CN105411554A - 一种无线式无创伤人体生理参数采集、检测及智能诊断系统 - Google Patents

一种无线式无创伤人体生理参数采集、检测及智能诊断系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种无线式无创伤人体生理参数采集、检测及智能诊断系统，由无线式人体生理参数采集系统、人机交互与数据处理终端、智能专家诊断系统和客户端四部分构成。参数采集系统监测用户的生物电等众多信号，无线传输至交互与处理终端；终端将数据打包存储并上传至云端服务器，同时实时辨识用户是否突发紧急情况，若发生，则向用户监护人和联动医院发出紧急警告；专家系统则利用用户的大量检测数据，根据典型的身体状况特征和经验数据库诊断用户的健康状况，给出保健建议，若发现用户有疑似病症，则将初步的诊断结果和相关数据发送至联动医院，此外，专家系统还具有自学习能力；联动医院不仅处理紧急情况，还对疑似病例进行检查、核实和治疗。

Description

一种无线式无创伤人体生理参数采集、检测及智能诊断系统
技术领域
本发明涉及一种无线式无创伤人体生理参数采集、检测及智能诊断系统，属于健康监护和医疗诊断领域。
背景技术
随着现代生活节奏的不断加快和工作压力的增加，极易导致缺乏运动、作息不规律、睡眠不良、精神紧张、心理压力大等情况的发生，致使免疫力下降，容易诱发心血管疾病、内分泌失调、失眠等。因此，需要经常性地对人体的健康情况做检测，尤其是老年人。若经常去医院体检不仅耗时、耗力、花费大量金钱，而且对于某些突发性的危急情况(如脑血栓、心跳骤停、呼吸暂停等)无法监测并及时发出警报。因此，能在疾病爆发之前就得到预警，或是在不去医院的情况下了解自身的健康状况就显得十分必要。因此，开发可实现实时、动态、连续监测人体生理参数的便携式的人体生理参数采集、检测系统就成为家庭保健和看护的最佳选择，也是辅助诊断和治疗的有利工具。
心跳和呼吸是人体的重要生理过程，也是体现生命特征的重要信号。因此，检测心电图、血压值、血氧饱和度等生理参数，是临床上诊断心脏病和高血压等心血管疾病的重要手段。此外，对人体呼吸情况的检测也是现代医学监护技术的一个重要组成部分。呼吸可以根据胸部、腹部随呼吸的规律性运动方便地进行检测。睡眠是维持人体正常生理功能所必需的状态，与躯体健康和心理健康的维持密切相关。所以睡眠质量也是一个衡量身体健康状况的重要指标。研究睡眠主要依靠脑电信号、眼动信号、肌电信号等。
以目前的医疗手段，上述所有需要采集的生理参数都可以通过无创伤的方法获得。这些生理参数不仅可以直接地实时地反映身体的状态，表征诸如心脏骤停、脑血栓等危急情况，还可以将采集的数据定时地上传至云端服务器，根据长时间的观测数据，利用基于大数据的自学习专家诊断系统对身体的健康程度、睡眠情况等等做出诊断，然后给出日常保健建议，甚至是经医生核实后采用药物治疗或住院治疗。
发明内容
本发明提出一种无线式无创伤人体生理参数采集、检测及智能诊断系统。该系统佩戴方便，可应用于家庭保健、健康看护和辅助诊断。通过与用户监护人、特定医院的联动，可实现对心脏骤停、脑血栓等突发紧急情况的处理；该系统定时地将大量生理数据上传至云端服务器，通过基于大数据的智能专家诊断系统，给出健康状况的评估结果和日常饮食、运动、作息的建议；若诊断用户疑似患病，需要药物或住院治疗，则系统将表征病况的关键数据和初步的诊断结果提交至联动医院，由相关科室的医生核实、确定，并给出治疗方案。
如图1所示，该系统由四大部分构成：1)无线式人体生理参数采集系统、2)人机交互与数据处理终端、3)处于云端服务器的智能专家诊断系统、4)安装于监护人手机和联动医院计算机上的客户端。
(1)无线式人体生理参数采集系统。该系统包括各类可佩戴的无线式无创伤生理参数采集装置，包括：脑电采集器、心电采集器、肌电采集器、呼吸采集器、眼动采集器、血氧浓度采集器、血压采集器等。所有采集器不必全部佩戴，可根据实际需要选择性佩戴。
脑电采集器用于采集脑电信号，按要求佩戴在额头、太阳穴、头顶、后脑等相应的位置，使用医用胶布粘贴或束带固定。
心电采集器用于采集心电信号，佩戴在躯干和四肢上，需根据不同的导联数安放于相应的位置，以常用的12导联为例，在左腕、右腕、右踝、左踝安置四个心电采集器，在胸前及躯干两侧的相应位置安置八个心电采集器，使用医用胶布或束带固定。
肌电采集器用于采集肌电信号，佩戴在左右上臂及左右小腿，也可根据需要在其他位置增加采集点，使用医用胶布或束带固定。
呼吸采集器用于采呼吸信号，佩戴在胸部和腹部，使用医用胶布固定。
眼动采集器用于采集眼动信号，佩戴在双眼外眦附近，使用医用胶布固定，仅限于夜晚佩戴。
血氧浓度采集器用于采集血氧浓度信号，为指夹式，夹在手指上。
血压采集器用于采集血压信号，为臂带式，佩戴于上臂。
所有采集器中均集成三轴加速度传感器，可检测人体的肢体动作。
(2)人机交互与数据处理终端。该终端主要实现与人机交互、收集无线式采集系统发出的人体生理信号的处理与存储、紧急健康状况的警告和通过互联网与云端服务器进行通讯。
该终端可通过文字、图片、语音、视频等多媒体手段指导用户使用本发明中的人体生理参数采集、检测及智能诊断系统，包括无线式人体生理参数采集系统、人机交互与数据处理终端的使用及维护。并向用户发布智能专家系统的健康诊断结果和饮食、运动、作息等保健建议。
该终端可接受无线式人体生理参数采集系统发出的人体生理参数，根据这些数据实时地辨识脑血栓、心跳骤停、心律不齐等危急情况，若发现，则向用户监护人和联动医院发出紧急警告；同时，将原始信号归类整理后存储在本地存储介质，并定时打包上传至云端服务器。
(3)处于云端服务器的智能专家系统。该系统为具有自学习能力的病症特征、健康状态辨识软件，它能够根据已有的典型病况特征、非健康状态和专家经验数据库，对长时间记录的各项生理数据进行梳理和辨识，进而对身体健康状态进行评估，诸如心血管状况、睡眠质量等，同时给出保健或康复建议；若发现有较为明显的病理特征或病症，则将初步的诊断结果和关键的特征生理参数发送到联动医院，责任医生可通过客户端登录云端服务器查看该用户的全部生理数据，若有必要则通知用户到医院做更加全面的检查，并将相关检查报告、最终诊断结果和医治方案上传至云端服务器，丰富智能专家系统的学习资料数据库；在此基础上，智能专家系统根据大量的用户生理数据、医院检查报告和医生的诊断结果、医治方案或保健建议，辨识各类生理特征、健康状态、病症、治疗及保健方案间的联系和规律，丰富其专家经验数据库。
(4)安装于监护人手机和联动医院计算机上的客户端。监护人手机的客户端主要用于接收身体状况紧急警告；联动医院计算机上的客户端不仅可以接收紧急警告，接收来自智能专家系统的初步诊断结果和相关特征数据，还可以登录云端服务器查看相关用户的全部监测数据，并且可以向用户发布检查通知，并向云端服务器上传检查报告、诊断结果、医治方案和保健建议等。
附图说明：
图1是本发明系统的结构简图。
图2是无线式人体生理参数采集系统的信号处理过程示意图。
图3是人机交互与数据处理终端数据处理过程示意图。
具体实施方式
无线式无创伤人体生理参数采集、检测及智能诊断系统涉及：人体生理参数的采集和无线传输、危急状况的辨识和警告、健康状态的智能诊断和专家系统的自学习、医院联动。
(1)人体生理参数采集和无线传输：人体生物电信号(脑电、心电、肌电等)、血氧浓度、血压、加速度等均有专用的传感器，可将这些参数转换为电信号。如图2所示，这些传感器输出的信号经放大、滤波后输入微控制器，在微控制器内，经模数转换后，将数据以无线的方式发送至人机交互与数据处理终端。
(2)危急情况的辨识和警告：如图3所示，人机交互与数据处理终端将无线接收的信号做初步处理后，打包存储并上传至云端服务器；同时，实时辨识接收信号是否与脑血栓、心脏骤停、心律不齐等紧急病症所表现的典型特征相似或一致，若发现则将迅速发布紧急警告，通过客户端或利用短消息将用户状况通知监护人和联动医院。
(3)处于云端服务器的智能专家系统为具有自学习能力的健康状况特征辨识软件，它能够根据已有的典型病例特征、非健康状态和专家经验数据库，对长时间记录的各项生理数据进行梳理和辨识，进而对身体健康状态进行评估，诸如心血管状况、睡眠质量等，同时给出保健或康复建议；若发现有较为明显的病理特征或病症，则将初步的诊断结果和关键的特征生理参数发送至联动医院，责任医生可通过客户端登录云端服务器查看该用户的全部生理数据，若有必要则通知用户到医院做更加全面的检查，并将相关检查报告和最终诊断结果上传至云端服务器，丰富智能专家系统的学习资料数据库；在此基础上，智能专家系统根据大量的用户生理数据、医院检查报告和医生的诊断结果、医治方案或保健建议，辨识各类生理特征、病症、治疗及保健方案间的联系和规律，丰富其专家经验数据库。
(4)医院联动包括紧急警告处理和疑似病症处理两方面：当医院接收到人机交互与数据处理终端发出的紧急警告后，根据终端提供的用户状况和地址，迅速派出医护人员携带专业救治设备赶往用户处；当医院接收到智能诊断系统发出的疑似病症诊断结果后，将委派专业医生根据云端服务器的用户数据对初步诊断结果进行核实，若有必要则通知用户到医院做更加专业和全面的检查，给出专业的诊断结果和治疗或康复方案，并把检查结果、诊断结果、治疗和康复方案提交至云端服务器。

Claims (1)

1.本发明提出的一种无线式无创伤人体生理参数采集、检测及智能诊断系统，其特征在于：
(1)该系统由无线式人体生理参数采集系统、人机交互与数据处理终端、处于云端服务器的智能专家诊断系统和安装于监护人手机、联动医院计算机上的客户端四部分组成。
(2)无线式人体生理参数采集系统包括脑电采集器、心电采集器、肌电采集器、呼吸采集器、眼动采集器、血氧浓度采集器、血压采集器等。采集系统利用各类传感器将生理参数转换为电信号，经放大滤波后，作为微控制器的采样信号，在微控制器内部模拟信号转换为数字信号，并以无线的方式发送至人机交互与数据处理终端。
(3)人机交互与数据处理终端主要实现人机交互、收集无线式采集系统的人体生理信号并做初步处理、紧急健康状况的警告和通过互联网与云端服务器进行通讯。该终端可通过文字、图片、语音、视频等多媒体手段指导用户使用本发明中的人体生理参数采集、检测及智能诊断系统，包括无线式人体生理参数采集系统、人机交互与数据处理终端的使用及维护，并向用户发布智能专家系统的健康诊断结果和饮食、运动、作息等保健建议。该端将无线接收的信号做初步处理后，打包存储并上传至云端服务器；同时，实时辨识接收信号是否与脑血栓、心脏骤停、心律不齐等紧急病症所表现的典型特征相似或一致，若发现则将迅速发布紧急警告，通过客户端或利用短消息将用户状况通知监护人和联动医院。
(4)位于云端服务器的智能专家诊断系统实现对健康状态的智能诊断和根据海量数据辨识健康状态和保健建议的自学习过程。在采集了用户的大量生理参数后，位于云端服务器的专家系统会定时地根据已有的病症特征、非健康状态特征和专家经验数据库搜索和辨识该用户生理参数中是否有与这些特征或经验数据相似的情况，并评定相似的程度，从而得出用户的健康状况，给出改善健康状况的饮食、运动和作息建议，并将这些信息发送至人机交互与数据处理终端；若用户状况与某些病症足够接近或相同，则初步诊断用户可能存在的病症，然后，将这些特征数据和初步的诊断结果打包发送至联动医院。
(5)联动医院接收到人机交互与数据处理终端发出的紧急警告后，根据终端提供的用户状况和地址，迅速派出医护人员携带专业救治设备赶往用户处；当医院接收到智能诊断系统发出的疑似病症诊断结果后，将委派专业医生根据云端服务器的用户数据对初步诊断结果进行核实，若有必要则通知用户到医院做更加专业和全面的检查，给出专业的诊断结果和治疗或康复方案，并把检查结果、诊断结果、治疗和康复方案提交至云端服务器。
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