CN106725460A - 医疗监测设备和医疗监测设备中人体通信传输数据的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了医疗监测设备和医疗监测设备中人体通信传输数据的方法。医疗监测设备包括电生理信号采集电极、非电生理信号采集传感器、通信发送模块、以及通信接收模块；所述非电生理信号采集传感器，用于采集非电生理信号；所述通信发送模块,用于对所述非电生理信号进行处理，得到通信信号，并将所述通信信号注入人体；所述电生理信号采集电极，用于采集混合了所述通信信号和电生理信号的混合生理信号；所述通信接收模块,用于接收所述混合生理信号，对所述混合生理信号进行处理，得到所述非电生理信号。本发明能够减少医疗监测设备中数据线的数量。

Description

医疗监测设备和医疗监测设备中人体通信传输数据的方法

技术领域

本发明涉及医疗监测技术，更具体地，涉及一种医疗监测设备和一种医疗监测设备中人体通信传输数据的方法。

背景技术

在医疗监测设备中，例如在睡眠监测设备中，需要同时采集人体的脑电、心电、呼吸、血氧等多种不同的生理信号，并将这些信号传输至设备主机进行存储和分析。其中，电生理信号(脑电、心电等)均由主机通过导线和电极直接进行采集，而非电生理信号(胸腹运动、血氧等)则通过分布在人身上各处的传感器独立采集后，再经由数据连接线将采集的信号传输至主机。由于每个传感器都需要和主机通过数据线进行连接，导致监测设备连线复杂，不方便使用。

现有技术中，还可以使用无线通信方式替代传感器与主机间的数据线，使用蓝牙、Wi-Fi等射频通信进行数据的传输。在对各个传感器进行独立供电的基础上，将采集到的数据转化为射频通信信号向周围发射，再由位于主机的接收模块获取这些信号，即可替代数据线完成数据传输的过程。射频通信需要额外的硬件支持，另外，射频通信是向整个空间发射电磁波，仅有小部分到达了主机的接收模块，造成能量的浪费，增加了不必要的功耗，此外，射频通信容易受到周围环境的影响，尤其是会受到人体本身的遮挡影响，通信质量不稳定。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种在医疗监测设备中传输数据的新技术方案，以至少解决上述技术问题之一。

根据本发明的第一方面，提供了一种医疗监测设备，包括电生理信号采集电极、非电生理信号采集传感器、通信发送模块、以及通信接收模块；

所述非电生理信号采集传感器，用于采集非电生理信号；

所述通信发送模块,用于对所述非电生理信号进行处理，得到通信信号，并将所述通信信号注入人体；

所述电生理信号采集电极，用于采集混合了所述通信信号和电生理信号的混合生理信号；

所述通信接收模块,用于接收所述混合生理信号，对所述混合生理信号进行处理，得到所述非电生理信号。

可选地，所述通信发送模块包括载波生成单元、调制单元、以及人体输入电极；

所述载波生成单元，用于生成载波信号；

所述调制单元，用于用所述非电生理信号调制所述载波信号，得到所述通信信号；

所述人体输入电极，用于将所述通信信号注入人体。

可选地，所述通信接收模块包括信号分离单元和解调单元；

所述信号分离单元，用于从所述混合生理信号中分离出电生理信号和所述通信信号；

所述解调单元，用于对所述通信信号进行解调，得到所述非电生理信号。

可选地，所述人体输入电极为两片，一片连接所述调制单元的输出端，另一片连接所述通信发送模块的公共地。

可选地，所述医疗监测设备为睡眠监测设备。

根据本发明的第二方面，提供了一种医疗监测设备中人体通信传输数据的方法，包括以下步骤，

所述医疗监测设备获取非电生理信号；

所述医疗监测设备的通信发送模块对所述非电生理信号进行处理，得到通信信号，并将所述通信信号注入人体；

位于人体的电生理信号采集电极采集混合了所述通信信号和电生理信号的混合生理信号；

所述医疗监测设备的通信接收模块获取所述混合生理信号，并对所述混合生理信号进行处理，得到所述非电生理信号。

可选地，所述医疗监测设备的通信发送模块对所述非电生理信号进行处理，得到通信信号，包括以下步骤：

生成载波信号；

用所述非电生理信号调制所述载波信号，得到所述通信信号。

可选地，所述医疗监测设备的通信接收模块对所述混合生理信号进行处理，得到所述非电生理信号，包括以下步骤：

从所述混合生理信号中分离出电生理信号和所述通信信号；

对所述通信信号进行解调，得到所述非电生理信号。

本发明提供的医疗监测设备和医疗监测设备中人体通信传输数据的方法，将人体作为非电生理信号的传输通道，利用医疗监测设备原有的电生理信号采集功能实现非电生理信号数据的传输，从而减少医疗监测设备中数据线的数量。并且，本发明与射频无线传输方式相比，本发明的传输方案对于医疗监测设备中元件的利用率更高；同时，人体通信比射频通信方式的能量利用率更高，本发明的传输方案不会在空间中产生过多的能量耗散，有利于节约功耗；人体通信不易受周围环境影响，本发明的传输方案不会因人自身的遮挡影响通信质量，传输更稳定。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1是本发明实施例提供的医疗监测设备中人体通信传输数据的方法的流程图。

图2是本发明实施例提供的医疗监测设备中人体通信传输数据的方法的流程图。

图3是本发明实施例提供的医疗监测设备的电路框图。

图4是本发明实施例提供的通信发送模块的电路框图。

图5是本发明实施例提供的通信接收模块的电路框图。

图6是本发明实施例提供的医疗监测设备的结构示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

医疗监测设备可以采集人体的电生理信号和非电生理信号。电生理信号例如为脑电信号、心电信号、肌电信号、眼电信号等，可以利用采集电极进行采集。非电生理信号例如为血氧饱和度信号、胸腹运动信号、呼吸气流流速信号、呼吸气流压力信号、温度信号、脉搏信号、血压信号、体位信号、声音信号等，可以利用各种类型的传感器进行采集。

参考图1说明本发明实施例提供的医疗监测设备中人体通信传输数据的方法，包括以下步骤：

S1、医疗监测设备获取非电生理信号。

S2、医疗监测设备的通信发送模块对非电生理信号进行处理，得到通信信号，并将通信信号注入人体。

S3、位于人体的电生理信号采集电极采集混合了通信信号和电生理信号的混合生理信号。

S4、医疗监测设备的通信接收模块获取混合生理信号，并对混合生理信号进行处理，得到非电生理信号。

可以看出，通过步骤S2将非电生理信号注入了人体，将人体作为非电生理信号的传输通道，通过步骤S3和S4利用医疗监测设备原有的电生理信号采集功能实现非电生理信号传感器数据的传输，减少了医疗监测设备中数据线的数量。

参考图2所示，以一个具体的实施例，说明本发明实施例提供的医疗监测设备中人体通信传输数据的方法。

P1、医疗监测设备获取非电生理信号采集传感器采集到的非电生理信号。

P2、通信发送模块用所述非电生理信号调制载波信号得到通信信号。

P3、通信发送模块将所述通信信号注入人体。

P4、位于人体的电生理信号采集电极采集混合了所述通信信号和电生理信号的混合生理信号。

P5、通信接收模块获取所述混合生理信号，从所述混合生理信号中分离出电生理信号和所述通信信号。

P6、通信接收模块对所述通信信号进行解调，得到所述非电生理信号。

可以看出，通过步骤P3将非电生理信号注入了人体，将人体作为非电生理信号的传输通道，通过步骤P4-P6利用医疗监测设备原有的电生理信号采集功能实现非电生理信号传感器数据的传输，减少了医疗监测设备中数据线的数量。

参考图3所示，说明本发明实施例提供的医疗监测设备，包括非电生理信号采集传感器10、电生理信号采集电极20、通信发送模块1、以及通信接收模块2。

非电生理信号采集传感器10，用于采集非电生理信号。

通信发送模块1,用于对所述非电生理信号进行处理，得到通信信号，并将通信信号注入人体。

电生理信号采集电极20，用于采集混合了通信信号和电生理信号的混合生理信号。

通信接收模块2,用于接收混合生理信号，对混合生理信号进行处理，得到非电生理信号。

可以看出，通过通信发送模块1将非电生理信号注入了人体，将人体作为非电生理信号的传输通道，通过通信接收模块2利用医疗监测设备原有的电生理信号采集功能实现非电生理信号传感器数据的传输，减少了医疗监测设备中数据线的数量。

参考图4和图5所示，以一个具体的实施例说明本发明的医疗监测设备，医疗监测设备包括电生理信号采集电极20、非电生理信号采集传感器10、通信发送模块1、以及通信接收模块2。通信发送模块1包括载波生成单元11、调制单元12、以及人体输入电极13。通信接收模块包括信号分离单元21和解调单元22。

载波生成单元11，用于生成载波信号。

调制单元12，用于用非电生理信号采集传感器10输出的非电生理信号调制所述载波信号，得到通信信号。

人体输入电极13，用于将所述通信信号注入人体。

信号分离单元21，用于从电生理信号采集电极20采集到的混合生理信号中分离出电生理信号和所述通信信号。

解调单元22，用于对所述通信信号进行解调，得到所述非电生理信号。

可选地，通信发送模块1中的载波生成单元11的构成可以为任何能够产生震荡信号的结构，例如振荡电路、集成振荡电路、陶瓷晶体振荡器、石英晶体振荡器、RC振荡器等。

可选地，信号分离单元21例如为数字滤波器或模拟滤波器。

可选地，当所述电生理信号为脑电信号、心电信号、眼电信号中的任意一种时，所述载波信号的频率大于200Hz，位于脑电信号和心电信号的频带范围以外，不会干扰电生理信号采集电极20对脑电信号的采集。

可选地，所述电生理信号为肌电信号时，所述载波信号的频率大于1KHz，位于肌电信号频带范围以外，不会干扰电生理信号采集电极20对肌电信号的采集。

可选地，通信发送模块1中的调制单元12可以是数字调制或模拟调制，具体的调制方法可为幅度调制、频率调制、相位调制。

可选地，通信发送模块1中的人体输入电极13可以为任意形态，可以接触或不接触人体，人体输入电极13的数量为两片，一片连接调制单元12的输出端，另一片连接通信发送模块1的公共地。

用于采集混合生理信号的电生理信号采集电极20可以是医疗监测设备原本具有的任意生理电信号采集电极，例如是心电电极、脑电电极、肌电电极。

可选地，通信接收模块2中的信号分离单元21可以由独立的硬件电路构成或集成在微处理器中。

可选地，非电生理信号为血氧饱和度信号、胸腹运动信号、呼吸气流流速信号、呼吸气流压力信号、温度信号、脉搏信号、血压信号、体位信号、声音信号的任意一种或多种。当有两种及两种以上的非电生理信号时，通信发送模块可以用不同频率的载波分别进行调制，然后再输入到人体，信号分离单元可以根据频率的不同将各种通信信号分离出来。

下面以睡眠监测设备为例，列举两个具体的实施例说明本发明的数据传输方案。

实施例1：使用人体通信方式将血氧传感器采集的血氧数据经脑电电极传输至睡眠监测设备主机。

在睡眠监测设备工作时，监测系统会同时采集人体的脑电信号和血氧数据，需要将这些信号数据汇集至主机进行记录及分析。利用人体通信，可将采集到的血氧数据通过如下方式传输至设备主机。

101、位于人手指部位的血氧传感器采集人体的血氧饱和度数据。

102、通信发送模块中的载波生成单元生成通信所需的高频载波信号。步骤102中，使用振荡电路生成载波信号，信号频率为10kHz，位于脑电频带范围以外，确保不会干扰到正常的脑电信号采集。

103、通信发送模块中的调制单元用步骤101中采集的血氧数据对载波信号对进行调制，得到通信信号。步骤103中，可以使用数字键控调制方法，将血氧数据由二进制数值调制为幅度不同的数据波形。

104、通信发送模块中的人体输入电极将通信信号注入人体。步骤104中，两片人体输入电极均附着于人体表面，以向人体注入通信信号。

105、位于头部的脑电采集电极将混合了通信信号的混合生理信号采集至通信接收模块。

106、通信接收模块中的信号分离单元将混合生理信号分离为通信信号和脑电信号。步骤106中，将混合生理信号AD采样至信号分离单元，信号分离单元通过数字滤波的方式，将高频的通信信号与低频的脑电信号分离开来。

107、通信接收模块中的解调单元对分离出的通信信号进行解调，得到血氧数据。

108、设备主机对步骤106中分离的脑电数据和步骤107中解调出的血氧数据进行存储及分析。

至此，血氧数据便通过人体通信的方式传输至了设备主机，过程中利用到了脑电采集电极，但并未影响脑电信号的实际采集。

实施例2：使用人体通信方式将胸腹运动传感器采集的胸腹运动数据经心电电极传输至睡眠监测设备主机。

在睡眠监测设备工作时，监测系统会同时采集人体的心电信号和胸腹运动数据，需要将这些信号数据汇集至主机进行记录及分析。利用人体通信，可将采集到的胸腹运动数据通过如下方式传输至设备主机。

201、位于胸腹部位的胸腹运动传感器采集人体的胸腹运动数据。

202、通信发送模块中的载波生成单元生成通信所需的高频载波信号。步骤202中，使用有源石英晶体振荡器生成载波信号，信号频率为1MHz，位于心电频带范围以外，确保不会干扰到正常的心电信号采集。

203、通信发送模块中的调制单元用步骤201中采集的胸腹运动数据对载波信号进行调制，得到通信信号。步骤203中，可以使用模拟频率调制方法，将胸腹运动的幅度连续变化的数据波形调制为频率连续变化的数据波形。

204、通信发送模块中的人体输入电极将通信信号注入人体。步骤204中，两片人体输入电极均平行于人体表面放置，但不与人体接触，使用绝缘部件与人体保持10mm以内的距离，通过电极片与人体之间存在的分布电容将通信信号耦合至人体。

205、位于胸部的心电采集电极将混合了通信信号的混合生理信号采集至通信接收模块。

206、通信接收模块中的信号分离单元将混合生理信号分离为通信信号和心电信号。步骤206中，信号分离单元采用模拟滤波器，将高频的通信信号与低频的心电信号进行分离。

207、通信接收模块中的解调单元对分离出的通信信号进行解调，得到胸腹运动数据。

208、设备主机对步骤206中分离的心电数据和步骤207中解调出的胸腹运动数据进行存储及分析。

至此，胸腹运动数据便通过人体通信的方式传输至了设备主机，过程中利用到了心电采集电极，但并未影响心电信号的实际采集。

本发明提供的医疗监测设备和医疗监测设备中人体通信传输数据的方法，将人体作为非电生理信号的传输通道，利用医疗监测设备原有的电生理信号采集功能实现非电生理信号数据的传输，从而减少医疗监测设备中数据线的数量。可选地，与射频无线传输方式相比，本发明的传输方案对于医疗监测设备中元件的利用率更高。可选地，人体通信比射频通信方式的能量利用率更高，本发明的传输方案不会在空间中产生过多的能量耗散，有利于节约功耗。可选地，人体通信不易受周围环境影响，本发明的传输方案不会因人自身的遮挡影响通信质量，传输更稳定。

对于本领域技术人员来说，可以通过硬件方式、软件方式或软硬件结合的方式实现前述在医疗监测设备中传输数据的方案。

图6是显示可用于实现本发明的实施例的医疗监测设备的硬件配置的例子的框图。医疗监测设备300包括处理器3010、存储器3020、接口装置3030、通信装置3040、显示装置3050、输入装置3060、扬声器3070、麦克风3080，等等。

处理器3010例如可以是中央处理器CPU、微处理器MCU等。存储器3020例如包括ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)、诸如硬盘的非易失性存储器等。接口装置3030例如包括USB接口、耳机接口等。通信装置3040例如能够进行有线或无线通信。显示装置3050例如是液晶显示屏、触摸显示屏等。输入装置3060例如可以包括触摸屏、键盘等。用户可以通过扬声器3070和麦克风3080输入/输出语音信息。

图6所示的医疗监测设备仅是解释性的，并且决不是为了要限制本发明、其应用或用途。本领域技术人员应当理解，尽管在图6中示出了多个装置，但是，本发明可以仅涉及其中的部分装置。本领域技术人员可以根据本发明所公开方案设计指令，指令如何控制处理器进行操作是本领域公知技术，故在此不再详细描述。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。但本领域技术人员应当清楚的是，上述各实施例可以根据需要单独使用或者相互结合使用。另外，对于装置实施例而言，由于其是与方法实施例相对应，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的对应部分的说明即可。以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的模块可以是或者也可是不是物理上分开的。

另外，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

本发明实施例所提供的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种医疗监测设备，其特征在于，包括电生理信号采集电极、非电生理信号采集传感器、通信发送模块、以及通信接收模块；

所述非电生理信号采集传感器，用于采集非电生理信号；

所述通信发送模块,用于对所述非电生理信号进行处理，得到通信信号，并将所述通信信号注入人体；

所述电生理信号采集电极，用于采集混合了所述通信信号和电生理信号的混合生理信号；

所述通信接收模块,用于接收所述混合生理信号，对所述混合生理信号进行处理，得到所述非电生理信号。

2.根据权利要求1所述的医疗监测设备，其特征在于，所述通信发送模块包括载波生成单元、调制单元、以及人体输入电极；

所述载波生成单元，用于生成载波信号；

所述调制单元，用于用所述非电生理信号调制所述载波信号，得到所述通信信号；

所述人体输入电极，用于将所述通信信号注入人体。

3.根据权利要求2所述的医疗监测设备，其特征在于，所述通信接收模块包括信号分离单元和解调单元；

所述信号分离单元，用于从所述混合生理信号中分离出电生理信号和所述通信信号；

所述解调单元，用于对所述通信信号进行解调，得到所述非电生理信号。

4.根据权利要求2所述的医疗监测设备，其特征在于，所述人体输入电极为两片，一片连接所述调制单元的输出端，另一片连接所述通信发送模块的公共地。

5.根据权利要求1所述的医疗监测设备，其特征在于，所述医疗监测设备为睡眠监测设备。

6.一种医疗监测设备中人体通信传输数据的方法，其特征在于，包括以下步骤，

所述医疗监测设备获取非电生理信号；

所述医疗监测设备的通信发送模块对所述非电生理信号进行处理，得到通信信号，并将所述通信信号注入人体；

位于人体的电生理信号采集电极采集混合了所述通信信号和电生理信号的混合生理信号；

所述医疗监测设备的通信接收模块获取所述混合生理信号，并对所述混合生理信号进行处理，得到所述非电生理信号。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述医疗监测设备的通信发送模块对所述非电生理信号进行处理，得到通信信号，包括以下步骤：

生成载波信号；

用所述非电生理信号调制所述载波信号，得到所述通信信号。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述医疗监测设备的通信接收模块对所述混合生理信号进行处理，得到所述非电生理信号，包括以下步骤：

从所述混合生理信号中分离出电生理信号和所述通信信号；

对所述通信信号进行解调，得到所述非电生理信号。