一種預防胃食道反流的智慧醫療平臺的製作方法
2023-09-21 18:03:30 1
本實用新型涉及醫療電子領域，尤其是一種預防胃食道反流的智慧醫療平臺。
背景技術：
人口老齡化是當前我國面臨的首要社會問題之一，而由老齡化引起的吞咽障礙容易導致患者的胃食道反流。同時，對於因顱內病變、腦血管意外，或者意識障礙等各種原因導致的吞咽障礙患者，也容易因胃食道反流導致誤吸的發生，嚴重地危害了患者的健康。
鼻飼胃管和胃造瘻作為防止患者誤吸發生的主要手段，但是其作用有限。目前，國內有兩種防止誤吸的胃管：一種為2007年由江蘇如皋市人民醫院所研發，在患者鼻飼後通過胃管壁上的兩個低壓套囊同時或交替充氣，來封堵和預防反流發生。另一種為深圳市羅湖區人民醫院聯合廣東省湛江市事達實業有限公司於 2007 年3月研製的雙腔氣囊胃管，在給患者注食前，先向胃管氣囊充氣，再經胃管注食。以上兩種胃管均有以下缺點：1）患者發生反流的時間未知，向氣囊充氣的時間不確定；2）氣囊位置固定，容易對食道黏膜造成損傷。所以，以上兩種胃管均未能被廣泛應用。
國外也有人試圖在食道壁上留置刺激器，通過感知食道的電生理節律來促進胃食道運動，減少反流的發生，但是由於胃食道的電生理較為複雜，難以模擬，這種方式也未能實現有效阻止反流的目的。
專利申請號為201520112138.0，名為「一種防止誤吸的胃管」的中國實用新型專利提出了一種新型胃管，包括有控制電路、氣泵、PH 值傳感器和設置有氣囊的胃管，能防止誤吸和避免食道黏膜損傷，然而這種胃管未能在發生胃食道反流後的第一時間通知患者家屬或醫療監護人員，實時性較低，不夠安全和有效；也不能對患者或老人進行遠程監護，無法讓更多的吞咽障礙患者或者更多的鼻飼營養的老人能夠安全地回歸社會進行社區或居家健康養老，容易延長住院時間和造成醫療資源的浪費。
技術實現要素：
為解決上述技術問題，本實用新型的目的在於：提供一種實時、有效、安全，能縮短住院時間和節省醫療資源的，預防胃食道反流的智慧醫療平臺。
本實用新型所採取的技術方案是：
一種預防胃食道反流的智慧醫療平臺，包括可穿戴監護終端、無線傳輸模塊和智慧醫療遠程監控系統，所述可穿戴監護終端包括壓力泵和設有氣囊的胃管，所述智慧醫療遠程監控系統包括PC端、雲端和移動終端，所述壓力泵與氣囊連通，所述壓力泵還與無線傳輸模塊電連接，所述無線傳輸模塊還與PC端連接，所述PC端還分別與雲端以及移動終端連接。
進一步，所述可穿戴監護終端還包括PH值傳感器、壓力傳感器、信號放大器、模數轉換器、主控晶片、第一通信單元，所述PH值傳感器的輸出端和壓力傳感器的輸出端均與信號放大器的輸入端連接，所述信號放大器的輸出端通過模數轉換器進而與主控晶片的輸入端連接，所述主控晶片的輸出端與壓力泵的輸入端連接，所述第一通信單元分別與主控晶片以及無線傳輸模塊連接。
進一步，所述氣囊安裝在胃管外側壁上，所述壓力泵安裝在胃管外。
進一步，所述無線傳輸模塊採用WIFI無線網絡，所述WIFI無線網絡包括無線控制器、核心交換機、匯聚交換機、POE交換機和AP，所述AP分別與可穿戴監護終端和POE交換機連接，所述POE交換機還與匯聚交換機連接，所述匯聚交換機還與核心交換機連接，所述核心交換機還與無線控制器連接，所述無線控制器還與PC端連接。
進一步，所述主控晶片為MCU、DSP晶片或FPGA晶片。
進一步，所述PH值傳感器和壓力傳感器均安裝在距離門齒25cm-40cm的胃管外側壁上且均設置有多個，所述氣囊安裝在距離門齒30cm-40cm的胃管外側壁上。
進一步，所述無線控制器為NETGEAR 公司的WNAC9505萬兆機箱式智能無線控制器，所述匯聚交換機為NETGEAR 公司的GSM7328FS千兆三層全網管交換機，所述POE交換機為NETGEAR 公司的GS724TP千兆智能網管交換機。
進一步，所述移動終端採用智慧型手機、筆記本電腦或平板電腦。
本實用新型的平臺的有益效果是：包括可穿戴監護終端、無線傳輸模塊和智慧醫療遠程監控系統，可穿戴監護終端包括壓力泵和設有氣囊的胃管，智慧醫療遠程監控系統包括PC端、雲端和移動終端，將可穿戴監護終端通過無線傳輸模塊與智慧醫療遠程監控系統結合起來，能通過智慧醫療遠程監控系統的移動終端在發生胃食道反流後的第一時間通知患者家屬或醫療監護人員，實時性高，更加安全和高效；增設了智慧醫療遠程監控系統，基於PC端、雲端和移動終端構建了居家、社區和醫院三位一體遠程監護體系，綜合應用了雲端架構和無線傳輸技術，能對患者或老人進行遠程監護，讓更多的吞咽障礙患者或者更多的鼻飼營養的老人能夠安全地回歸社會進行社區或居家健康養老，縮短了住院時間和節約了醫療資源。
附圖說明
圖1為本實用新型一種預防胃食道反流的智慧醫療平臺的整體結構框圖；
圖2為本實用新型可穿戴監護終端的功能模塊框圖；
圖3為本實用新型可穿戴監護終端中胃管、PH值傳感器、壓力傳感器、壓力泵、氣囊和主控晶片的橫截面結構示意圖；
圖4為本實用新型無線傳輸模塊採用WIFI無線網絡時的結構框圖；
圖5為本發明實施例一的新型胃管的結構示意圖
圖6為本發明實施例一的新型胃管的橫截面示意圖。
具體實施方式
參照圖1，一種預防胃食道反流的智慧醫療平臺，包括可穿戴監護終端、無線傳輸模塊和智慧醫療遠程監控系統，所述可穿戴監護終端包括壓力泵和設有氣囊的胃管，所述智慧醫療遠程監控系統包括PC端、雲端和移動終端，所述壓力泵與氣囊連通，所述壓力泵還與無線傳輸模塊電連接，所述無線傳輸模塊還與PC端連接，所述PC端還分別與雲端以及移動終端連接。
參照圖2和圖3，進一步作為優選的實施方式，所述可穿戴監護終端還包括PH值傳感器、壓力傳感器、信號放大器、模數轉換器、主控晶片、第一通信單元，所述PH值傳感器的輸出端和壓力傳感器的輸出端均與信號放大器的輸入端連接，所述信號放大器的輸出端通過模數轉換器進而與主控晶片的輸入端連接，所述主控晶片的輸出端與壓力泵的輸入端連接，所述第一通信單元分別與主控晶片以及無線傳輸模塊連接。
參照圖3，進一步作為優選的實施方式，所述氣囊安裝在胃管外側壁上，所述壓力泵安裝在胃管外。
參照圖4，進一步作為優選的實施方式，所述無線傳輸模塊採用WIFI無線網絡，所述WIFI無線網絡包括無線控制器、核心交換機、匯聚交換機、POE交換機和AP，所述AP分別與可穿戴監護終端和POE交換機連接，所述POE交換機還與匯聚交換機連接，所述匯聚交換機還與核心交換機連接，所述核心交換機還與無線控制器連接，所述無線控制器還與PC端連接。
進一步作為優選的實施方式，所述主控晶片為MCU、DSP晶片或FPGA晶片。
進一步作為優選的實施方式，所述PH值傳感器和壓力傳感器均安裝在距離門齒25cm-40cm的胃管外側壁上且均設置有多個，所述氣囊安裝在距離門齒30cm-40cm的胃管外側壁上。
進一步作為優選的實施方式，所述無線控制器為NETGEAR 公司的WNAC9505萬兆機箱式智能無線控制器，所述匯聚交換機為NETGEAR 公司的GSM7328FS千兆三層全網管交換機，所述POE交換機為NETGEAR 公司的GS724TP千兆智能網管交換機。
進一步作為優選的實施方式，所述移動終端採用智慧型手機、筆記本電腦或平板電腦。
下面結合說明書附圖和具體實施例對本實用新型作進一步解釋和說明。
實施例一
針對現有技術實時性較低，不夠安全和有效以及不能對患者或老人進行遠程監護的問題，本實用新型提出了一種預防胃食道反流的智慧醫療平臺。如圖1所示，該智慧醫療平臺由可穿戴監護終端、無線傳輸模塊和智慧醫療遠程監控系統這三部分組成。該智慧醫療平臺的智慧醫療遠程監控系統可通過無線傳輸模塊接收可穿戴監護終端所採集的反流物數據，並結合雲端技術實現了患者的胃食道反流遠程監控和異常報警等功能。下面分別對這三部分進行逐一介紹：
（一）可穿戴監護終端
可穿戴監護終端，用於實時獲取食道內的PH值信號及食道內的壓力參數信息，並根據云端反饋的遠程控制信號控制壓力泵，使氣囊在發生胃食道反流時進行擴張或使氣囊在擴張後復位。如圖2所示，可穿戴監護終端可進一步細分為PH值傳感器、壓力傳感器、信號放大器、模數轉換器、主控晶片、第一通信單元和壓力泵。
其中，PH值傳感器，用於獲取食道內的PH值信號。
壓力傳感器，用於獲取食道內的壓力信號。
信號放大器，用於對獲取的PH值信號和壓力信號進行信號放大，得到放大後的信號。
模數轉換器，用於對放大後的信號進行模數轉換，得到轉換後的數位訊號。
主控晶片，用於根據轉換後的數位訊號或返回的遠程控制信號進行數據處理（包括存儲、顯示和上傳等），以觸發相應的控制信號。主控晶片雖然涉及數據處理的過程，但其可採用現有的MCU、DSP晶片或FPGA晶片來實現。
第一通信單元，用於根據主控晶片的控制信號將食道內的PH值信號及食道內的壓力參數信息進行上傳，並接收返回的遠程控制信號。
壓力泵，用於根據主控晶片的控制信號在未發生胃食道反流時使氣囊復位或在發生胃食道反流時使氣囊進行擴張。
PH值傳感器、壓力傳感器、信號放大器、模數轉換器、第一通信單元和壓力泵均可採用現有的電路或模塊來實現，在此不再重複描述。
可穿戴監護終端為留置於患者體內的經過改裝後的新型胃管或者檢測導絲。本實施例的新型胃管可採用類似於專利申請號為201520112138.0，名為「一種防止誤吸的胃管」的中國實用新型專利中所採用的胃管，如圖5和6所示（圖5和6中，1為進氣口，2為胃管，3為氣道，4為營養液通道，5為傳感器線路，6為氣口，7為胃食道，8為堵頭，9為PH 值傳感器，10為壓力傳感器，11為密封箍，12為氣囊管，13為內襯環，14為電路接口），具體結構不再重複描述。目前已證實，當發生胃食道反流時，食道PH值小於4，食道內壓力升高。本實用新型可根據胃食道反流時食道 PH 值小於4的特點，通過胃管外側壁上的PH 值傳感器感知食道內的PH值變化信號；另一方面，根據人體正常生理狀態下食道的靜息壓力為15-25mmHg的特點，在胃管外側壁上設立多個壓力傳感器，當食道內壓力超過25mmHg時，提示患者出現反流。
如圖3所示，本實用新型在距離門齒25cm-40cm的胃管壁上設置了多個PH值傳感器和壓力傳感器，來監測反流物的PH 值和壓力參數，並在距離門齒30cm-40cm的胃管外側壁上設置了一氣囊，該氣囊通氣囊通過細孔與胃管外的壓力泵相連接。氣囊的壓力參數可參照在三腔二囊管的食管囊內的測壓值來設置。本實施例設定氣囊壓力參數範圍為25-50mmHg，並依據每個人的特徵，在插管時按照每個人食道情況和舒適度作相應調整，以確定不同的壓力參數。若待檢測到食管內PH值傳感器反饋信息獲得患者食道下段的PH＜4，或者食道內壓力超過25mmHg時，提示患者出現了胃食道反流，此時，壓力泵將收到反流遠程控制信號（如「1」數位訊號），向氣囊充氣，使得氣囊擴張，以防止胃食道反流的發生；若待檢測到食管內PH值傳感器反饋信息獲得患者食道下段的PH＞4，或者食道內壓力低於25mmHg時，提示患者未出現胃食道反流，此時，壓力泵將收到無反流遠程控制信號（如「0」數位訊號），將擴張後的氣囊內的氣體泵出，使得氣囊內的壓力恢復發生反流前的20mmHg正常壓力水平（即使氣囊在擴張後復位）。
（二）無線傳輸模塊
無線傳輸模塊主要起傳輸數據的作用，可採用WIFI無線網絡、移動通信網絡和其它無線通信網絡來實現。本實施例針對醫院樓層、科室較多的特點，專門設計了如圖4所示的WIFI 無線網絡。其中，無線控制器用來控制WIFI無線網絡中的所有無線AP，並通過網際網路與智慧醫療遠程監控系統交換數據。無線控制器可採用NETGEAR 公司的WNAC9505萬兆機箱式智能無線控制器來實現。核心交換機、匯聚交換機和POE交換機分別對應了整個醫院、整棟樓、整層樓層的交換機結構，負責數據的交換。核心交換機可採用現有的有線區域網的核心交換機來實現。匯聚交換機可採用NETGEAR 公司的GSM7328FS千兆三層全網管交換機來實現。POE交換機可採用NETGEAR 公司的GS724TP千兆智能網管交換機來實現。而採用 POE 供電可以省去 AP 的單獨電源。AP為無線訪問接入點，可與可穿戴監護終端等交換數據。
（三）智慧醫療遠程監控系統
如圖1所示，智慧醫療遠程監控系統主要包括PC端、雲端和移動終端。PC端一方面為醫生、護士或者陪護人員通過電腦顯示接收到的相關反流信息（即食道內的PH值信號及食道內的壓力參數信息）；另一方面，將反流信息發送到雲端，經雲端進行數據處理（包括分析、比較等）後返回相應的遠程控制信號（如「1」數位訊號或「0」數位訊號），以在胃食道發生反流時啟動患者可穿戴監護終端胃管外的壓力泵，使得胃管壁上的氣囊擴張，發揮有效地阻止胃食道反流的作用。同時，PC端還會將雲端數據處理的結果通過移動通信網絡（如GSM通信網絡等）上傳給移動終端（如智慧型手機、平板電腦和筆記本電腦等），方便移動終端所綁定的患者的家屬或醫療監護人員在胃食道發生反流後第一時間獲知告警信息，以便患者的家屬或醫療監護人員及時採取措施來防止胃食道反流的發生。
本實用新型基於PC端、雲端和移動終端構建了居家、社區和醫院三位一體遠程監護體系，其中，PC端設置在社區醫院內，負責胃食道反流信息的接收與上傳、遠程控制信號的返回與雲端數據處理結果的上傳；雲端設置在醫學中心內，負責根據PC端上傳的信息進行數據處理和遠程控制信號的返回；移動終端預先綁定好患者的家屬或醫療監護人員，負責在發生胃食道反流時進行告警提示，以第一時間通知患者的家屬或醫療監護人員。本實用新型可利用雲+端的物聯網技術，形成胃食道反流的醫學中心-社區醫院-患者三位一體的遠程監控體系，加強了對患者的實時監控。雲端雖然涉及數據處理的過程，但其可採用現有的雲端伺服器來實現。
本實用新型的基本工作過程為：可穿戴監護終端的PH 值傳感器、壓力傳感器採集胃食道反流物的PH值和壓力信號，並將採集的信號依次經過信號放大器的放大和模數轉換器的模數轉換後變為數位訊號。該數位訊號進入主控晶片進行數據處理（包括存儲、上傳和獲取返回的遠程控制信號等處理），以觸發相應的控制信號。第一通信單元可根據主控晶片的上傳控制信號將食道內的PH值信號及食道內的壓力參數信息轉換為無線信號發射給智慧醫療遠程監控系統。智慧醫療遠程監控系統的PC端接收到該無線信號後上傳給雲端，由雲端根據該無線信號進行數據處理並返回反流遠程控制信號或無反流遠程控制信號。智慧醫療遠程監控系統的PC端接收到返回的反流遠程控制信號或無反流遠程控制信號後，一方面將反流遠程控制信號或無反流遠程控制信號返回給可穿戴監護終端，另一方面根據反流遠程控制信號或無反流遠程控制信號將是否發生胃食道反流的結果通過GSM網絡等移動通訊網絡上傳給移動終端。若接收到代表胃食道反流已發生的反流遠程控制信號，可穿戴監護終端則根據主控晶片的控制信號啟動連接胃管的外壓力泵，通過壓力泵使胃管外側壁上的氣囊擴張，防止胃食道反流的發生；若接收到代表胃食道反流未發生的無反流遠程控制信號，可穿戴監護終端則根據主控晶片的控制信號啟動連接胃管的外壓力泵，通過壓力泵將胃管外側壁上的氣囊內的氣體泵出，使得氣囊內的壓力恢復發生反流前的正常壓力水平。
與現有技術相比，本實用新型具備實時監測感知的特點，能精確地感知患者反流的發生，避免了長時間充氣氣囊壓迫食道造成的黏膜損傷；同時因為提前調節了氣囊壓力，可以調整適合每個患者的壓力參數，達到有效而且個體化的治療目的，也提高了患者的舒適度；基於PC端、雲端和移動終端構建了居家、社區和醫院三位一體遠程監護體系，通過對患者的遠程監控和快速反應，預防了患者誤吸的發生，實現了以家庭、社區監控為核心，居家、社區、醫院三位一體的遠程健康監控系統，通過居家-社區-醫院三位一體的監控，可以讓更多的老年患者安全地回歸社會，進行居家養老，同時縮短了患者的住院時間，節省了醫療開支。因此，該智慧醫療平臺可以推廣到各級醫院、社區和家庭使用，具有極其重大的社會和經濟效益。
以上是對本實用新型的較佳實施進行了具體說明，但本實用新型並不限於所述實施例，熟悉本領域的技術人員在不違背本實用新型精神的前提下還可做作出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請權利要求所限定的範圍內。