機，用戶根據提示輸入密 碼，終端體檢機進行密碼驗證，完成身份識別，並通過顯示模塊顯示該用戶的個人電子健康 檔案；用戶根據需要選擇心電、血壓、血氧、呼吸、體溫等檢測項目，並按照提示佩戴與所選 項目對應的檢測附件，確認開始測量；檢測控制模塊採集用戶的生理信息，並在測量結束 後，將採集到的信息發送到主板上進行分析和處理，將檢測結果通過TFT液晶顯示器顯示， 同時通過無線傳輸模塊將採集到的信息上傳到網絡伺服器，存入個人電子健康檔案；網絡 伺服器自動為每位用戶建立個人電子健康檔案，存儲每位用戶的檢測結果，醫療專家團隊 根據上傳的檢測結果進行分析和會診，逐條解釋體檢結果，針對隱患給予建議和預測，會診 建議製作成電子健康報告；將電子健康報告存入個人電子健康檔案，並將體檢報告發送到用戶指定的手機或者郵箱。本發明可以24小時不間斷工作，並可實現軟硬體雙重加密，保證用戶信息安全。 較佳的，本發明每1秒刷新一次心率，顯示在TFT顯示器上，並在生成報告的時候顯示相應 的心率值；在 NIBP (Non-Invasive measurement of Blood Pressure 無創血壓測量)測量 結束後保存收縮壓、平均壓、舒張壓的值，在生成報告的時候直接顯示數值，和測量結束的 時間；存儲一分鐘的心電波形，在測量結束後，挑選一段波形進行分析，把分析結果顯示到 報告上。本發明自助健康體檢系統是一種自助式遠程醫療監護設備，設備工作原理近似於 多參數監護儀，但將CPU升級後檢測功能更為強大，以體檢和預防為目的，及早發現身體健 康異常，如心腦血管、呼吸系統等滿慢性病的早期徵兆，操作簡單，無需專業醫師指導。本發明自助健康體檢系統的正常工作，需要與企業、醫院、社區、學校、銀行、機場、 車站、農村村委會等單位開展合作，僅須這些單位提供不超過10平方米的室內場地、寬帶、 電源、必要的操作人員即可。個人ID卡可以採取多種方式靈活辦理，例如企業職工由單位 辦理，村民由村委會統一辦理，城市無業人員由社區統一辦理等，也可以在體檢費用中收取 一定比例的管理費。本發明的應用，實現了自助體檢、電子病歷、網絡服務和醫療服務的合 理整合，會更好地支持和加快我國數字醫療建設，並推動醫療體制的改革，以低成本優勢普 及高水平醫療服務，取得良好的社會和經濟效果。以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，本 領域技術人員利用上述揭示的技術內容做出些許簡單修改、等同變化或修飾，均落在本發 明的保護範圍內。
權利要求
1.一種自助健康體檢系統，其特徵在於包括終端體檢機、無線傳輸模塊和網絡伺服器， 終端體檢機通過無線傳輸模塊與網絡伺服器連接，其中終端體檢機主要包括主板、檢測控制模塊、檢測附件、顯示模塊、用戶識別模塊和AC/DC 電源模塊；檢測控制模塊、顯示模塊、用戶識別模塊和AC/DC電源模塊與主板連接；檢測附件與檢測控制模塊連接，或直接與主板連接。
2.根據權利要求1所述的自助健康體檢系統，其特徵在於所述的用戶識別模塊包括射 頻讀卡器和按鍵檢測模塊。
3.根據權利要求1所述的自助健康體檢系統，其特徵在於所述的主板為LPC3250主板， 通過UART串口與檢測控制模塊通信連接，通過USB接口與無線傳輸模塊、用戶識別模塊連 接，通過IXD控制接口與顯示模塊連接。
4.根據權利要求3所述的自助健康體檢系統，其特徵在於所述的顯示模塊包括VGA信 號轉接板和帶有VGA接口的TFT液晶顯示器；VGA信號轉接板通過IXD控制接口與主板連 接；TFT液晶顯示器通過VGA接口與VGA信號轉接板連接。
5.根據權利要求1所述的自助健康體檢系統，其特徵在於所述的檢測控制模塊包括單片機控制電路，與單片機控制電路連接的心電檢測模塊、 呼吸檢測模塊、體溫檢測模塊和血壓檢測模塊，單片機控制電路還通過隔離電源模塊與AC/ DC電源模塊連接，並通過隔離數據傳輸模塊與主板連接；所述的檢測附件包括與心電檢測模塊和呼吸檢測模塊連接的心電導聯線、與體溫檢 測模塊連接的體溫探頭、與血壓檢測模塊連接的血壓袖帶、以及直接與主板連接的一體化 血氧探頭。
6.根據權利要求5所述的自助健康體檢系統，其特徵在於所述的心電檢測模塊中，採 集到的心電信號通過放電管和集成電路BAV99LT1G組成的保護電路，再經過運算放大器、 威爾遜網絡、右腿驅動電路、放大電路、模擬開關、內定標電路、選頻濾波器、二階低通濾波 電路、限幅電路以及起搏抑制電路。
7.根據權利要求6所述的自助健康體檢系統，其特徵在於所述的放大電路包括選用高精度高共模抑制比的差分放大器的一級放大電路；以及選用輸入偏置電壓在微 幅級別的高精度運算放大器的二級放大電路。
8.根據權利要求5所述的自助健康體檢系統，其特徵在於所述的呼吸檢測模塊中，通 過正弦信號發生電路產生正弦波載波信號，並通過有源二階低通電路、高壓電容後被加載 到心電導聯線的輸入端，獲得的呼吸信號經差分放大器、無源低通濾波電路後，進行整形和 放大。
9.根據權利要求8所述的自助健康體檢系統，其特徵在於所述的整形和放大是通過鍺 二極體去掉載波，通過積分電路對波形進行整形，通過放大電路把去掉載波後的呼吸波形 放大。
10.一種應用權利要求1-9中任一項所述系統的健康體檢方法，其特徵在於包括以下 步驟將用戶信息輸入用戶識別模塊，並通過顯示模塊顯示該用戶的個人電子健康檔案；用戶選擇體檢項目，並佩戴好相應的檢測附件；檢測控制模塊採集用戶的生理信息，並把該信息發送到主板上進行分析和處理，將檢 測結果通過顯示模塊進行顯示，同時將檢測結果上傳到網絡伺服器存入個人電子健康檔 案；醫療專家對上傳到網絡伺服器的檢測結果進行分析，並製作電子健康報告； 將電子健康報告存入個人電子健康檔案，同時發送給用戶。
全文摘要
本發明是有關於一種自助健康體檢系統及其應用該系統的健康體檢方法，該系統包括終端體檢機、無線傳輸模塊和網絡伺服器，終端體檢機包括主板、檢測控制模塊、檢測附件、顯示模塊、用戶識別模塊和AC/DC電源模塊。該方法包括用戶識別並顯示個人電子健康檔案；選擇體檢項目並佩戴檢測附件；採集信息、分析和處理，顯示檢測結果，同時將檢測結果上傳到網絡伺服器存入個人電子健康檔案；製作電子健康報告；將電子健康報告存入個人電子健康檔案，同時發送給用戶。本發明電路集成度和測量精度更高，可與病人病歷、專家意見建立連接，更利於日常隨時檢測使用，並實現了自助體檢、電子病歷、網絡服務和醫療服務的合理整合。
文檔編號G06F19/00GK102004853SQ20101054993
公開日2011年4月6日 申請日期2010年11月19日 優先權日2010年11月19日
發明者孟祥軍, 王方立, 胡坤, 許雲龍, 魯寧 申請人:秦皇島市康泰醫學系統有限公司