智能健康監護儀的製作方法
2023-05-15 21:55:41
專利名稱：智能健康監護儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種全新的醫用儀器，具體地說是一種智能健康監護儀。
背景技術：
隨著我國國民經濟的發展，人們對健康關注程度在不斷提高。諸如痢疾、鼠疫等特定傳染病已經得到了有效控制，主要疾病也逐漸從急性傳染病變為慢性傳染病。諸如高血壓、心臟病、糖尿病和癌症等疾病的防治與愈後康復，已成為需要解決的主要問題。世界衛生組織估算，慢性疾病的發病率呈現快速上升趨勢，預計到2020年，慢性病將成為人類失能(Disability)的主要原因。擁有智能健康監護儀，人們可以根據數據自己判斷被監護人員的身體狀況。對於大病初癒的用戶，可以觀察到手術和治療效果；對於慢性病就可以在早期得以發現，醫生採取相應的醫療措施進行解決；對於突髮型病，監護人可以採取一些自救措施，同時也可以通過遠程通信，將監護人的狀況通知到監護人的家屬及通知到社區醫生甚至通知到醫院的醫生，此時醫生也可以通過網絡給監護人或其家屬簡單的應急醫囑，使監護人能夠得到及時的診斷和救治。我國對健康監護系統的研究起步較晚，監護儀為「PC+監護儀」的結構，多用8位單片機實現，不能脫離PC工作，這在一定程度上制約了其發展和推廣，且在特殊品種和某些性能指標上尚存在差距；在外殼設計和工藝、主要硬體結構和功能指標方面，已經達到或接近國外先進產品水平，可以滿足一般臨床需要。但是，至今沒有研發出便於攜帶的智能健康監護儀。國外較早的開展了這一領域的研究，並取得了很多優秀成果。但是國外產品都是採用聲耦合方式調製到音頻使用電話線傳輸，生理參數模塊通過串口連接終端，且整個設備的價格不菲，不適應我國的國情。同樣，他們現在也沒有研發出體積小的健康智能監護儀。
發明內容本實用新型所要解決的技術問題是:研製一款可攜式的智能健康監護儀。該智能健康監護儀能對患者進行實時監護，包括對心電、心音、脈搏、體溫等生理信號的採集、顯示、分析處理、網絡傳輸等。該監護儀能通過網際網路實時的將數據傳輸到監護中心，以實現遠程實時監護，監護中心端軟體實現包括對各病人生理信號數據的接收、顯示、管理、分析
處理等。本項目研究包括心電、血壓、脈搏、體溫、呼吸、腦電等生命指徵信號提取、識別及傳輸方法；研製人體生命指徵信號檢測處理模塊；開發基於遠程醫療信息交互系統。此款智能健康監護儀具有外觀精緻，小巧玲瓏，便於攜帶，操作方便、簡單，檢測準確，性價比高等特點。它使得被監護人能夠擁有較多的自由活動空間，在獲得較準確的測量指標的同時，免除人們在家庭與醫院之間奔波的勞苦。在異常的生命指徵信號出現時，患者本人可以採取一些自救措施，同時也可以通過遠程通信，將患者的狀況通知到患者的家屬及通知到社區醫生甚至通知到醫院的醫生，此時醫生也可以通過網絡給患者或其家屬簡單的應急醫囑，使患者能夠得到及時的診斷和救治，為個體、社區的遠程醫療服務。同時，智能健康監護儀，通過Internet網絡可以構建遠程醫療信息網，不僅有利於發達地區的人獲得保健服務，也有利於貧困地區的人獲得必要的醫療健康服務。她將面向個體、面向社區，是移動醫療與遠程醫療網絡的關鍵技術之一，是醫療、社區服務領域的發展方向。本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是:智能健康監護儀由單片機控制模塊(I)、心電信號採集及調理模塊(2)、心音信號調理模塊電路(3)、體溫信號調理模塊
(4)、脈搏信號調理模塊(5)、血壓信號調理模塊￠)、生理信號採集板(7)、信號處理模塊、數據通信模塊(9)、語音告警模塊(10)、LCD觸摸顯示模塊(11)、電源模塊(12)等幾部分組成。各模塊的作用為:1、數據存儲處理、各項指令發布。2、將心臟產生的電位變化以時間為函數記錄下來，形成心電圖(ECG)。ECG信號可直接加到採集板進行A/D轉換。本模塊包括前端放大和右腿驅動電路、高通濾波電路和二級放大電路、二階低通濾波電路、雙T有源陷波器、電平提升電路等。3、採集心肌收縮、心臟瓣膜關閉和血液撞擊等引起的振動所產生的聲音，即心音。採用心音換能器對心音信號進行有效提取並進行處理，放大、濾波，可以輸出清晰、穩定的心音信號，由此來進行心音的採集。4、米集體 溫信號,本模塊選用AD590溫度傳感器。5、採集脈搏信號，使用指套式光電傳感器，由發光二極體和光電三極體組成，指套減少了外界光的幹擾。6、檢測血壓，本模塊採用MPS2100壓力傳感器測量壓力值。。7、專門用於前端生理信號的採集，並通過串口與開發板進行通信。基於ATmegaS單片機。8、處理收集到的模擬信號和數位訊號。9、數據通信，採用了 3G技術。性價比高，價格適宜；安全性較好；實時性好:數據傳輸速度快，大眾易於接受和推廣。10、聲光報警，分別指示監護的生理數據異常或儀器異常。11、顯示採集並經過處理的數據給用戶，用戶可通過觸控螢幕向機器下發指令，實現人際互動。12、給用電模塊提供電源。本實用新型的有益效果是，可對生理參數的實時採集和處理，並將生理參數和處理結果無失真的傳送到醫院伺服器。醫院伺服器將智能終端傳送來的數據存儲並顯示，供醫生進一步分析診斷。醫生可將診斷結果和意見通過網絡發送給智能終端。診斷結果可在終端上顯示，供病人或監護對象參考。
附圖是本實用新型的的整體設計方案圖。圖1為智能健康監護儀檢測終端方案MCU-1，圖2為智能健康監護儀檢測終端方案MCU-2，圖3為硬體系統總體框圖，圖4為生理信號採集板主晶片電路，圖5為六路A/D通道分配表。
具體實施方式
參照附圖對本實用新型作以下具體的詳細說明:如附圖1，2所示，本系統由血壓、心音、脈搏、心電、溫度傳感器、模擬信號處理部分、數位訊號處理部分、數據通信部分、語音告警及IXD顯示等六部分組成，除完成對血壓、體溫、脈搏、心電、心音進行檢測監護外，還有語音告警、藍牙傳輸、數據儲存等功能。該系統可對生理參數的實時採集和處理，並將生理參數和處理結果無失真的傳送到醫院伺服器。醫院伺服器將智能終端傳送來的數據存儲並顯示，供醫生進一步分析診斷。醫生可將診斷結果和意見通過網絡發送給智能終端。診斷結果可在終端上顯示，供病人或監護對象參考。多參數檢測系統由腕帶和附著在腕帶上的監測盒組成，採用雙微處理器，MCU-2完成各項生命指徵信號採集和分析，MCU-1完成人機互動和數據通信。如附圖3所示，本系統的主機MPU採用Samsung公司生產S3C2410處理器，S3C2410處理器為ARM920T內核CPU，最高支持的頻率達200M，並具有MMU虛擬內存管理單元，可以輕鬆的運行起嵌入式Linux，同時擁有豐富的片內外設，具有很高的性價比。圖2-3為硬體系統總體框圖，由於S3C2410晶片內部已經包含了 UART、IXD、網卡、SDRAM、FLASH等驅動控制器，這樣就大大簡化了主機的外圍電路，而且採集卡利用了 ATmegaS單片機上集成的A/D採集和串口通信，只要設計了生理信號調理電路就能完成採集卡的電路設計，總體電路簡潔，可以實現監護儀的小型化要求。在進行開發工作時，將S3CEB2410開發板與其配套的JATG仿真器UnetlCE相結合進行開發，當編寫完應用程式後，用Unet ICE將可執行文件下載到開發板上調試。最後當完成程序的開發工作，用Unet ICE將程序固化到開發板的NANDFlash 中 ο 如附圖4所示，雖然開發板上也外擴了 S3C2410晶片內部的8通道ADC接口，但由於在本設計中採用了觸控螢幕，它佔用了 CPU內ADC的兩路，如果還要用其它6通道作為生理信息的採集A/D通道，在後期軟體設計時將會非常複雜。因為這8路A/D是分時復用的，當我們全速進行A/D轉換時，還得考慮將ADC的時間片分出一部分以保持觸控螢幕的響應，系統整體的性能帶來很大影響，在多通道同時採集時衝突尤其明顯。為此在ARM開發板的基礎上，我們又開發了基於ATmegaS單片機的串口數據採集板，專門用於前端生理信號的採集，並通過串口與開發板進行通信。ATmega8內包含了 8路IObit (ADC4和ADC5為8bit)的ADC，轉換時間為65us-260us，在本系統中設計的採樣頻率為200Hz，因此ATmega8內的ADC可以滿足採樣時間上的要求，從而可以簡化採集板的電路設計。TmegaS單片機內部和外部的數字電路產生的電磁幹擾，用一個O歐姆電阻將模擬地與數字地隔開，同時將AVCC通過用LI與C8組成的LC網絡與VCC連接，將模擬電源AVCC與字電源VCC隔離。由於在此電路中將要選擇AVCC為參考電源，因此將AREF引角通過電容C12接地，以避免幹擾。為了增加可用性，在ATmegaS上直接外接兩個LED燈當程序運行時起到指示作用。圖5為此設計中各模擬輸入的A/D通道分配表。上面所述的實施僅僅是對本實用新型的優選實施方式進行描述，並非對本實用新型的構思和範圍進行限定，在不脫離本實用新型設計構思的前提下，本領域中普通工程技術人員對本實用新型的技術方案做出的各種變型和改進，均應落入本實用新型的保護範圍，本實用新型請求保護的技術內容，已經全部記載在權利要求書。
權利要求1.本實用新型技術方案主題名稱為智能健康監護儀，與現有技術共有的技術特徵為採用嵌入式控制方式，其特徵是本實用新型由單片機控制模塊(I)、心電信號採集及調理模塊(2)、心音信號調理模塊電路(3)、體溫信號調理模塊(4)、脈搏信號調理模塊(5)、血壓信號調理模塊￠)、生理信號採集板(7)、信號處理模塊(8)、數據通信模塊(9)、語音告警模塊(10)、LCD觸摸顯示模塊(11)、 電源模塊(12)等幾部分組成。
專利摘要本實用新型名稱為「智能健康監護儀」，是由單片機控制模塊(1)、心電信號採集及調理模塊(2)、心音信號調理模塊電路(3)、體溫信號調理模塊(4)、脈搏信號調理模塊(5)、血壓信號調理模塊(6)、生理信號採集板(7)、信號處理模塊(8)、數據通信模塊(9)、語音告警模塊(10)、LCD觸摸顯示模塊(11)、電源模塊(12)等幾部分組成。本實用新型可對多種生理參數的實時採集和處理，並將生理參數和處理結果無失真的傳送到醫院伺服器。醫院伺服器將智能終端傳送來的數據存儲並顯示，供醫生進一步分析診斷。醫生可將診斷結果和意見通過網絡發送給智能終端。診斷結果可在終端上顯示，供病人或監護對象參考。
文檔編號A61B5/0205GK203042224SQ20122018329
公開日2013年7月10日 申請日期2012年4月26日 優先權日2012年4月26日
發明者劉衝, 楊光軍 申請人:德州學院