CN103705215A

CN103705215A - 一种检测乳腺疾病的智能胸衣

Info

Publication number: CN103705215A
Application number: CN201310680421.9A
Authority: CN
Inventors: 焦绪腾; 张东文; 王磊
Original assignee: Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Current assignee: Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Priority date: 2013-12-12
Filing date: 2013-12-12
Publication date: 2014-04-09

Abstract

本发明属于智能穿戴技术领域，具体公开了一种检测乳腺疾病的智能胸衣。该检测乳腺疾病的智能胸衣设置有依次连接的信号采集模块、无线通信模块和控制模块；信号采集模块包括依次连接的红外线发射器、红外线接收器和信号处理器，信号处理器与无线通信模块连接；控制模块包括微处理器、存储器和蜂鸣器，微处理器分别与存储器、蜂鸣器连接，微处理器与无线通信模块连接。本发明通过采集乳腺组织的近红外线灰度信号而判断乳腺的异常。采用无线通信模块，减少了胸衣内的电子线路，也增加了胸衣的舒适度，便于清洗、延长胸衣的寿命。相对于女性通过特定的手法自我检查和每年的定期体检，本发明的可靠性高，能及时发现乳腺异常。

Description

一种检测乳腺疾病的智能胸衣

【技术领域】

本发明属于智能穿戴技术领域，特别涉及一种检测乳腺疾病的智能胸衣。

【背景技术】

人群中女性的1/2有不同程度的乳腺疾病，其中危及生命的主要是乳腺癌。近年来，随着国人生活方式越发西化、精神压力日益加重、生活节奏越来越快，乳腺癌一跃而位居女性肿瘤的前“二甲”，甚至在北京、上海等一些大城市，成为了威胁女性生命安全的“元凶”。乳腺疾病尤其是乳腺癌的诊断问题最关键的是早发现。现在乳腺疾病的发现主要依靠女性自我检查和每年定期体检，显然这不能有效解决第一时间发现乳腺疾病的问题。而医院专业检测乳腺疾病所使用的分子乳房造影技术、磁共振成像波谱、微创影像和近红外扫描等方法受场所地点的限制性强，更无法达到第一时间发现乳腺疾病的目的。

因此，亟待提出一种便捷式的、经济的、能够第一时间检测出乳腺疾病的解决方案，以便满足家庭需要、方便长期自检。

智能穿戴是指应用穿戴式技术对日常穿戴进行智能化设计、开发出可以穿戴的设备，如眼镜、手套、手表、服饰及鞋等。穿戴式技术在国际计算机学术界和工业界一直备受关注，只不过由于造价成本高和技术复杂，很多相关设备仅仅停留在概念领域。随着移动互联网的发展、技术进步和高性能低功耗处理芯片的推出等，部分穿戴式设备已经从概念化走向商业化，新式穿戴式设备不断传出，谷歌、苹果、微软、索尼、奥林帕斯等诸多科技公司也都开始在这个全新领域深入探索。

医用近红外扫描诊断乳腺癌是根据正常组织和病变组织对红外线吸收率不同，在诊断仪上可显示暗吸光影和异常血管影。近红外线乳腺诊断仪根据五种灰度分级和三种血管分型组合成15种图像，进而诊断乳腺疾病的病变程度。乳腺癌早期可出现血红蛋白的改变，故近红外线可适应于乳腺癌的早期诊断。

目前检测女性乳房是否健康的方法主要通过每年定期体检，或者女性通过特定的方法自我检查乳腺等方法。这些方法十分被动，尤其是每年定期体检，除了需要专业医护人员外，更需要医疗器械的辅助，主动性差。而且由于各种因素不是每位女性都会定期体检，更延误发现乳房异常的时间。而女性自查乳腺需要特定的手法、时间或外界借助物，成功率取决于个人经验，主观性高，大大减小了检测乳腺异常的几率。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种检测乳腺疾病的智能胸衣。

本发明的目的通过以下技术方案实现：一种检测乳腺疾病的智能胸衣，设置有依次连接的信号采集模块、无线通信模块和控制模块。

所述信号采集模块包括依次连接的红外线发射器、红外线接收器和信号处理器，所述信号处理器与无线通信模块连接；信号采集模块的主要作用是采集透照乳腺组织后的近红外线灰度信号。

所述近红外线波长0.75～3μm。

所述无线通信模块优选为蓝牙；无线通信模块的主要作用是减少胸衣内的电子线路，不仅增加了胸衣的舒适度，而且便于清洗、延长胸衣的寿命。

所述控制模块包括微处理器、存储器和蜂鸣器，所述微处理器分别与存储器、蜂鸣器连接，微处理器与所述无线通信模块连接；控制模块采用数据差的工作原理，有异常就会自动报警。

优选的，所述检测乳腺疾病的智能胸衣设置有控制开关，控制开关与所述红外线发射器连接。

优选的，所述红外线发射器的探头设置于胸衣罩面与肩带相连的地方，所述探头向下朝向乳房方向；

所述红外线发射器优选设置两个；

优选的，所述红外线接收器和信号处理器分别设置于胸衣的下托；红外线穿过整个乳房后被红外线接收器接收；

优选的，所述微处理器设置于胸衣的下托处，介于所述红外线接收器和信号处理器之间；

优选的，所述蜂鸣器和开关设置于胸衣的鸡心处。

优选的，所述信号采集模块、无线通信模块和控制模块均以硅胶封装；硅胶封装使得胸衣的电子部分在清洗的过程中不会受到水的影响，封装后的蜂鸣器和开关置于胸衣的表面，其他部分均可按照设定的位置缝制在胸衣夹层中。

本发明的发明机理：本发明通过在胸衣上设置依次连接的信号采集模块、无线通信模块和控制模块而制备具有检测乳腺疾病的智能胸衣。本发明的近红外线采用波长为0.75～3μm的红外线，对人体软组织具有较好的穿透能力，氧合血红蛋白选择性吸收近红外线。本发明利用正常组织和病变组织对红外线吸收率不同，而红外线接收器显示透光、暗亮等不同的灰度影像，经信号处理器将模拟信号转换成数字信号，然后通过无线通信模块发射给控制模块。

无线通信蓝牙采用分散式网络结构以及快跳频和短包技术，支持点对点及点对多点通信，工作在全球通用的2.4GHz ISM（即工业、科学、医学）频段，其数据速率为1Mbps。在胸衣内嵌入蓝牙发送器，发送近红外线接收器接收的信号，然后通过蓝牙接收器传送至控制模块。微处理器采用数据差的工作原理，将当前数据和先前存储的数据进行对比比较是否数据差，若存在数据差，则蜂鸣器报警，说明乳腺存在异常。

手动触发胸衣鸡心部分的开关，红外线发射器发出近红外线，对乳腺组织进行透照，由于乳腺细胞发生癌变后核酸内磷酸二酯基团的氢键结合力增高，糖原的含量减少，蛋白质中某些氨基酸残基C-OH基团的氢键遭破坏，细胞膜脂质中亚甲基链结构和有序性发生了改变，导致不同细胞、组织对近红外线有着不同的吸收频率和吸收强度，红外线接收器捕获被人体软组织选择吸收后的近红外线形成灰度图像，然后由信号处理器将图像信号转变为数字线号，最后通过无线通信技术将采集到的光学信号发送到控制模块。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及有益效果：

（1）本发明在胸衣上设置依次连接的信号采集模块、无线通信模块和控制模块，通过采集乳腺组织的近红外线灰度信号而判断乳腺的异常。采用无线通信模块，减少了胸衣内的电子线路，也增加了胸衣的舒适度，便于清洗、延长胸衣的寿命。与女性通过特定的手法自我检查乳腺疾病相比可靠性更高，而相对于每年的定期体检，本发明能在第一时间发现乳腺异常。

（2）制备得到的检测乳腺疾病的智能胸衣可以天天穿戴，其电子元件均采用集成度较高的芯片，装置体积小，放在胸衣里面不会给人带来不适感。

【附图说明】

图1是实施例1的检测乳腺疾病的智能胸衣的设计图；

图2是实施例1的检测乳腺疾病的智能胸衣的电子元件的结构示意图；

图3是实施例1的检测乳腺疾病的智能胸衣的电子元件的结构示意详图；

图4是实施例1的检测乳腺疾病的智能胸衣的数据处理流程示意图；

图5是实施例2的乳腺癌组织与良性病变组织的红外光谱对比图；其中：实线是乳腺癌组织的红外图谱，虚线是良性病变组织的红外图谱；

图6是实施例2的乳腺癌组织与良性病变组织的糖原红外光谱对比图；其中：实线是乳腺癌组织的糖原红外光谱图，虚线是良性病变组织的糖原红外光谱图。

【具体实施方式】

下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的保护范围并不限于此。

实施例1

如图2所示，一种检测乳腺疾病的智能胸衣，设置有依次连接的信号采集模块、无线通信模块和控制模块。

如图3所示，信号采集模块包括依次连接的红外线发射器、红外线接收器和信号处理器，信号处理器与无线通信模块连接；信号采集模块的主要作用是采集透照乳腺组织后的近红外线灰度信号。

近红外线波长为0.75～3μm。

无线通信模块优选为蓝牙；无线通信模块的主要作用是减少胸衣内的电子线路，不仅增加了胸衣的舒适度，而且便于清洗、延长胸衣的寿命。

控制模块包括微处理器、存储器和蜂鸣器，所述微处理器分别与存储器、蜂鸣器连接，微处理器与所述无线通信模块连接；控制模块采用数据差的工作原理，有异常就会自动报警。

检测乳腺疾病的智能胸衣设置有控制开关，控制开关与所述红外线发射器连接。

红外线发射器的探头设置于胸衣罩面与肩带相连的地方，所述探头向下朝向乳房方向；

红外线发射器设置两个；

红外线接收器和信号处理器分别设置于胸衣的下托；红外线穿过整个乳房后被红外线接收器接收；

微处理器设置于胸衣的下托处，介于所述红外线接收器和信号处理器之间；

蜂鸣器和开关设置于胸衣的鸡心处。

信号采集模块、无线通信模块和控制模块均以硅胶封装；硅胶封装使得胸衣的电子部分在清洗的过程中不会受到水的影响，封装后的蜂鸣器和开关置于胸衣的表面，其他部分均可按照设定的位置缝制在胸衣夹层中。检测乳腺疾病的智能胸衣的设计图如图1所示。

手动触发胸衣鸡心部分的开关，红外线发射器发出近红外线，对乳腺组织进行透照，由于乳腺细胞发生癌变后核酸内磷酸二酯基团的氢键结合力增高，糖原的含量减少，蛋白质中某些氨基酸残基C-OH基团的氢键遭破坏，细胞膜脂质中亚甲基链结构和有序性发生了改变，导致不同细胞、组织对近红外线有着不同的吸收频率和吸收强度，红外线接收器捕获被人体软组织选择吸收后的近红外线形成灰度图像，然后由信号处理器将图像信号转变为数字线号，最后通过无线通信技术将采集到的光学信号发送到控制模块；其数据处理流程示意图如图4所示。

实施例2

运用实施例1的检测乳腺疾病的智能胸衣检测人体的乳腺疾病，其检测结果如图5和图6所示。

从图5可以看出，人体的乳腺癌组织与良性病变组织的红外光谱之间存在较大的差别。1082cm^-1为磷酸二酯基团对称伸缩振动吸收波数，1241cm^-1为磷酸二酯基团反对称伸缩振动吸收波数。良性病变组织的红外特征吸收1241和1082cm^-1处：与良性病变组织相比较，乳腺癌组织中1082cm^-1附近的红外吸收（νs PO₂ ^-）强度比之1241cm^-1附近的红外吸收（νas PO₂ ^-）强度相对增强。而且，乳腺癌组织的红外光谱中1241cm^-1附近的红外吸收（νas PO₂ ^-）向高波数方向位移了2cm^-1。

不同乳腺癌患者中这两个峰的强度比（A1241／A1082）有所不同。这些吸收峰的强度和形状可以反映出发生癌变和没有发生癌变细胞的不同比例程度与癌变状态。

从图6可以看出，糖原的红外吸收主要来自糖原分子的C-OH基团伸缩振动，由两条谱带组成：1025cm^-1和1047cm^-1，其中1047cm^-1强度较弱一些，这些峰的强度可以反映出组织中糖原的相对含量。从上图中可以看出，乳腺癌样品与良性病变组织相比，1025cm^-1（来自糖原）和1082cm^-1（ν_s PO₂ ^-）两谱带的强度比A₁₀₂₅／A₁₀₈₂存在较大的差异。其中，癌变组织的比值为0.3～0.4，良性病变组织的比值为0.8。由此可知组织发生癌变后糖原含量相对于核酸而言下降了。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种检测乳腺疾病的智能胸衣，其特征在于，设置有依次连接的信号采集模块、无线通信模块和控制模块。

2.根据权利要求1所述的检测乳腺疾病的智能胸衣，其特征在于，所述信号采集模块包括依次连接的红外线发射器、红外线接收器和信号处理器，所述信号处理器与无线通信模块连接。

3.根据权利要求1所述的检测乳腺疾病的智能胸衣，其特征在于，所述控制模块包括微处理器、存储器和蜂鸣器，所述微处理器分别与存储器、蜂鸣器连接，微处理器与所述无线通信模块连接。

4.根据权利要求2所述的检测乳腺疾病的智能胸衣，其特征在于，所述近红外线波长为0.75～3μm。

5.根据权利要求1所述的检测乳腺疾病的智能胸衣，其特征在于，所述无线通信模块为蓝牙。

6.根据权利要求1所述的检测乳腺疾病的智能胸衣，其特征在于，所述检测乳腺疾病的智能胸衣设置有控制开关，控制开关与所述红外线发射器连接。

7.根据权利要求2所述的检测乳腺疾病的智能胸衣，其特征在于，所述红外线发射器的探头设置于胸衣罩面与肩带相连的地方，所述探头向下朝向乳房方向；所述红外线发射器设置两个。

8.根据权利要求2所述的检测乳腺疾病的智能胸衣，其特征在于，所述红外线接收器和信号处理器分别设置于胸衣的下托。

9.根据权利要求3所述的检测乳腺疾病的智能胸衣，其特征在于，所述微处理器设置于胸衣的下托处，介于所述红外线接收器和信号处理器之间；所述蜂鸣器和开关设置于胸衣的鸡心处。

10.根据权利要求1所述的检测乳腺疾病的智能胸衣，其特征在于，所述信号采集模块、无线通信模块和控制模块以硅胶封装。