無線多參數近遠程實時監護系統的製作方法

2023-05-31 10:53:01 4

專利名稱：無線多參數近遠程實時監護系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種基於無線心電或和其它參數採集節點及體域網的無線多參數近遠程實時監護系統，屬於無線傳感器、無線傳感器網絡、體域網和心電及其它多個參數近遠程實時監護領域。
背景技術：
人體生理病理信息的採集是醫院內醫生診療工作的重要一環，關乎生命體徵的參數，如心電、血壓、呼吸、脈搏、體溫、血氧飽和度則是KU\(XU及其它病房病人的重要監控指標，也是院外高危人群的主要監控指標。一.醫院外的需求1.猝死的原因以心血管疾病佔首位，約佔一半以上。目前，由於缺乏有效的監護， 心臟驟停絕大部分死於醫院之外，約佔60% -70%，其中1/2-3/4死於家中、8-12%死於工作崗位、6%死於公共場所。2.其它非猝死性心血管事件的發生，也有很強隨機性，數次/日一數次/年不等， 發生的頻率、場合、時間均無法預先確定，事件的持續時間數秒到數小時不等，發生的原因也由於沒有留下發作當時的心電信息而無法確定，事件結束後來醫院檢查獲得的資料，未必可以幫助確定病因。二.醫院內的需求醫院內心血管病人多為急、危、重症患者，包括心內科和其他各科需要監測生命體徵的病人，需要實時監護各種生理參數，如心電、呼吸、脈搏、體溫、血氧飽和度。三.需要監護對象1. 一般對象a.高危心腦血管疾病患者我國每年新發心肌梗死50萬人，現患心肌梗死200萬人，心力衰竭400萬人，心房顫動800萬人，由於嚴重心律失常而猝死大約50 萬人；現有高血壓患者2億，血脂異常患者2億，糖尿病患者3000多萬；超重者2. 4億，肥胖者7000萬，吸菸者3. 5億。b.其它疾病的高危病患。c.超過60歲的老年人2.特殊監護對象太空人、飛行員、運動員、軍人等特殊人群或需要保護或研究觀測的動物。四.由於以上需求，近遠程監護被極為廣泛地應用，但傳統的監護設備均有許多管線相連，即從傳感器到信號採集器均有導聯線或其它管線，設備過於笨重，能耗較高，導致監護對象難於長期、舒適地接受近遠程監護。為了解決以上問題，目前近遠程多參數監護儀做了很大的改進，但心電傳感器到信號採集器前(或到非行動裝置前)均有導聯線聯接， 其它生理參數採集到信號處理也有管線，且多數可攜式的心電監護儀導聯數有限，如1.心電導聯線多的設備，如專利CN200977158Y公開的遠程心電監護系統，用於院內外，實現了心電採集模塊(心電監護儀)與系統其它組件的遠程通訊，有12導聯心電採集能力，但心電採集模塊與電極間仍為有線，造成(1)院內病人，尤其是I⑶或C⑶的病人，渾身連接了許多管線，70%以上是連接到多參數監護儀的電極線或管線，影響了監護對象基本生命活動和舒適度，如病情允許情況下的室內外活動翻身、坐起、大小便、床旁活動，影響了病員的心理狀態，打擊了其康復的信心，從心理到生理均影響病員的康復，也是病人難以接受長時間監護的重要原因。(2)院外病人或其他有特殊需要者(包括室內外、野外的高危人群)在工作、生活、 學習等活動中由於較多的導聯線而無法長時、不受影響地、實時、全面地監控心電及其它生理參數。2.心電導聯線少的可攜式設備，如CN201005693Y、CN101474068A、《基於無線傳感器特製佩戴監護系統研究》及《基於無線傳感器網絡的遠程監護系統研究》，缺點如下(1)僅胸前3-6導聯，此心電圖也不是標準心電圖，無重要的肢體導聯，信號採集不全面，僅可以對簡單心律失常監護，無法對包括常見的心梗、心絞痛、心律失常定位診斷，診斷價值大打折扣，達不到世界衛生組織和美國心臟學會主張的——使用12導聯實時連續性同步心電圖監控心臟，即及時地測定心臟病發作前的心電變化，早期地預防心臟病發作而造成的嚴重後果。如增加肢體導聯線，則監控對象行走也很困難，勢必出現與專利 CN200977158Y 一樣的問題。(2)集成度不高，心電採集、分析模塊是由集成電路板(PCB)做成，大小約手機T-F 卡的20-40倍，裝置仍較大，有縮小的餘地。(3)功耗大，監護時間短，多小於M小時。例如(1)專利CN200920089699公開的帶數據記錄裝置的穿戴式心電電極背心，將普通的Holter微型化，無監護的功能，數據記錄裝置放在口袋裡，6個電極在背心上由電極線與數據採集裝置相連，背心型號與用戶身材相適應，背心是緊身的，以利電極與身體的緊密接觸；由於電極和電極線與背心縫製在一起，背心無法常規拆洗，只可以輕洗，最多用30次， 也無法給第二個人用；由於無法預料一個病人使用多少次，那麼可能出現使用遠小於30次時即將其廢棄的可能；胸前有3-6個導聯，無很關鍵的6個肢體導聯，心電圖顯示的不是標準心電圖，診斷價值大為降低；緊身背心也由於緊身難言舒適。(2)專利CN201005693Y公開的無線心電採集及GPS定位裝置，用於院外及室外。 實現了心電採集和病人定位通訊，可做遠程監護，但心電採集模塊與電極間仍有線，監護局限於胸部，無很關鍵6個肢體導聯。(3)專利CN101474068A公開的可攜式無線心電監護裝置，院內外使用，實現了可攜式監護，但由於其使用Zigbee無線傳輸模塊，傳輸距離有限(約100m)，通過USB模塊與醫院外圍監護設備相連，然後接入Internet，實現遠程監控；但由於無遠程通訊模塊(如 GPRS)使得其無法在離醫院、病區或家中較遠的室外、超出Zigbee無線傳輸範圍的地方使用；其電極為有線連接，僅胸前3導聯。(4)《基於無線傳感器特製佩戴監護系統研究》及《基於無線傳感器網絡的遠程監護系統研究》提出了心電、血壓、呼吸、脈搏、體溫、血氧飽和度等監測節點的無線傳輸辦法， 減少了許多管線，但其中的心電監測節點是引用了《用S3C2410實現三導聯遠程心電監護系統》一文的辦法，即用三個有線胸前電極連接心電監測節點，不是基於「完全無線」的傳感器網絡的體域網，可以遠程心電監護，缺點是心電電極仍然有線、局限於胸部3個導聯，無標準的心電圖機及Holter的功能。
總之，目前沒有一個可以不影響監護對象病理或生理活動的、完全無導聯線、微型化、低功耗、可以長期監測的，熔近遠程心電監護、可攜式心電圖機、M小時動態心電圖機及其它參數監護等功能為一體的基於無線心電或和其它生理參數採集節點和無線體域網的 3-18導聯心電及其它生理參數的實時近遠程監護系統。

發明內容
本發明為解決以上問題，提出一種基於無線心電或和其它生理參數採集節點及體域網的無線多參數近遠程實時監護系統，使監護對象在病情允許的情況下獲得更多的活動空間和舒適度，同時獲得較準確、全面的病理生理參數。本系統核心部件包括採集節點、無線體域網、網關節點、無線\或和有線區域網 \移動網、射頻通訊模塊、人機接口模塊、USB模塊、主伺服器、監控終端及網際網路。其中監護系統包括近程實時監護系統和遠程實時監護系統；其通訊包括監護對象佩戴同組採集節點與網關節點經無線體域網無線交互通訊，系統其它部分的交互通訊包括網關節點的通訊包括近程監護監護對象與監控終端\主伺服器在同一個醫院內時，a.短距離網關節點\可攜式短距離多參數監護儀與監控終端\主伺服器通過同一個無線區域網連接，實現近程監護，該節點佩戴於監護對象身上b.短距離網關節點插入非可攜式計算機形成非可攜式多參數監護儀，後者與監控終端\主伺服器的通過同一有線區域網相連，實現近程監護，該節點不佩戴於監護對象身上；遠程監護監護對象與監控終端\主伺服器不在同一個醫院內時，a.短距離網關節點\可攜式短距離多參數監護儀與監控終端\主伺服器不在同一個區域網，短距離網關節點及可攜式短距離多參數監護儀通過本地無線區域網無線連接到插有射頻通訊模塊的非可攜式人機接口模塊，後者通過有線區域網與網際網路相連，接入異地的監控終端\主伺服器所處的區域網，完成遠程監護，b.短距離網關節點插入非可攜式人機接口模塊形成非可攜式多參數監護儀，後者接入本地有線區域網，與網際網路相連，繼之接入異地的監控終端 \主伺服器所處的有線或無線區域網，完成遠程監護；長短距離兩用網關節點\長短距離兩用監護儀與監控終端\主伺服器間超出本地無線區域網通訊範圍，需經移動網連接網際網路，在同一個醫院內時，完成近程監護；不在同一醫院內時，完成遠程監護；長短距離兩用網關節點\長短距離兩用監護儀與監控終端\主伺服器間在本地無線區域網通訊範圍時，其近遠程通訊方式同短距離網關節點\可攜式短距離多參數監護儀；監控終端的通訊包括可攜式短距離監控終端，近程通過醫院內無線區域網，與網關節點及所屬採集節點或主伺服器通訊；遠程經異地無線區域網接入主伺服器，主伺服器聯入網際網路\經異地區域網無線連入網際網路，繼之進入監護對象所在的區域網，與網關節點及所屬採集節點遠程通訊；非可攜式短距離監控終端，近程通過醫院內無線區域網\有線區域網，與網關節點及所屬採集節點\主伺服器通訊；遠程經異地區域網與主伺服器相連，主伺服器聯入網際網路\可經異地區域網連入網際網路，繼之進入監護對象所在的區域網，與網關節點及所屬採集節點通訊；長短距離兩用監控終端包括通過移動網接入網際網路與主伺服器\網關節點及所屬採集節點通訊，主要用於位於無線區域網通訊範圍以外的專家；也包括通過無線區域網與主伺服器\監控終端\網關節點及所屬採集節點通訊；在與監護對象同在醫院內時完成近程監護，不在同一醫院內時，完成遠程監護；無線體域網包括同組的採集節點和網關節點構成，在採集節點及網關節點的射頻通訊距離內通訊，遵守射頻通訊協議，包括Zigbee\Simplici\藍牙，可以程控節點的通訊距離。區域網包括無線區域網近程監護由在同一醫院的網關節點、監控終端、主伺服器構成，遵守射頻通訊協議，包括 Zigbee、Simplici、藍牙；遠程監護遠端由在同一居民小區的網關節點與插有射頻通訊模塊的非可攜式人機接口模塊組成，近端由在異地的監控終端\主伺服器與插有射頻通訊模塊的非可攜式人機接口模塊構成，遵守射頻通訊協議，包括Zigbee、Simplici、監牙；有線區域網近程監護由在同一醫院的非可攜式監護儀、非可攜式監控終端、主伺服器與當地區域網構成，遵守前述的有線通訊協議；遠程監護遠端由在同一居民小區的非可攜式人機接口模塊與當地區域網構成； 近端由在同一醫院的非便攜監控終端\主伺服器與當地區域網構成，遵守前述的有線通訊協議。主伺服器的通訊包括主伺服器經當地區域網或和網際網路與監控終端及網關節點、採集節點相連。採集節點包括無線心電採集節點、無線血壓採集節點、無線呼吸採集節點、無線脈搏採集節點、 無線體溫採集節點、無線血氧飽和度採集節點以及這些採集節點的組合；心電採集節點為 3-18導聯無線心電採集節點，可以做3到18導聯心電監護；心電採集節點或其它微型無線生理參數傳感器可以按常規方式粘貼或別的任何方式固定，由無線心電傳感器或其它無線生理參數傳感器採集心電或其它生理參數，輸入採集節點中加工，包括放大、濾波、模數轉換、壓縮、加密、標記地址及時間，並與網關節點無線通訊，形成無線體域網，其通訊距離可以在一定範圍內程控；提供網關節點生成3-18 導聯心電圖的心電數據或其它參數的數據；結構包含無線心電傳感器或其它生理參數微型傳感器；用於微弱參數的放大電路和濾波電路；模數轉換電路；用於儲存心電數據及其它生理參數的存儲器；中央處理器對收發信號進行處理，管理整個節點各部分；用於與系統對時的時間同步電路和分配地址的電路；用於標記心電數據及其它生理參數採集時間和地址的標識電路；所述的採集節點的地址含有同組別網關節點的標記、心電電極及其它生理參數採集節點的名稱；壓縮心電數據及其它生理參數的軟體；用於提供中央處理器單元正常工作的時鐘電路；用於與網關節點通訊的射頻通訊模塊，包含用於控制射頻通訊模塊接口的控制電路；用於控制採集節點關閉、休眠、激活三種工作模式的電路；用於控制通訊距離的電路；供電單元用於提供節點正常工作的電源；以上電路均採用微封裝技術；網關節點包括與本組的採集節點構成無線體域網，可以連入本地區域網\移動網，對來自採集節點的心電數據識別地址，對有本組標記的心電數據解壓縮、解密，提取同一時間的各採集節點的心電數據、分析、加工，並完成心電的整合，形成各導聯心電圖數據，將心電數據儲存於節點自身或外擴的Flash;或與人機接口模塊構成監護儀，顯示心電圖於人機接口模塊， 並通過人機接口模塊接印表機列印心電圖；傳輸實時或歷史的心電圖數據到監控終端或主伺服器，接收監控終端或主伺服器的指令，並傳輸給相關採集節點；工作模式和通訊距離均可程控；用於與系統對時的時間同步電路和接受所分配地址的電路；對來自採集節點的其它生理參數數據識別、解壓縮、解密，儲存於節點自身或外擴的Flash\顯示於人機接口模塊\傳輸實時或歷史的其它的生理參數數據到監控終端或主伺服器；網關節點類型包括短距離網關節點與採集節點形成無線體域網，與監控終端\主伺服器\插有射頻通訊模塊的人機接口模塊形成無線區域網的網關節點；可以插入\嵌入人機接口模塊，也可以貼附於人體或放入袋中；多用於室內；結構包含射頻通訊模塊用於與接入無線體域網\無線區域網；微處理器 (MCU)用於與系統對時的時間同步電路和接受所分配地址的電路；用於解壓縮、解密的電路；用於識別標記採集時間和地址心電數據的識別電路；用於3-18導聯心電信號提取、放大、分析、計算，完成各導聯心電圖的生成，顯示心電特徵參數及其它生理參數的微處理器； 壓縮合成的心電圖數據及其它生理參數的軟體；用於儲存合成的心電圖數據及其它生理參數的存儲器；心電圖及其它生理參數管理軟體；用於給心電圖及其它生理參數標記發生的時間及網關節點地址的標識電路；用於提供中央處理器單元正常工作的時鐘電路；用於控制採集節點及網關節點關閉、休眠、激活三種工作模式的電路；用於控制通訊距離的電路； 用於控制報警裝置的發聲報警電路；USB接口 用於和USB模塊電連接，通過USB模塊，插入人機接口模塊；該節點也可以嵌入人機接口模塊；供電單元電源電路加電池\或舊8接口供電，用於提供節點正常工作的電源；長短距離兩用網關節點與採集節點形成無線體域網，通過移動網及網際網路\無線區域網與監控終端\主伺服器相連的網關節點；可以插入\嵌入人機接口模塊，也可以貼附於人體或放入袋中；多用於室外；結構包含射頻通訊模塊用於與採集節點\及監控終端\主伺服器通訊的射頻通訊模塊；遠程通訊及定位模塊包括GSM\GPRS\CDMA\W-CDMA\CDMA2000\TD-SCDMA及GPS 模塊；餘結構同短距離網關節點射頻通訊模塊以外的結構；多參數監護儀為含短距離網關節點\長短距離兩用網關節點的人機接口模塊， 也屬網關節點除含相應網關節點的功能，可以被動或主動讀取受監控對象實時或歷史心電或和其它生理參數，實現本機及與監控終端\主伺服器的交互人機對話；多參數監護儀類型包括短距離多參數監護儀可攜式多參數短距離監護儀插入\嵌入短距離網關節點的人機接口模塊，包括可攜式專用嵌入式終端、高端手機或PDA，可以接入無線體域網及無線區域網；非可攜式多參數短距離監護儀插入\嵌入短距離網關節點的人機接口模塊，包括連入網際網路的任何形式的非可攜式計算機，可以接入無線體域網及無線區域網\有線區域網；長短距離兩用多參數監護儀插入\嵌入長短距離監護兩用網關節點的人機接口模塊，包括可攜式專用嵌入式終端、高端手機或PDA，可以接入無線體域網及移動網\無線區域網；監控終端包括對本系統心電及其它參數的數據和通訊進行管理，可以用於醫院內外，監控終端軟體包括心電及其它生理參數管理軟體從心電及其它生理參數資料庫中主動或被動讀取監控對象的心電及其它生理參數的實時或者歷史數據，顯示並進行數據分析處理；心電及其它生理參數監控終端可根據LCD的大小同時顯示多個病人的數據或單個病人的數據，根據監控的需要可自由選擇需要監控的數據；在監護對象的心電及其它生理參數出現異常的時候，通過網際網路主動向監控終端發起連接，並發送該患者的實時心電數據；心電及其它生理參數監控終端通過簡訊、語音、視頻向監控人員發送警報信息及診療意見；通訊管理軟體包括通信控制軟體管理採集節點、網關節點、監控終端與主伺服器的接入控制、權限控制、通信等，維護心電及其它生理參數資料庫數據；用於控制採集節點及網關節點關閉、休眠、激活三種工作模式的電路；用於控制採集及網關節點通訊距離的電路；對採集節點、網關節點進行地址分配、分組、命名、對時發出指令；通過主伺服器讀取監控對象的實時或歷史心電圖及其它生理參數數據，顯示並進行數據分析處理；管理採集節點和網關節點的電量和採集節點粘貼狀態的電路；監控終端結構包括人機接口模塊用於顯示心電特徵參數及其它參數的液晶顯示屏、鍵盤、聲音、視頻多媒體組件；用於控制報警裝置的發聲報警電路；通訊模塊射頻通訊模塊\遠程通訊模塊\有線通訊模塊，包括乙太網、RJ-485 及ADSL，或遠程通訊模塊包括GSM\GraS\CDMA\W-CDMA\CDMA2000\TD-SCDMA模塊；供電單元電源電路加電池或其它電源，用於提供整個人機接口模塊的電源；監控終端可以是含以上組件的可用於室內\室外可攜式專用嵌入式終端、高端手機或PDA及多用於室內的非可攜式的平板電腦、臺式機或筆記本電腦；監控終端類型包括短距離監控終端可攜式多參數短距離監控終端插入\嵌入射頻通訊模塊人機接口模塊，包括可攜式專用嵌入式終端、高端手機或PDA，可以接入無線區域網；非可攜式多參數短距離監控終端插入\嵌入射頻通訊模塊\有線通訊模塊的人機接口模塊，包括連入網際網路的任何形式的非可攜式計算機，可以接入無線區域網\有線區域網；長短距離兩用多參數監控終端插入\嵌入射頻通訊模塊\遠程通訊模塊\的人機接口模塊，包括可攜式專用嵌入式終端、高端手機或PDA，可以接入移動網\無線區域網；主伺服器用於醫療機構內，包括可以是滿足需要的任何一種計算機，心電及其它生理參數伺服器包含心電及其它生理參數資料庫、通信控制軟體及通訊模塊。心電及其它生理參數資料庫包括存儲的病人心電及其它生理信息，以及病人、護士和醫生的個人資料；通信控制軟體包括管理採集節點、網關節點、監控終端與主伺服器的接入控制、權限控制、通信等，維護心電及其它生理參數資料庫數據；對採集節點、網關節點進行地址分配、分組、命名、對時；用於控制採集節點及網關節點關閉、休眠、激活三種工作模式的電路；用於控制採集節點及網關節點通訊距離的電路。通訊模塊射頻通訊模塊\有線通訊模塊包括乙太網、RJ-485及ADSL，可與有線\無線區域網相連，繼之與網際網路及移動網相連。人機接口模塊包括用於顯示心電特徵參數及其它參數的液晶顯示屏、鍵盤、聲音、視頻多媒體組件； 供電單元電源電路加AC或DC電源，用於提供整個人機接口模塊的電源；該人機接口模塊可以是含以上組件的、可用於可攜式專用嵌入式終端、高端手機或PDA及非可攜式的平板電腦、臺式機或筆記本電腦，含有線通信模塊，包括乙太網、RJ-485及ADSL。射頻通訊模塊包括用於無線體域網\無線區域網的通訊，集成於採集節點、網關節點；或單獨嵌入或插入人機接口模塊，如計算機、監護儀、監控終端、主伺服器；在醫院內多將其嵌入人機接口模塊，在醫院外可將其通過USB模塊插入人機接口模塊。USB模塊包括用於連接短距離網關節點\長短距離兩用網關節點\射頻通訊模塊與人機接口模塊的USB接口，用於數據的傳輸及該節點的供電。網絡的通訊協議均採用標準的公開化協議，包括採集節點與網關節點間的通訊採用Zigbee\Simplic\i牙協議；網關節點與監控終端\主伺服器\插有射頻通訊模塊的人機接口模塊間的無線通訊採用Zigbee\ simplici\藍牙協議；網關節點與監控終端\主伺服器間的有線通訊，使用有線通訊模塊， 包括乙太網、RJ-485及ADSL，並遵守相關協議；網關節點在醫院內\外經移動網、網際網路連接監控終端\主伺服器的遠程無線通訊採用相關協議，如由MCU控制GPRS採用IP overPPP及TCP/IP協議實現；有益效果1.採集節點或和可攜式網關節點的無導聯線化，監控對象活動度、舒適度增加監護對象僅攜採集節點或和可攜式網關節點即可完成近遠程監護，節點數據傳輸無線化，解除了管線對監護對象的約束；醫院內監護對象，如KU\(XU:至少可以減少 ICU\CCU病人身上80%的管線；減少了病人的心理壓力，也可以使病人在病情允許的情況下完成各種康復訓練，利於病情的恢復；醫院外監護對象，也可以很方便地固定於需要採集心電信息及其它生理參數的對象-普通病患及其他特殊監護對象。2.節點高集成度、微型化、便攜化採集節點、網關節點裡使用的晶片是基於CMOS技術合成，已經很微小，3mm到7mm 不等，然後貼片式晶片採用微封裝技術封裝(不用PCB，如專利CN101474068A可攜式模塊的整體大小為3cm(寬度長度)*lcm(厚度))，採集節點封裝後僅10x10x5mm， 僅一枚一角硬幣大小；網關節點封裝後僅12x 1 h5mm (不含GSM\GRPS\GPS，僅一枚一角硬幣大小)-26x24x5mm (含GSM\GRPS\GPS僅一枚一元硬幣大小)，側面插接紐扣電池 (11. 6x5. 4mm，605mA)，採集節點及網關節點微型化、人機接口模塊微型化及便攜化，易於室內外使用，易於為需要長時間監護的對象所接受，也是長期監護的前提。隨著CMOS晶片微型化及MEMS晶片的成熟，將來有望將採集節點做成lxlxlmm，如美國軍方使用的Smart dust,網關節點可以小到如T-F卡一樣插入手機。3.全導聯監控由於所述的採集節點及可攜式網關節點無線化、高集成度、微型化、便攜化，使得監護對象接受監護的導聯數容易增加，尤其是肢體導聯，可以像常規心電圖一樣在3-18導聯間選配採集節點，使得採集的心電數據更加全面，更具有診斷價值。4.單個節點低功耗、生命力強(1)採集節點和網關節點的晶片均選用超低功耗、高集成度、可以程控的晶片，此類晶片有多種工作模式，休眠狀態僅耗電數微安，一個鈕扣電池即可給採集節點和室內網關節點供電達一天到數十天，單個節點的耗電量很低，一個手機大容量電池可以給室外室內兩用網關節點供電數天，是長時間監控的關鍵之一；(2)另外有多種通訊模式使得功耗可以大為節省，包括A採集節點與短距離網關節點同時在監控對象上時，可以程控採集節點的傳輸距離為5m，使採集節點的功耗最低，主要由短距離網關節點在5m範圍內接收採集節點的數據，在IOOm範圍內發送數據到監控終端或插有\嵌有射頻通訊模塊的人機接口模塊(非可攜式計算機，如家用PC)。B採集節點在監控對象上，短距離網關節點在人機接口模塊上時，網關節點可以通過USB接口獲得人機接口模塊的供電，尤其是插入或嵌入非可攜式計算機上時，供電可以是無限長的時間，如監控對象在ICU\CCU\或家中時，佩戴收發距離僅5m的採集節點，將數據傳輸到室內多參數監護儀(家用PC+室內網關節點即可組成)，是最低功耗的組合之一。C如以後Smart dust這一具有利用太陽能自充電的MEMS晶片市場化、民用化，也將大大延長生命力。5.系統組件及通訊費用低廉(1)基於CMOS的晶片化的模塊組成的採集節點及網關節點成本低廉；(2)本系統的人機接口模塊目前多已普及使用；短距離及長短距離網關節點接入 USB模塊很容易接入家用的或單位用的人機接口模塊，可以增加其利用率；C3)本系統的近、遠程傳輸使用公開化的協議和網絡，如遠程IP over PPP及 TCP/IP ；近程Zigbee\Simplici\it ；遠程傳輸不需要再重新布網，有線傳輸費用日漸低廉，移動網免費覆蓋(北京北四環及南二環內可以免費無線上網，國內其它地方也將無線覆蓋，3G及4G通訊的到來也為提高通訊效率打下了基礎，近程傳輸採用Zigbee\ Simplici\藍牙射頻通訊模塊，組成無線體域網和無線區域網，節約了傳輸的成本。6.監護或採集的心電信息或其它生理參數時間更長採集節點和網關節點的晶片微小、低能耗、耐用，可隨時更換，加之採集節點、網關節點是無線的，系統組件及通訊的低成本，監護對象易於接受長時間監護，數據可以儲存於可攜式專用嵌入式終端\手機\PDA的拓展卡\或隨時發送到主伺服器上，因拓展卡(拓展卡的存儲能力日益強大，有的已達36G)和計算機的便盤可以無限制地交換，理論上心電信息的採集可以是無限長時間，也就是說監護時間幾乎是無限的長。7.軟硬體均高精模數轉換器的採樣精度高(ΙΟΟΟΗζ-ΙΟΟΟΟΗζ可控)，信號為數字式技術，微處理器高性能(處理速度達125ns)及軟體的高數據處理能力，可有穩定的基線和較高的信號噪音比率，EKG質量較穩定可靠；8.操作平民化、多種組合、多場合、隨時、靈活使用(1)專業和非專業人員均易掌握使用採集和顯示均可很簡單地完成，用戶僅需要根據說明書粘貼採集節點，短距離網關節點\長短距離兩用網關節點可以很靈活的嵌入或插入人機接口模塊，尤其是插入USB接口，很易為非專業人士掌握；監護儀、監控終端的人機接口模塊多種多樣，可攜式或非可攜式供醫院內或醫院外使用，監控對象僅佩戴採集節點或和攜帶可攜式網關節點，使用手機的一鍵OK模式即可進行心電採集分析顯示發送； 可大眾化使用，比目前的同類產品更有用、更方便。(2)如用手機做監控終端或監護儀將非常方便，手機為人人目前隨身攜帶、密不可分的必需品，可以隨時取用，也不再佔用監控對象的額外空間；9.多功能，一機多用網關節點可以將心電及其它生理參數數據儲存於節點自身或儲存於外擴的 Flash，並通過人機接口模塊接印表機列印心電圖，故除具有以上「心電監護」功能外，還有心電圖機、M小時動態心電圖機的功能；專業或非專業人員可以採集心電圖後的即刻或以後的某個時間進行分析，尤其是非專業人員可以在醫療事件發生的當時採集心電數據後， 實時傳送或事後交專業人員分析，為診療提供了依據。10.整個系統的易維護性所採用的晶片是成熟的CMOS生產技術製成，該類產品的性能和耐用性均很好，人機接口模塊也是常用的，故不需要專門的使用維護經驗和技術，也使其易於為用戶接受。11.技術獨特新穎，該系統可以連入網際網路，實現數據全球共享近程監護採集節點+無線體域網+網關節點(有\無人機接口模塊)+區域網 (有線\無線)\移動網+心電監控終端及主伺服器+網際網路；和遠程監護採集節點+無線體域網+網關節點(有\無人機接口模塊)+區域網 (無線\有線)\移動網+網際網路+區域網+心電監控終端及主伺服器從目前的技術條件看，此數據傳輸方式最經濟、及時、方便、且可以全球無障礙覆蓋，近遠程皆宜，實現數據共享，有利於醫學專家無時空障礙的會診，對用戶提出醫學建議和用戶提出請求，均可用手機簡訊和通話完成；病人只需按一下鍵鈕，心電圖及其它生理參數的數據就會傳送到監控中心或者為醫生的電腦上，醫生可根據心電圖及其它生理參數的
15資料，為監護對象提出診療建議。監護對象佩戴的採集節點或和可攜式網關節點均為無線傳輸，加之微型化、低功耗、實時長期監測的功能，最大限度增加了監護對象的活動度、舒適度，是可以滿足室內、室外的近遠程監護使用的、無縫隙連接的、全天候的、全導聯的心電及其它生理參數採集、分析、發射、顯示、儲存系統。


圖1 是本發明的系統框架圖，其中的 I，II，III，avR，avL，AVF，Vl，V2，V3，V4，V5， V6是心電採集節點所構成的導聯名稱，所處位置是採集節點的粘貼處，聯線是有線或無線通訊示意線，無箭頭的聯線是近程通訊的聯線，有雙箭頭是遠程通訊的聯線。圖2是系統遠程監控部分框圖
圖3是系統近程監控部分框圖
圖4是採集節點結構圖。
圖5是短距離網關節點結構圖。
圖6是長短距離兩用網關節點結構圖。
圖7是放大電路INA333框圖
圖8是模數轉換器ADS1251框圖
圖9是Zigbee射頻通訊模塊CC2531框圖。
圖10是微處理器MSP430FG461X框圖。
圖11 是 GPS HX8211 框圖
圖12是GSM/GPRS模塊框圖.
圖13是電源電路TPS61(^9DRC框圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的實施例作詳細說明本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護範圍不限於下述的實施例。如圖1所示，以12導聯心電監護為例本實施例包括無線心電採集節點、無線體域網、網關節點、無線\有線區域網、移動網、射頻通訊模塊、人機接口模塊、USB模塊、主伺服器、監控終端、網際網路。其中，監護系統的通訊如圖1、圖2、圖3所示採集節點通過無線傳感器(心電貼片式電極)採集信號後，經過採集節點初步處理後經過體域網發射到圖中網關節點中的一個，網關節點僅識別接收同組採集節點的信號 (即某個監控對象的採集節點)，整合形成標準導聯心電圖，實時顯示於或儲存於短距離網關節點\短距離多參數監護儀的人機接口模塊上，同時如圖1、圖3通過網絡1發送數據到主伺服器\監控終端，完成近程監護；或如圖1、圖2通過網絡1發送數據到網際網路，然後進入主伺服器\監控終端所處的網絡2，完成遠程監護；主伺服器\監控終端可以反向接入網絡1或網絡2獲得監護對象的數據並發布指令。長短距離兩用網關節點及長短距離兩用監護儀與監控終端\主伺服器間超出短距離射頻無線通訊範圍，需經移動網連接網際網路，在同一個醫院內時，完成近程監護；不在同一醫院內時，完成遠程監護；
無線體域網包括同組採集節點與同組的網關節點組成，選用如圖1、圖2、圖3中的網關節點中的某一個，通訊遵守Zigbee協議，本例體域網通訊距離在5-100m內可以調節。區域網包括無線區域網，如圖1、圖2、圖3近程監護由在同一醫院的網關節點、監控終端、主伺服器構成，遵守射頻通訊協議，包括 Zigbee、Simplici、藍牙；遠程監護遠端由在同一居民小區的網關節點、插有射頻通訊模塊的非可攜式人機接口模塊組成，近端由在異地的監控終端\主伺服器與插有射頻通訊模塊的非可攜式人機接口模塊構成，遵守射頻通訊協議，包括Zigbee、Simplici、監牙；有線區域網如圖1、圖2、圖3近程監護由在同一醫院的非可攜式監護儀、非可攜式監控終端、主伺服器與當地區域網構成，遵守前述的有線通訊協議；遠程監護遠端由在同一居民小區的非可攜式計算機與當地區域網構成；近端由異地的非便攜監控終端\主伺服器與當地區域網構成，遵守前述的有線通訊協議。2.無線心電採集節點如圖1、圖2、圖3貼附於肢體及胸部，位於圖的I、II、III、 avR、avL、avF，V1、V2、V3、V4、V5、V6 處，圖 1 中 I 及 avR，II 及 avL，III 及 avF 處各共用一個心電採集節點，VI、V2、V3、V4、V5、V6處各有一個採集節點，9個採集節點完成12導聯心電信號的採集；圖1、圖2、圖3中採集節點到體域網的聯線為無線通信虛擬線；圖1、圖2、圖3中其它各組件間的的聯線為相互間的通訊聯線，無箭頭的聯線所聯接部分是近程通訊部分， 雙箭頭聯線相連的部分是遠程通訊部分。3.如圖4，採集節點由無線貼片式微型電極與前置放大電路模塊電連接，前置放大電路模塊與ADC模塊電連接，ADC模塊與Zigbee收發模塊電連接，供電單元給採集節點各模塊供電。其中心電信號前置放大模塊採用負反饋差動放大電路，將貼片式微型電極採集到的心電信號進行放大，放大後將信號傳輸給ADC模塊；ADC模塊對數據採集、濾波、模數轉換、存儲和控制；數據加密、壓縮；對數據填加採集時間和含組別及電極名稱的地址標識；ADC模塊也接受包括來自網關節點的指令，包括系統程序初始化時對時、分配ID，ID含採集節點的組別及電極名稱信息，如VI. 1 ；Vl代表電極Vl，「. 1」代表組別，同組的其它採集節點該位置均為「.1」，網關節點也同；工作模式的指令(可以處在關閉、休眠、激活狀態)；Zigbee通訊模塊接收ADC處理好的數據，發射\存儲ADC處理好的數據，接收網關節點的指令，包括通訊距離控制的指令(數據發射距離的控制，如5-100m內可以調控)；工作模式的指令(可以處在關閉、休眠、激活狀態)；數據實時發送\儲存於Zigbee通訊模塊的指令；供電單元給採集節點各模塊供電，本例選用松下的鈕扣電池PR675H，1.4V， 606maH，可以供本節點1到數天的電能，且尺寸很小，僅直徑11. 6mmX5. 4mm。4.部分網關節點結構如圖5、圖6，短距離網關節點，如圖5 由Zigbee通訊模塊與微處理器連接，供電單元給網關節點各模塊供電；長短距離兩用網關節點，如圖6 由Zigbee通訊模塊及遠程通訊定位模塊與微處理器連接，供電單元給網關節點各模塊供電；多參數監護儀由人機接口模塊與短距離網關節點\長短距離網關節點構成，也是網關節點，其中人機接口模塊包括用於顯示心電特徵參數(及其它參數)的液晶顯示屏、鍵盤、 聲音、視頻多媒體組件；供電單元電源電路加AC或DC電源，用於提供整個人機接口模塊的電源；該人機接口模塊可以是含以上組件的可攜式專用嵌入式終端、高端手機或PDA及非可攜式的平板電腦、臺式機或筆記本電腦，非可攜式的含有線通信模塊，包括乙太網、 RJ-485 及 ADSL ；多參數監護儀類型包括短距離多參數監護儀可攜式多參數短距離監護儀插入\嵌入短距離網關節點的人機接口模塊，如可攜式專用嵌入式終端、高端手機或PDA，可以接入無線體域網及無線區域網；非可攜式多參數短距離監護儀插入\嵌入短距離網關節點的人機接口模塊，人機接口模塊是連入網際網路的任何形式的非可攜式計算機(家用PC或其它PC)，可以接入無線體域網及無線區域網\有線區域網；長短距離兩用多參數監護儀插入\嵌入長短距離監護兩用網關節點的人機接口模塊，如可攜式專用嵌入式終端、高端手機或PDA，可以接入無線體域網及移動網\無線區域網；圖5的Zigbee通訊模塊接收採集節點處理過的心電數據，輸入微處理器；也將微處理器生成的各導聯心電圖及經無線區域網傳輸到監控終端或主伺服器，從而實現監控； 也接受監控終端及主伺服器的指令，包括工作模式及通訊距離的控制，有關閉、休眠、激活三種工作模式，通訊距離在5-100m內可以調控。圖6的Zigbee通訊模塊\遠程通訊定位模塊，除有圖Higbee通訊模塊的功能外， 還將監控對象的位置經無線區域網\移動網傳輸到監控終端或主伺服器，從而實現監控和定位；圖5、圖6中的微處理器包括CPU、外設接口、Flash模塊、USB接口，其中CPU接收監護終端\伺服器的指令完成程序初始化，包括接受系統對時，以及含組別和電極名稱的地址(ID)分配；接受系統指令使微處理器處於三種工作模式之一(關閉、休眠、激活)；識別標記著採集節點地址的心電數據，僅接收同組採集節點的心電數據， 解壓縮、解密數據，提取同組同一時間(精確到100微秒)的3到18導的心電信號，放大、 分析、計算、整合、完成各導聯心電圖的生成；按心電的採集時間標記心電圖的產生時間及本網關節點的地址，以標記心電圖的發生時間和對象；壓縮生成的各導聯心電圖數據，儲存心電圖數據；實時顯示心電特徵參數及其它生理參數；Flash模塊負責存儲；外設接口擴展為SPI (串行外圍設備接口)與Zigbee收發模塊和遠程通訊及定位模塊相連接，外設接口將信號輸出給Zigbee射頻通訊模塊和遠程通訊定位模塊；USB接口 用於和USB模塊電連接，通過USB模塊，插入人機接口模塊；供電單元電源電路加紐扣電池\手機電池\USB接口供電，用於提供節點正常工作的電源；例如短距離網關節點+紐扣電池(松下的？1 675扎1.4￥，606111通，直徑 ll.6mmX5.4mm)；或長短距離兩用網關節點+大容量手機電池(大於1500maH)；或網關節點嵌入或插入人機接口模塊USB接口，由人機接口模塊的USB接口供電，電能包括手機電池、 市電或其它。5.監控終端通過嵌入\插入人機接口模塊的Zigbee通訊模塊\有線通訊模塊 \遠程通訊模塊接入無線\有線區域網\移動網(網絡1\網絡2)，與系統其餘部分交互通訊；應用通訊及心電管理軟體對進入管轄的各種節點管理，包括為採集節點分配含組別及電極名稱的地址、網關節點的含組別的地址分配；與採集節點、網關節點對時；程控各種節點的工作模式和通訊距離；主動或被動接收網關節點生成實時或歷史的心電圖或和其它生理參數，與有人機接口的網關節點節點採用包括文字、語音、視頻等方式交換信息，如發出診療意見和建議，接受節點的請求。6.主伺服器可以是滿足需要的任何一種計算機，主伺服器包含心電資料庫、通信控制軟體及通訊模塊。心電資料庫包括存儲的病人心電等其它生理信息，以及病人、護士和醫生的個人資料，維護心電資料庫數據；通信控制軟體包括管理採集節點、網關節點、監控終端與心電伺服器的接入控制、權限控制、通信等，對採集節點、網關節點進行地址分配、分組、命名、對時；用於控制採集節點及網關節點關閉、休眠、激活三種工作模式的電路；用於控制採集節點及網關節點通訊距離的電路。通訊模塊射頻通訊模塊\有線通訊模塊包括乙太網、RJ-485及ADSL，可與有線\無線區域網相連，繼之與網際網路及移動網相連，承擔與系統其餘部分的交互通訊。8.人機接口模塊包括用於顯示心電特徵參數及其它參數的液晶顯示屏、鍵盤、聲音、視頻多媒體組件； 供電單元電源電路加AC或DC電源，用於提供整個人機接口模塊的電源；該人機接口模塊可以是含以上組件的、可用於可攜式專用嵌入式終端、高端手機或PDA及非可攜式的平板電腦、臺式機或筆記本電腦，含有線通信模塊，包括乙太網、RJ-485及ADSL。9.射頻通訊模塊包括用於無線體域網\無線區域網的通訊，集成於採集節點、網關節點；或單獨嵌入或插入人機接口模塊，如計算機、監護儀、監控終端、主伺服器；在醫院內多將其嵌入人機接口模塊，在醫院外可將其通過USB模塊插入人機接口模塊。10. USB 模塊包括用於連接短距離網關節點\長短距離兩用網關節點\Zigbee通訊模塊與人機接口模塊的USB接口，用於數據的傳輸及該節點的供電。11.所述心電信號前置放大模塊，如圖7，採用TI公司的微功耗儀表放大晶片， 型號是INA333，放大倍數為1000倍，由於生物電信號很微弱，故對放大電路的要求很高， INA321A晶片為低功耗儀用集成運放，其特點是靜態電流小；內部增益可通過管腳的不同連接而變化；增益精度高，且漂移小；共模抑制比高；失調電壓小；非線性失真小；失調電壓的漂移小；輸入電阻高。12.所述ADC模塊選用Texas Instruments公司的ADS1251，如圖8，用於將放大電路輸入的心電信號濾波、模數轉換，標記數據的採樣時間和地址。該模塊有高達10，000的採樣率，不僅可以採集一般心電信號，還可以採集起搏器信號，兼有濾波功能，故不需要再配置濾波電路。13.所述射頻通訊模塊，採用iTexas Instruments公司的Chipcon系列RF射頻晶片，型號為CC2531，如圖9，射頻通訊模塊具有通訊距離遠、低功耗、所述Zigbee模塊接口靈活，有USB接口，故可以嵌入或插入人機接口模塊(包含於採集節點、網關節點、監護儀、監控終端及或主伺服器、計算機)。Zigbee協議具有無網絡使用費，設備投入低，通信更可靠， 抗幹擾性好，工作頻段靈活等諸多優點，能達到很好的傳輸效果。其不工作時由軟體控制處於省電模式狀態。14.所述微處理器採用Texas Instruments公司的MSP430FG4619晶片，如圖10， 其集成了 CPU、4KB RAM、120KBFlash、DAC、LCD驅動、外設接口等功能模塊。具有很強的數據處理能力，執行速度高達125ns，寬電壓(1. 8-3. 6V)工作。15.所述GSM/GPRS模塊選用BENQ公司的GSM/GPRS模塊M22為三頻模塊，如圖12。 該模塊集成有基帶處理器、FLASH快閃記憶體、RF接口、普通I/O 口、通用異步收發器、SIM卡接口、 電池及LED接口。16.所述GPS模塊選用西安華迅微電子有線公司HX8211，如圖11。特點體積小， 6. 0mmx6. Ommxl. 6mm, 24GPS信號獲得通道，高敏感度，高定位精度2. 5m CEP,低功耗43mW17.所述電源電路選用 Texas hstruments 公司 RICHTEK 公司的 TPS61(^9DRC， 如圖13。用於給系統中的其它模塊供電，該模塊有很寬的輸入電壓(0.9-6.5V)及輸出電壓(1.8-5. ；在設計中需要電源模塊提供兩路電壓4V，3V。其中GPRS模塊需要4V電壓， 在發送和接收數據時需要的電流比較大，在尖峰時刻需要2A左右的電流；前端心電信號獲取、處理電路需要3V電壓，工作時的最大電流不會超過IA電流。該電源均可滿足。如圖4所示，心電電極採集心電信號經過INA333的VIN+和VIN-的管腳輸入片， 微弱的心電信號在INA321A完成心電信信號的放大，放大之後的心電信號，經由INA333的 VOUT輸出。從INA333的VOUT輸出的心電信號，經ADC模塊(此處為ADS1251)濾波、採樣、 模數轉換後，壓縮、加密，加時間及地址(組別及電極名稱)標記，送到採集節點的Zigbee 射頻通訊模塊(CC2531)實時發射到網關節點\儲存於採集節點(通訊如圖1所示)。如圖5所示，短距離網關節點Zigbee射頻通訊模塊，收到採集節點的數據後，識別同一組的心電數據，送微處理器處解壓縮、解密，將不同地址來源(不同電極)的、同一時間的心電數據提取；分析、合成處理後，生成各導聯心電圖，可以實時顯示\儲存於網關節點 \傳輸到監控終端、主伺服器實時顯示\儲存；監控終端\主伺服器也通過人機接口與監護對象完成信息交互(通訊如圖1、圖2、圖3所示)。或如圖6所示，長短距離兩用網關節點Zigbee射頻通訊模塊，收到採集節點的數據後，識別同一組的心電數據，送微處理器處解壓縮、解密，將不同地址來源(不同電極) 的、同一時間的心電數據提取；分析、合成處理後，生成各導聯心電圖，可以實時顯示\儲存於網關節點\通過GPRS\GPS模塊將心電數據及位置信息經移動網發射到網際網路\通過 Zigbee通訊模塊發射數據到無線區域網，最終到達監控終端及主伺服器，監控終端及主伺服器實時顯示\儲存心電數據；監控終端及主伺服器也通過人機接口與監護對象完成信息交互(通訊如圖1、圖2、圖3所示)。
18.所述ADS、Zigbee通訊晶片、MCU、遠程通訊定位模塊、微處理器，其不工作時由監控終端\主伺服器的管理軟體控制處於省電模式狀態。如(1)控制Zigbee通訊晶片的通訊距離，如採集節點與非可攜式監護儀同在一室時，採集節點5m的通訊距離，接近最低功耗，網關節點可以由人機接口模塊的市電供給。(2)控制ADC、Zigbee射頻通訊模塊、MCU工作模式(關閉、休眠、激活)，休眠時功耗僅數微安。可以使節點功耗可以降到最低，有利於長時間監控。本實施例裝置可以有多種組合供選擇，尤其是網關節點，其中1.採集節點+非可攜式監護儀(非可攜式人機接口模塊+室內網關節點)模式是最方便實用、功耗最低的一種，即「採集節點+體域網+非可攜式監護儀+有線區域網+網際網路」，此模式時，網關節點的供電時長是無限的，採集節點可以方便地貼在身上，通訊距離控制在5m，通過無線方式 (無導聯線)把心電信號發送到非可攜式監護儀，非常適合室內監護；或2. 「採集節點+可攜式短距離網關節點+無線區域網」模式，採集節點通訊距離5m，網關節點100m，功耗不高， 監護對象有較大的活動範圍，適合IOOm範圍室內外內監護；或3. 「採集節點+長短距離網關節點+無線區域網\移動網」可以利用免費移動網實現近遠程監護，監護對象可處於室內 \外的無線區域網通訊範圍內\外，全球無縫隙監護，適合室內外甚至野外監護。以上方式監護對象身體均有充分活動度、幾乎無約束情況下，進行連續M小時以上，3-18導聯實時近遠程監護，同時監護對象與監控終端可以信息交互。
權利要求
1. 一種無線多參數近遠程實時監護系統，包括採集節點、無線體域網、網關節點、無線\或和有線區域網\移動網、射頻通訊模塊、人機接口模塊、USB模塊、主伺服器、監控終端及網際網路，其中監護系統包括近程實時監護系統和遠程實時監護系統；其通訊包括監護對象佩戴同組採集節點與網關節點經無線體域網無線通訊，系統其它部分的通訊包括 網關節點的通訊包括近程監護監護對象與監控終端\主伺服器在同一個醫院內時a.短距離網關節點 \可攜式短距離多參數監護儀與監控終端\主伺服器通過同一個無線區域網連接，實現近程監護，該節點佩戴於監護對象身上；b.短距離網關節點插入非可攜式計算機形成非可攜式多參數監護儀，後者與監控終端\主伺服器通過同一有線區域網相連，實現近程監護，該節點不佩戴於監護對象身上；遠程監護監護對象與監控終端\主伺服器不在同一個醫院內時a.短距離網關節點 \可攜式短距離多參數監護儀與監控終端\主伺服器不在同一個區域網，短距離網關節點及可攜式短距離多參數監護儀通過本地無線區域網無線連接到插有射頻通訊模塊的非可攜式人機接口模塊，後者通過有線區域網與網際網路相連，接入異地的監控終端\主伺服器所處的區域網，完成遠程監護；b.短距離網關節點插入非可攜式人機接口模塊形成非可攜式多參數監護儀，後者接入本地有線區域網，與網際網路相連，繼之接入異地的監控終端\主伺服器所處的有線或無線區域網，完成遠程監護；長短距離兩用網關節點\長短距離兩用監護儀與監控終端\主伺服器間超出本地無線區域網通訊範圍，需經移動網連接網際網路，在同一個醫院內時，完成近程監護；不在同一醫院內時，完成遠程監護；長短距離兩用網關節點\長短距離兩用監護儀與監控終端\主伺服器間在本地無線區域網通訊範圍時，其近遠程通訊方式同短距離網關節點\可攜式短距離多參數監護儀； 監控終端的通訊包括可攜式短距離監控終端近程通過醫院內無線區域網，與網關節點及所屬採集節點或主伺服器通訊；遠程經異地無線區域網接入主伺服器，主伺服器聯入網際網路\經異地區域網無線連入網際網路，繼之進入監護對象所在的區域網，與網關節點及所屬採集節點遠程通訊；非可攜式短距離監控終端近程通過醫院內無線區域網\有線區域網，與網關節點及所屬採集節點\主伺服器通訊；遠程經異地區域網與主伺服器相連，主伺服器聯入網際網路 \可經異地區域網連入網際網路，繼之進入監護對象所在的區域網，與網關節點及所屬採集節點通訊；長短距離兩用監控終端包括通過移動網接入網際網路與主伺服器\網關節點及所屬採集節點通訊，主要用於位於無線區域網通訊範圍以外的專家；也包括通過無線區域網與主伺服器\監控終端\網關節點及所屬採集節點通訊；在與監護對象同在醫院內時完成近程監護，不在同一醫院內時，完成遠程監護； 無線體域網包括同組的採集節點和網關節點構成，在採集節點及網關節點的射頻通訊距離內通訊，遵守射頻通訊協議，可以程控節點的通訊距離；區域網包括無線區域網近程監護由在同一醫院的網關節點、監控終端、主伺服器構成，遵守射頻通訊協議；遠程監護遠端由在同一居民小區的網關節點與插有射頻通訊模塊的非可攜式人機接口模塊組成，近端由在異地的監控終端\主伺服器與插有射頻通訊模塊的非可攜式人機接口模塊構成，遵守射頻通訊協議；有線區域網近程監護由在同一醫院的非可攜式監護儀、非可攜式監控終端、主伺服器與當地區域網構成；遠程監護遠端由在同一居民小區的非可攜式人機接口模塊與當地區域網構成；近端由在同一醫院的非便攜監控終端\主伺服器與當地區域網構成；主伺服器的通訊包括主伺服器經當地區域網或和網際網路與監控終端及網關節點、採集節點相連。
2.根據權利要求1所述的監護系統，其特徵在於其中所述採集節點包括無線心電採集節點、無線血壓採集節點、無線呼吸採集節點、無線脈搏採集節點、無線體溫採集節點、無線血氧飽和度採集節點以及這些採集節點的組合；心電採集節點為3-18 導聯無線心電採集節點，可以做3到18導聯心電監護；心電採集節點或其它微型無線生理參數傳感器可以按常規方式粘貼或固定，由無線心電傳感器或其它無線生理參數傳感器採集心電或其它生理參數，輸入採集節點中加工，包括放大、濾波、模數轉換、壓縮、加密、標記地址及時間，並與網關節點無線通訊，形成無線體域網，其通訊距離可以在一定範圍內程控；提供網關節點生成3-18導聯心電圖的心電數據或其它參數的數據；結構包括無線心電傳感器或其它生理參數微型傳感器；用於微弱參數的放大電路和濾波電路；模數轉換電路；用於儲存心電數據及其它生理參數的存儲器；中央處理器對收發信號進行處理，管理整個節點各部分；用於與系統對時的時間同步電路和分配地址的電路；用於標記心電數據及其它生理參數採集時間和地址的標識電路；所述的採集節點的地址含有同組別網關節點的標記、心電電極及其它生理參數採集節點的名稱；壓縮心電數據及其它生理參數的軟體；用於提供中央處理器單元正常工作的時鐘電路；用於與網關節點通訊的射頻通訊模塊，包含用於控制射頻通訊模塊接口的控制電路；用於控制採集節點關閉、休眠、激活三種工作模式的電路；用於控制通訊距離的電路；供電單元用於提供節點正常工作的電源；以上電路均採用微封裝技術。
3.根據權利要求1所述的監護系統，其特徵在於其中所述網關節點包括與本組的採集節點構成無線體域網，可以連入本地區域網\移動網，對來自採集節點的心電數據識別地址，對有本組標記的心電數據解壓縮、解密，提取同一時間的各採集節點的心電數據、分析、加工，並完成心電的整合，形成各導聯心電圖數據，將心電數據儲存於節點自身或外擴的Flash;或與人機接口模塊構成監護儀，顯示心電圖於人機接口模塊，並通過人機接口模塊接印表機列印心電圖；傳輸實時或歷史的心電圖數據到監控終端或主伺服器，接收監控終端或主伺服器的指令，並傳輸給相關採集節點；工作模式和通訊距離均可程控；用於與系統對時的時間同步電路和接受所分配地址的電路；對來自採集節點的其它生理參數數據識別、解壓縮、解密，儲存於節點自身或外擴的Flash\顯示於人機接口模塊\傳輸實時或歷史的其它的生理參數數據到監控終端或主伺服器； 網關節點類型包括 短距離網關節點與採集節點形成無線體域網，與監控終端\主伺服器\插有射頻通訊模塊的人機接口模塊形成無線區域網的網關節點；可以插入\嵌入人機接口模塊，也可以貼附於人體或放入袋中；多用於室內；結構包括射頻通訊模塊用於與接入無線體域網\無線區域網；微處理器(MCU)用於與系統對時的時間同步電路和接受所分配地址的電路；用於解壓縮、解密的電路；用於識別標記採集時間和地址心電數據的識別電路；用於3-18導聯心電信號提取、放大、分析、 計算，完成各導聯心電圖的生成，顯示心電特徵參數及其它生理參數的微處理器；壓縮合成的心電圖數據及其它生理參數的軟體；用於儲存合成的心電圖數據及其它生理參數的存儲器；心電圖及其它生理參數管理軟體；用於給心電圖及其它生理參數標記發生的時間及網關節點地址的標識電路；用於提供中央處理器單元正常工作的時鐘電路；用於控制採集節點及網關節點關閉、休眠、激活三種工作模式的電路；用於控制通訊距離的電路；用於控制報警裝置的發聲報警電路；USB接口 用於和USB模塊電連接，通過USB模塊，插入人機接口模塊；該節點也可以嵌入人機接口模塊；供電單元電源電路加電池\或舊8接口供電，用於提供節點正常工作的電源； 長短距離兩用網關節點與採集節點形成無線體域網，通過移動網及網際網路\無線區域網與監控終端\主伺服器相連的網關節點；可以插入\嵌入人機接口模塊，也可以貼附於人體或放入袋中；多用於室外；結構包括射頻通訊模塊用於與採集節點\及監控終端\主伺服器通訊的射頻通訊模塊；遠程通訊及定位模塊包括:GSM\GPRS\CDMA\ff-CDMA\CDMA2000\TD-SCDMA及GPS模塊；餘結構同短距離網關節點射頻通訊模塊以外的結構；多參數監護儀為含短距離網關節點\長短距離兩用網關節點的人機接口模塊，也屬網關節點除含相應網關節點的功能，可以被動或主動讀取受監控對象實時或歷史的心電或和其它生理參數，實現本機及與監控終端\主伺服器的交互人機對話； 多參數監護儀類型包括 短距離多參數監護儀可攜式多參數短距離監護儀插入\嵌入短距離網關節點的人機接口模塊，包括可攜式專用嵌入式終端、高端手機或PDA，可以接入無線體域網及無線區域網；非可攜式多參數短距離監護儀插入\嵌入短距離網關節點的人機接口模塊，包括連入網際網路的任何形式的非可攜式計算機，可以接入無線體域網及無線區域網\有線區域網；長短距離兩用多參數監護儀插入\嵌入長短距離監護兩用網關節點的人機接口模塊，包括可攜式專用嵌入式終端、高端手機或PDA，可以接入無線體域網及移動網\無線區域網。
4.根據權利要求1所述的監護系統，其特徵在於其中所述監控終端包括對本系統心電及其它參數的數據和通訊進行管理，可以用於醫院內外， 監控終端軟體包括心電及其它生理參數管理軟體從心電及其它生理參數資料庫中主動或被動讀取監控對象的心電及其它生理參數的實時或者歷史數據，顯示並進行數據分析處理；心電及其它生理參數監控終端可根據LCD的大小同時顯示多個病人的數據或單個病人的數據，根據監控的需要可自由選擇需要監控的數據；在監護對象的心電及其它生理參數出現異常的時候，通過網際網路主動向監控終端發起連接，並發送該患者的實時心電數據；心電及其它生理參數監控終端通過簡訊、語音、視頻向監控人員發送警報信息及診療意見； 通訊管理軟體包括通信控制軟體管理採集節點、網關節點、監控終端與主伺服器的接入控制、權限控制、 通信等，維護心電及其它生理參數資料庫數據；用於控制採集節點及網關節點關閉、休眠、 激活三種工作模式的電路；用於控制採集及網關節點通訊距離的電路；對採集節點、網關節點進地址分配、分組、命名、與系統對時的指令；通過主伺服器讀取監控對象的實時或歷史心電圖及其它生理參數數據，顯示並進行數據分析處理；管理採集節點和網關節點的電量和採集節點粘貼狀態的電路； 監控終端結構包括人機接口模塊用於顯示心電特徵參數及其它參數的液晶顯示屏、鍵盤、聲音、視頻多媒體組件；用於控制報警裝置的發聲報警電路；通訊模塊射頻通訊模塊\遠程通訊模塊\有線通訊模塊，包括乙太網、RJ-485及 ADSL,或遠程通訊模塊包括GSM\GraS\CDMA\W-CDMA\CDMA2000\TD-SCDMA 模塊；供電單元電源電路加電池或其它電源，用於提供整個人機接口模塊的電源；監控終端可以是含以上組件的可用於室內\室外可攜式專用嵌入式終端、高端手機或PDA及多用於室內的非可攜式的平板電腦、臺式機或筆記本電腦； 監控終端類型包括 短距離監控終端可攜式多參數短距離監控終端插入\嵌入射頻通訊模塊人機接口模塊，包括可攜式專用嵌入式終端、高端手機或PDA，可以接入無線區域網；非可攜式多參數短距離監控終端插入\嵌入射頻通訊模塊\有線通訊模塊的人機接口模塊，包括連入網際網路的任何形式的非可攜式計算機，可以接入無線區域網\有線區域網；長短距離兩用多參數監控終端插入\嵌入射頻通訊模塊\遠程通訊模塊\的人機接口模塊，包括可攜式專用嵌入式終端、高端手機或PDA，可以接入移動網\無線區域網。
5.根據權利要求1所述的監護系統，其特徵在於其中所述主伺服器主要用於醫療機構內，包括可以是滿足需要的任何一種計算機，心電及其它生理參數伺服器包括心電及其它生理參數資料庫、通信控制軟體及通訊模塊。心電及其它生理參數資料庫包括存儲的病人心電及其它生理信息，以及病人、護士和醫生的個人資料；通信控制軟體包括管理採集節點、網關節點、監控終端與主伺服器的接入控制、權限控制、通信等，維護心電及其它生理參數資料庫數據；對採集節點、網關節點進行地址分配、分組、命名、與系統對時的指令；用於控制採集節點及網關節點關閉、休眠、激活三種工作模式的電路；用於控制採集節點及網關節點通訊距離的電路。通訊模塊射頻通訊模塊\有線通訊模塊包括乙太網、RJ-485及 ADSL，可與有線\無線區域網相連，繼之與網際網路及移動網相連。
6.根據權利要求1所述的監護系統，其特徵在於其中所述人機接口模塊包括 用於顯示心電特徵參數及其它參數的液晶顯示屏、鍵盤、聲音、視頻多媒體組件；供電單元電源電路加AC或DC電源，用於提供整個人機接口模塊的電源；該人機接口模塊可以是含以上組件的、可用於可攜式專用嵌入式終端、高端手機或PDA及非可攜式的平板電腦、 臺式機或筆記本電腦，含有線通信模塊，包括乙太網、RJ-485及ADSL。
7.根據權利要求1所述的監護系統，其特徵在於其中所述射頻通訊模塊包括 用於無線體域網\無線區域網的通訊，集成於採集節點、網關節點；或單獨嵌入或插入人機接口模塊，如計算機、監護儀、監控終端、主伺服器；在醫院內多將其嵌入人機接口模塊，在醫院外可將其通過USB模塊插入人機接口模塊。
8.根據權利要求1所述的網關節點，其特徵在於其中所述USB模塊包括用於連接短距離網關節點\長短距離兩用網關節點\射頻通訊模塊與人機接口模塊的 USB接口，用於數據的傳輸及該節點的供電。
9.根據權利要求1所述的監護系統，其特徵在於其中所述網絡的通訊協議均採用標準的公開化協議，包括採集節點與網關節點間的通訊採用Zigbee\Simplici\藍牙協議；網關節點可與監控終端\主伺服器\插有射頻通訊模塊的人機接口模塊間的無線通訊採用Zigbee\ simplici\藍牙協議；網關節點可與監控終端\主伺服器間的有線通訊，使用有線通訊模塊，包括乙太網、RJ-485及ADSL，並遵守相關協議；網關節點在醫院內\外經移動網、網際網路連接監控終端\主伺服器的遠程無線通訊採用相關協議，包括由MCU控制GPRS採用IP over PPP及TCP/IP協議實現。
10.根據權利要求4所述的監護系統，其特徵在於其中所述有線通訊模塊。
11.根據權利要求5所述的監護系統，其特徵在於其中所述有線通訊模塊，包括乙太網、RJ-485 及 ADSL。
全文摘要
一種基於無線採集節點及體域網的多參數近遠程監護系統，包括採集節點、無線體域網、網關節點、無線\或和有線區域網\移動網、射頻通訊模塊、人機接口模塊、主伺服器、監控終端及網際網路。採集節點採集監護對象的心電或和其它生理參數，經體域網無線發送到網關節點生成心電圖，網關節點儲存\顯示心電圖或其它生理參數或經區域網\網際網路\移動網發送心電圖或其它生理參數到主伺服器\監控終端，實現近遠程監護。本發明監護對象僅佩戴採集節點或和可攜式網關節點，完全無線傳輸，體積小、功耗低、成本低，可以3-18導聯心電或和其它生理參數監護，監護對象佩戴方便，不影響其活動，舒適度高，宜於長時間多參數近遠程實時監護。
文檔編號H04L29/08GK102232828SQ20111000276
公開日2011年11月9日 申請日期2011年1月7日 優先權日2010年4月1日
發明者陳浩然 申請人:陳浩然