CN103479353A - 一种卧床失禁病人无线预警系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卧床失禁病人无线预警系统及方法。该系统包括用户端和数据终端，用户端包括肌电信号采集模块、肌电信号调制模块、无线发射模块和无线网关模块，数据终端包括有线收发模块、信息存储模块、监控预警模块和移动通信终端。肌电信号采集模块实时采集肌电信号，并进行调制，由无线发射模块发送。无线网关模块对信号进行解调和模数转换，再将预处理和特征匹配后的结果传送给有线接收模块。有线接收模块将数据存入信息存储模块，并由监控预警模块向管理人员显示预警信息。本发明能够使卧床失禁病人及监护者摆脱传统陪床监护模式的束缚，提高病人生活质量，改善护理机构的集中监护效果，同时也为推广社区护助养老体系提供了便利。

Description

一种卧床失禁病人无线预警系统及方法

技术领域

本发明涉及一种医疗监护系统，具体是一种卧床失禁病人无线预警系统及方法，属于生物医学信息技术领域。

背景技术

随着嵌入式系统、无线通信和生物医学工程的高度集成，特别是物联网技术的发展，使得生物医学信息技术越来越多的应用于社会公共医疗领域，也成为了建设智慧城市、推广智慧医疗不可或缺的技术手段。

在我国，人口老龄化趋势明显，尤其是独生子女家庭的普遍和空巢老人数量不断增加，居家养老、社区养老成为了全社会广泛关注的问题。如何改善卧床老人、卧床病人的护理条件，提高集中监护水平，成为了当务之急。

目前，针对因神经系统损坏而丧失自由活动能力的卧床病人的监护模式，主要以家人、护工的陪床看护为主。而现有的医疗监护仪器，仅仅停留在对血氧、心电、体温等一般性生理信号的采集和监测，病人与监护设备之间依靠复杂的连线进行信号的传递。当生活不能自理的病人尤其是截瘫病人面临排便时，看护人员难以及时发现和预判，做出相应的处理，同时也极大影响了集中监护的效率。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足之处，本发明要解决的问题是提供一种能够在不影响卧床病人生活状态的前提下，方便的实现病人排便意愿的相关信号采集、传输、实时处理及存储显示的一种卧床失禁病人无线预警系统及方法。

为了达到上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种卧床失禁病人无线预警系统，包括用户端和数据终端，所述用户端包括肌电信号采集模块、肌电信号调制模块、无线发射模块和无线网关模块，所述数据终端包括有线收发模块、信息存储模块、监控预警模块和移动通信终端；

所述肌电信号采集模块设置于卧床失禁病人的膀胱处，用于实时检测膀胱的表面肌电信号随膀胱压力变化的情况，所述肌电信号调制模块的输入端与肌电信号采集模块的输出端相连，用于对肌电信号的频率进行调制，所述无线发射模块的输入端与肌电信号调制模块的输出端相连，用于将肌电信号通过无线传输的方式进行发送，所述无线网关模块与无线发射模块进行无线通讯，并分别通过有线网络接口和移动通信接口与数据终端中的有线收发模块和移动通信终端进行信息交互；

所述有线收发模块的输出端分别与信息存储模块和监控预警模块相连，用于将病人膀胱压力和尿意情况数据存入信息存储模块，并由监控预警模块向管理人员显示预警信息，所述信息存储模块和监控预警模块相互通信，所述监控预警模块的输出端与有线收发模块的输入端相连，用于通过有线收发模块和无线网关模块向移动通信终端发出护理任务指令，提醒病房护理人员及时帮助病人排便。

进一步，所述无线网关模块包括接收器、解调器、处理器、有线网络接口和移动通信接口；所述接收器、解调器、处理器依次相连，所述接收器的输入端接收无线发射模块发送的信号，所述处理器的输出端分别与有线网络接口和移动通信接口相连，所述有线网络接口与有线收发模块的输入端相连，所述移动通信接口与移动通信终端通信，所述接收器用于接收来自无线发射模块的膀胱表面肌电信号，所述解调器用于对肌电信号进行解调处理，所述处理器用于将肌电信号的模拟量形式转化为数字量形式，再对信号进行预处理、特征提取和特征匹配。

进一步，所述用户端和移动通信终端的数量为1个或多个。

进一步，所述预处理，包括对病人膀胱肌电信号进行时间校正、去除杂波、去除伪迹的处理。

进一步，所述特征提取，是采用时域—频域结合的分析方法在时间维度上反映肌电信号振幅的变化特征，实时、无损伤的反映膀胱部位的体表肌肉活动状态。

进一步，所述特征匹配，是根据膀胱的表面肌电信号变化情况判断膀胱压力变化趋势，并与特征数据库进行对比，预判病人尿意的产生。

进一步，管理人员通过监控预警模块对信息存储模块中的数据进行数据融合、数据挖掘的后续处理。

一种卧床失禁病人无线预警系统的预警方法，具体包括以下步骤：

（1）肌电信号采集模块实时检测膀胱的表面肌电信号，采集肌电信号随膀胱压力变化的情况；

（2）根据对肌电信号的质量和无线发射要求，肌电信号调制模块对肌电信号的频率进行调制，无线发射模块采用无线传输方式发送肌电信号；

（3）无线网关模块将无线接收到的肌电信号进行解调处理，并将模拟量形式的信号转化为数字量形式信号；

（4）无线网关模块中的处理器对上述肌电信号进行预处理、特征提取和特征匹配，并对分析结果进行判定，如果分析结果为即将排便，执行步骤（5）；如果分析结果为不排便，则转至步骤（1）；

（5）无线网关模块将分析得出的病人膀胱压力和尿意情况数据通过有线收发模块发送至信息存储模块进行存储，同时通过有线收发模块发送至监控预警模块，分别向管理人员和护理人员发初级预警信号；

（6）如果护理人员在限定时间内对病人处理完毕，将处理情况无线发回后存储、显示，同时转至步骤（1）；如果护理人员在限定时间内没有返回处理结果，则执行步骤（7）；

（7）分别向管理人员和其它护理人员发出高级预警信号，并将该异常情况存储、显示，然后执行步骤（6）。

采用上述技术方案后，本发明的有益效果是：

本发明通过引入无线网络和移动通信技术，可以减少复杂的监护设备连线，使医疗、护理人员远程了解病人的排便情况，方便及时处理。通过数据存储和查询功能，医护人员可以长时间收集病人的排便数据，并能够随时调用历史数据进行病情诊治提供参考。该技术还可以推广应用到婴儿护理中。

附图说明

图1是本发明一种卧床失禁病人无线预警系统的结构示意图；

图2是本发明中无线网关模块的结构示意图；

图3是本发明一种卧床失禁病人无线预警方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

本发明一种卧床失禁病人无线预警系统的结构如图1所示，包括用户端和数据终端，用户端包括：肌电信号采集模块、肌电信号调制模块、无线发射模块和无线网关模块，数据终端包括：有线接收模块、信息存储模块、监控预警模块和移动通信终端。

肌电信号采集模块实时检测膀胱的表面肌电信号随膀胱压力变化情况，肌电信号调制模块将采集到的肌电信号进行调制，并由无线发射模块通过无线传输方式发送。无线网关模块对接收到的信号进行解调和模数转换，再将预处理和特征匹配后的结果传送给有线收发模块。

有线收发模块将病人膀胱压力和尿意情况数据存入信息存储模块为病情诊治提供参考，并由监控预警模块向管理人员显示预警信息。监控预警模块通过有线收发模块、无线网关模块和移动通信模块向护理人员发出护理任务指令。

用户端的肌电信号采集模块包含电极单元、信号放大单元和电池单元，实时检测膀胱的表面肌电信号随膀胱压力变化的情况。无线发射模块将采集到的肌电信号模拟量进行调制，并通过无线传输的方式发送到无线网关模块。无线网关模块与无线发射模块进行无线通讯，最后将分析结果传送给有线收发模块和移动通信终端。本实施例中，用户端不只限1个。

如图2所示，无线网关模块包括：接收器、解调器、处理器、有线网络接口和移动通信接口。接收器接收来自无线发射模块的膀胱表面肌电信号，解调器对膀胱肌电信号进行解调处理，处理器将肌电信号模拟量转化为数字量，再对接收到的信息进行预处理、特征提取和特征匹配，并通过有线网络接口和移动通信接口与数据终端进行信息交互。本实施例中，有线网络接口与有线网络（Internet等）相连，移动通信接口采用GPRS接口与护理人员所持的移动通信终端（PDA等）通信。本实施例中，移动通信终端不只限1个。

上述预处理过程，主要是对病人膀胱肌电信号进行时间校正、去除杂波、去除伪迹等处理。

上述特征提取过程，主要采用时域—频域结合的分析方法在时间维度上反映肌电信号振幅的变化特征，实时并且无损伤的反映膀胱部位的体表肌肉活动状态。本实施例中，采用非线性尺度离散小波变换（Discrete wavelet transform with nonlinear scale，NDWT）方法进行膀胱表面肌电信号的时域—频域分析。

上述特征匹配过程，主要是根据膀胱表面肌电信号变化情况判断膀胱压力变化趋势，并与特征库数据进行对比，预判病人尿意的产生。本实施例中，采用膀胱压力阈值对比的方式，如果连续N个采样时刻接收的数据超过了阈值，无线网关模块的处理器会向有线网络接口输出预警信号。

有线收发模块连接无线网关模块的有线网络接口和信息存储模块、监控预警模块，将无线网关模块发来的病人膀胱压力和尿意情况数据存入信息存储模块，为病情诊治提供参考，并由监控预警模块向管理人员显示预警信息。

监控预警模块通过有线收发模块和无线网关模块向移动通信终端发出护理任务指令，提醒病房护理人员及时帮助病人排便。在限定时间内没有收到移动通信终端的处理结果时，监控预警模块会重新通过有线收发模块和无线网关模块另一移动通信终端发出护理任务指令。管理人员还可以通过监控预警模块对信息存储模块中的数据进行数据融合、数据挖掘等后续处理。本实施例中，利用LabVIEW语言构建虚拟仪器平台，在计算机中实现监控预警模块和信息存储模块的功能以及交互界面。

如图3所示，本发明一种卧床失禁病人无线预警系统的预警方法包括以下步骤：

（1）实时检测膀胱表面肌电信号，采集肌电信号随膀胱压力变化的情况；

（2）根据对上述肌电信号的质量和无线发射要求，对肌电信号的频率进行调制，并通过无线传输的方式发送肌电信号；

（3）将无线接收到的肌电信号进行解调处理，并将信号模拟量转化为数字量；

（4）对上述肌电信号进行预处理、特征提取和特征匹配，并对分析结果进行判定，如果分析结果为即将排便，执行步骤（5）；如果分析结果为不排便，则转至步骤（1）；

（5）将分析得到的病人膀胱压力和尿意情况数据进行存储，同时分别向管理人员和护理人员发初级预警信号；

（6）如果护理人员在限定时间内对病人处理完毕，将处理结果无线发回进行存储、显示，同时转至步骤（1）；如果护理人员在限定时间内没有返回处理结果，则执行步骤（7）。

（7）分别向管理人员和其它护理人员发出高级预警信号，并将该异常情况存储、显示，然后执行步骤（6）。

本发明通过引入无线网络和移动通信技术，可以减少复杂的监护设备连线，使医疗、护理人员远程了解病人的排便情况，方便及时处理。通过数据存储和查询功能，医护人员可以长时间收集病人的排便数据，并能够随时调用历史数据进行病情诊治提供参考。该技术还可以推广应用到婴儿护理中。

本发明能够使卧床失禁病人的监护者摆脱传统陪床监护模式的束缚，提高被监护者的医疗和生活质量。通过提前预警机制提高对卧床病人特别是截瘫病人和老年人的护理效率，可以改善护理机构的集中监护效果，同时也为推广社区医疗护助体系和居家养老模式提供了便利。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种卧床失禁病人无线预警系统，其特征在于：包括用户端和数据终端，所述用户端包括肌电信号采集模块、肌电信号调制模块、无线发射模块和无线网关模块，所述数据终端包括有线收发模块、信息存储模块、监控预警模块和移动通信终端；

所述肌电信号采集模块设置于卧床失禁病人的膀胱处，用于实时检测膀胱的表面肌电信号随膀胱压力变化的情况，所述肌电信号调制模块的输入端与肌电信号采集模块的输出端相连，用于对肌电信号的频率进行调制，所述无线发射模块的输入端与肌电信号调制模块的输出端相连，用于将肌电信号通过无线传输的方式进行发送，所述无线网关模块与无线发射模块进行无线通讯，并分别通过有线网络接口和移动通信接口与数据终端中的有线收发模块和移动通信终端进行信息交互；

所述有线收发模块的输出端分别与信息存储模块和监控预警模块相连，用于将病人膀胱压力和尿意情况数据存入信息存储模块，并由监控预警模块向管理人员显示预警信息，所述信息存储模块和监控预警模块相互通信，所述监控预警模块的输出端与有线收发模块的输入端相连，用于通过有线收发模块和无线网关模块向移动通信终端发出护理任务指令，提醒病房护理人员及时帮助病人排便。

2.根据权利要求1所述的一种卧床失禁病人无线预警系统，其特征在于：所述无线网关模块包括接收器、解调器、处理器、有线网络接口和移动通信接口；所述接收器、解调器、处理器依次相连，所述接收器的输入端接收无线发射模块发送的信号，所述处理器的输出端分别与有线网络接口和移动通信接口相连，所述有线网络接口与有线收发模块的输入端相连，所述移动通信接口与移动通信终端通信，所述接收器用于接收来自无线发射模块的膀胱表面肌电信号，所述解调器用于对肌电信号进行解调处理，所述处理器用于将肌电信号的模拟量形式转化为数字量形式，再对信号进行预处理、特征提取和特征匹配。

3.根据权利要求1或2所述的一种卧床失禁病人无线预警系统，其特征在于：所述用户端和移动通信终端的数量为1个或多个。

4.根据权利要求2所述的一种卧床失禁病人无线预警系统，其特征在于：所述预处理，包括对病人膀胱肌电信号进行时间校正、去除杂波、去除伪迹的处理。

5.根据权利要求2所述的一种卧床失禁病人无线预警系统，其特征在于：所述特征提取，是采用时域—频域结合的分析方法在时间维度上反映肌电信号振幅的变化特征，实时、无损伤的反映膀胱部位的体表肌肉活动状态。

6.根据权利要求2所述的一种卧床失禁病人无线预警系统，其特征在于：所述特征匹配，是根据膀胱的表面肌电信号变化情况判断膀胱压力变化趋势，并与特征数据库进行对比，预判病人尿意的产生。

7.根据权利要求1所述的卧床失禁病人无线预警系统，其特征在于：管理人员通过监控预警模块对信息存储模块中的数据进行数据融合、数据挖掘的后续处理。

8.一种卧床失禁病人无线预警系统的预警方法，具体包括以下步骤：

（1）肌电信号采集模块实时检测膀胱的表面肌电信号，采集肌电信号随膀胱压力变化的情况；

（2）根据对肌电信号的质量和无线发射要求，肌电信号调制模块对肌电信号的频率进行调制，无线发射模块采用无线传输方式发送肌电信号；

（3）无线网关模块将无线接收到的肌电信号进行解调处理，并将模拟量形式的信号转化为数字量形式信号；

（4）无线网关模块中的处理器对上述肌电信号进行预处理、特征提取和特征匹配，并对分析结果进行判定，如果分析结果为即将排便，执行步骤（5）；如果分析结果为不排便，则转至步骤（1）；

（5）无线网关模块将分析得出的病人膀胱压力和尿意情况数据通过有线收发模块发送至信息存储模块进行存储，同时通过有线收发模块发送至监控预警模块，分别向管理人员和护理人员发初级预警信号；

（6）如果护理人员在限定时间内对病人处理完毕，将处理情况无线发回后存储、显示，同时转至步骤（1）；如果护理人员在限定时间内没有返回处理结果，则执行步骤（7）；

（7）分别向管理人员和其它护理人员发出高级预警信号，并将该异常情况存储、显示，然后执行步骤（6）。

Images