CN108281201A - 一种基于Arduino云微处理器的远程呼吸诊断系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于Arduino云微处理器的远程呼吸诊断系统，该诊断系统由内部设有Arduino云微处理器用于采集用户呼出气体中有机物浓度数据的采集装置以及用户设备、云端服务器和终端设备组成；采集装置将采集到的有机物浓度数据采用无线传输的方式传递给用户设备，用户设备中包含有上位机，该上位机将收到的有机物浓度数据上传至云端服务器，云端服务器对上传的有机物浓度数据进行运算处理后输出检测结果给终端设备供医务人员进行疾病的诊断，终端设备与上位机采用网络相连接能实现医务人员与用户间的在线病情诊断和交流。本发明运用传感器阵列以及神经网络算法解决了传统设备误差大的缺陷，具有检测灵敏、可靠性高和操作方便的特点。

Description

一种基于Arduino云微处理器的远程呼吸诊断系统

技术领域

本发明属于医疗技术领域，特别是利用人们呼出的气体成分进行医疗诊断的一种远程呼吸诊断系统，具体地说是一种基于Arduino云微处理器的远程呼吸诊断系统。

背景技术

肺癌是目前全世界发病率和死亡率增长最快的恶性肿瘤之一。大量资料表明，长期大量吸烟与肺癌的发生具有紧密联系。癌细胞会释放特殊的化合物，引起人们呼出气体成分的改变。通常肺癌患者呼出的气体中VOCs的含量是正常人的几十倍甚至上百倍。因此，通过呼吸检测进行VOCs气体的定性或定量的分析有助于早期肺癌的诊断。研究人员付出了大量的努力研发用于肺癌检测的设备，其中发明专利CN1647756A研发出用于诊断早期肺癌的呼吸检测方法及其设备，但是该设备为离网设备，无法实现实时数据的采集，且无法形成完整的数据库。只能进行单点单次的测量，因此效率较为低下。发明专利CN106361341A研发出可以自动采集相关呼吸数据，并通过云端传送到用户、用户亲属、专业医疗机构的移动通信工具或电脑等终端设备。但是，并没有进行针对前期肺癌呼吸的行之有效的检测方法。此外，现有的技术还普遍存在误差大、灵敏性低和可靠性不高等缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状，而提供一种基于Arduino云微处理器的远程呼吸诊断系统，该诊断系统不仅能实现数据的远程传输和实时数据采集，还能使医务人员和用户间实现在线的病情诊断与反馈。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

一种基于Arduino云微处理器的远程呼吸诊断系统，该诊断系统由内部设有Arduino云微处理器用于采集用户呼出气体中有机物浓度数据的采集装置以及用户设备、云端服务器和终端设备组成；采集装置将采集到的有机物浓度数据采用无线传输的方式传递给用户设备，用户设备中包含有上位机，该上位机将收到的有机物浓度数据上传至云端服务器，云端服务器对上传的有机物浓度数据进行运算处理后输出检测结果给终端设备供医务人员进行疾病的诊断，终端设备与上位机采用网络相连接能实现医务人员与用户间的在线病情诊断和交流。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

上述的采集装置包括通过与用户呼出气体发生反应产生检测电信号的传感器阵列以及上述的Arduino云微处理器和wifi模块、电源模块；传感器阵列将产生的检测电信号反馈至Arduino云微处理器， Arduino云微处理器将收到的检测电信号转换成呼出气体的有机物浓度数据后控制信号驱动wifi模块将转换的有机物浓度数据发送给用户设备；电源模块与Arduino云微处理器线路相连接用于为采集装置中所有用电单位提供电力所需。

上述的采集装置中设有受Arduino云微处理器智能控制用于吸入用户呼出气体的微型吸气泵，微型吸气泵连接有将用户呼出气体中的水汽过滤清除的过滤器，传感器阵列连接在过滤器的后端与去除水气后的用户呼出气体发生反应。

上述的传感器阵列由多个传感器排列组合构成，传感器中具有能与用户呼出气体发生反应的由活性材料制成的复合材料层，复合材料层中引出有与Arduino云微处理器相连的信号线，活性材料为半导体金属氧化物、纳米碳基材料、聚合物基材料和催化材料中的至少一种。

上述的上位机采用NI公司的LabVIEW平台，上位机包括通过内部线路相连的系统初始化模块、登录模块、在线检测模块、数据查询模块、用户事件模块、数据管理模块。

上述的上位机运行的流程包括用于设备初始化的加载界面、用于实现用户使用用户名及密码进行登录的登录界面、用于指令采集装置对有机物浓度数据进行实时采集并将采集的数据上传至云端服务器的监测界面以及通过摄像头使医务人员与用户实现在线视频交流的反馈界面。

上述的云端服务器进行运算处理的方法是通过神经网络算法对上传的有机物浓度数据进行气体成分的定性或定量分析。

上述的有机物浓度数据为肺癌标志性有机物浓度数据。

与现有技术相比，本发明通过采集装置的Arduino云微处理器和传感器阵列获取肺癌标志性有机物浓度数据，并利用云端服务器采用神经网络算法进行运算，从而避免了传统方法误差大、灵敏性低和可靠性不高缺点。同时本发明采用无线网络传输能实现数据的实时采集，并通过云端服务器的数据库进行完整的数据保存，此外，本发明还能通过终端设备与上位机使医务人员与用户达到实现在线病情诊断与反馈的目的。

附图说明

图1为本发明的工作原理流程图；

图2为本发明上位机软件框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。

本发明公开了一种基于Arduino云微处理器的远程呼吸诊断系统，该诊断系统是一种用于肺癌呼吸检测的检测系统，它由采集装置、用户设备、云端服务器和终端设备组成；采集装置负责对用户呼出的气体进行采集以获得呼出气体中的有机物浓度数据，采集装置内部安装在负责采集程序运算处理的Arduino云微处理器，Arduino云微处理器是本发明采集装置的核心控制单元。采集装置将采集到的有机物浓度数据采用无线传输的方式传递给用户设备，用户设备包括笔记本电脑，平板电脑等可移动设备，用户设备中包含有上位机，该上位机将收到的有机物浓度数据上传至云端服务器，云端服务器具有存储机物浓度数据的数据库和云端处理器，云端处理器对上传的有机物浓度数据进行运算处理后输出检测结果给终端设备，医务人员可以利用终端设备对传来的检测结果进行疾病的诊断，终端设备与上位机也是采用网络相连接的，这样医务人员就能利用终端设备通过上位机与用户实现在线病情诊断和交流，达到病情和治疗信息实时在线反馈的目的。

实施例中，本发明的采集装置包括传感器阵列以及上述的Arduino云微处理器和wifi模块、电源模块；传感器阵列通过与用户呼出气体发生反应产生检测电信号，传感器阵列将产生的检测电信号反馈至Arduino云微处理器，Arduino云微处理器将收到的检测电信号转换成呼出气体的有机物浓度数据后，Arduino云微处理器控制信号驱动wifi模块将转换的有机物浓度数据发送给用户设备；本发明的Arduino云微处理器和wifi模块均集成在一块电路板上，电源模块与Arduino云微处理器通过线路相连接用于为采集装置中所有用电单位提供电力所需。采集装置中所有用电单位的用电都是由Arduino云微处理器进行分配。

本发明的采集装置中设有受Arduino云微处理器智能控制用于吸入用户呼出气体的微型吸气泵，该微型吸气泵连接有将用户呼出气体中的水汽过滤清除的过滤器，传感器阵列连接在过滤器的后端与去除水气后的用户呼出气体发生反应。去除水气后的用户呼出气体能够减少误差，提高检测的准确性。

本发明的传感器阵列由多个传感器排列组合构成，传感器中具有能与用户呼出气体发生反应的由活性材料制成的复合材料层，复合材料层中引出有与Arduino云微处理器相连的信号线，活性材料为半导体金属氧化物、纳米碳基材料、聚合物基材料和催化材料中的至少一种。

本发明的上位机采用NI公司的LabVIEW平台，上位机包括通过内部线路相连的系统初始化模块、登录模块、在线检测模块、数据查询模块、用户事件模块、数据管理模块。

本发明的上位机运行的流程包括用于设备初始化的加载界面、用于实现用户使用用户名及密码进行登录的登录界面、用于指令采集装置对有机物浓度数据进行实时采集并将采集的数据上传至云端服务器的监测界面以及通过摄像头使医务人员与用户实现在线视频交流的反馈界面。医务人员能通过反馈界面将数据诊断结果及时通告用户，并提供相关建议。

本发明的云端服务器进行运算处理的方法是通过神经网络算法对上传的有机物浓度数据进行气体成分的定性或定量分析。

本发明所说的有机物浓度数据为肺癌标志性有机物浓度数据。

图1为本发明实施例提供的一种基于Arduino云微处理器的远程呼吸诊断系统的流程图。进行呼吸检测之前，本系统会对用户所处环境进行基线处理，排除环境对检测准确度的影响。

使用时，用户呼出气体，采集装置中内置的微型吸气泵将用户呼出的气体吸入，该用户呼出的气体经过滤器时，用户呼出气体中部分呼出的水汽等会被过滤掉。剩余部分的呼出气体将会通过传感器阵列。

用户呼出的气体与传感器的复合材料层接触后，会发生电子的传输，即产生检测电信号，

该检测电信号由Arduino云微处理器转换为有机物浓度数据，然后能通过wifi模块将对应的有机物浓度数据传输到用户设备上。

用户设备包括笔记本电脑，平板电脑等移动设备。用户设备中的上位机获取相关有机物浓度数据。用户通过上位机的登录界面可以进入监测界面，监测界面中的数据能实时的传输到云端服务器中。同时监测界面中的记录数据也实时存入用户设备中。用户设备上设置有报警灯亮，当肺癌标志性有机物的浓度高于阈值时，用户设备上对应的报警灯亮，记录对应报警次数，报警时间及报警值。

传入到云端服务器中的数据，经过神经网络算法，进行定性或定量分析，并将数据提供到医务人员的终端设备。医务人员对数据进行科学的诊断。

通过反馈界面，摄像头采集画面，能实现用户和医务人员的视频在线交流，医务人员可对用户进行科学的诊断并提出建议。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于Arduino云微处理器的远程呼吸诊断系统，其特征是：该诊断系统由内部设有Arduino云微处理器用于采集用户呼出气体中有机物浓度数据的采集装置以及用户设备、云端服务器和终端设备组成；所述的采集装置将采集到的有机物浓度数据采用无线传输的方式传递给用户设备，所述的用户设备中包含有上位机，该上位机将收到的有机物浓度数据上传至云端服务器，所述的云端服务器对上传的有机物浓度数据进行运算处理后输出检测结果给终端设备供医务人员进行疾病的诊断，所述的终端设备与上位机采用网络相连接能实现医务人员与用户间的在线病情诊断和交流。

2.根据权利要求1所述的一种基于Arduino云微处理器的远程呼吸诊断系统，其特征是：所述的采集装置包括通过与用户呼出气体发生反应产生检测电信号的传感器阵列以及上述的Arduino云微处理器和wifi模块、电源模块；所述的传感器阵列将产生的检测电信号反馈至Arduino云微处理器，所述的Arduino云微处理器将收到的检测电信号转换成呼出气体的有机物浓度数据后控制信号驱动wifi模块将转换的有机物浓度数据发送给用户设备；所述的电源模块与Arduino云微处理器线路相连接用于为采集装置中所有用电单位提供电力所需。

3.根据权利要求2所述的一种基于Arduino云微处理器的远程呼吸诊断系统，其特征是：所述的采集装置中设有受Arduino云微处理器智能控制用于吸入用户呼出气体的微型吸气泵，所述的微型吸气泵连接有将用户呼出气体中的水汽过滤清除的过滤器，所述的传感器阵列连接在过滤器的后端与去除水气后的用户呼出气体发生反应。

4.根据权利要求3所述的一种基于Arduino云微处理器的远程呼吸诊断系统，其特征是：所述的传感器阵列由多个传感器排列组合构成，所述的传感器中具有能与用户呼出气体发生反应的由活性材料制成的复合材料层，所述的复合材料层中引出有与Arduino云微处理器相连的信号线，所述的活性材料为半导体金属氧化物、纳米碳基材料、聚合物基材料和催化材料中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的一种基于Arduino云微处理器的远程呼吸诊断系统，其特征是：所述的上位机采用NI公司的LabVIEW平台，上位机包括通过内部线路相连的系统初始化模块、登录模块、在线检测模块、数据查询模块、用户事件模块、数据管理模块。

6.根据权利要求5所述的一种基于Arduino云微处理器的远程呼吸诊断系统，其特征是：所述的上位机运行的流程包括用于设备初始化的加载界面、用于实现用户使用用户名及密码进行登录的登录界面、用于指令采集装置对有机物浓度数据进行实时采集并将采集的数据上传至云端服务器的监测界面以及通过摄像头使医务人员与用户实现在线视频交流的反馈界面。

7.根据权利要求6所述的一种基于Arduino云微处理器的远程呼吸诊断系统，其特征是：所述的云端服务器进行运算处理的方法是通过神经网络算法对上传的有机物浓度数据进行气体成分的定性或定量分析。

8.根据权利要求7所述的一种基于Arduino云微处理器的远程呼吸诊断系统，其特征是：所述的有机物浓度数据为肺癌标志性有机物浓度数据。