CN110798516A - 一种适配无创医疗仪器的数据采集器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适配无创医疗仪器的数据采集器，该采集器包括：路由模块，用于为采用RJ45接口通信的医疗仪器提供接口；串口转接模块，用于为采用串行接口通信的医疗仪器提供接口；辅控模块，与串口转接模块连接，用于采集串口转接模块的数据；第一串口网口转换模块，分别与路由模块和辅控模块连接，用于将辅控模块采集的数据发送到路由模块；主控模块；第二串口网口转换模块，分别与主控模块和路由模块连接，用于将路由模块的数据发送到主控模块；显示与输入模块，与主控模块连接，用于接收并显示主控模块发送的数据。本发明同时采集使用串行接口和RJ45接口的多种医疗仪器的数据，并将采集的数据进行实时显示，提高了医疗仪器监测信息的利用率。

Description

一种适配无创医疗仪器的数据采集器

技术领域

本发明涉及数据采集技术领域，特别是涉及一种适配无创医疗仪器的数据采集器。

背景技术

医院中传统的围术期有创医疗监护仪器通过有创的方式对手术中的病人进行监护，这种有创医疗仪器的监测频率通常较低，实时性较差，而且这会给病人带来额外的痛苦。因此各种围术期无创医疗监护仪器是现在发展的热点，无创医疗监护仪器监护手术中病人生理状态时具有较高的实时性，能够让医生实时、动态的观测到病人的状况。在一次手术中通常会同时使用多台不同类型的无创医疗监护仪器，比如麻醉深度监测仪、血氧饱和度监测仪等，医生需要同时去关注不同仪器显示的参数，同时关注几个仪器的显示屏幕这对医生来说也是一种负担；各类无创医疗监护仪器因为其实时性较强的特点使得其会产生大量的监护数据，但是这些监护数据通常都是被直接丢弃了，并未得到有效的使用，造成了宝贵生理数据的浪费。

发明内容

本发明的目的是提供一种适配无创医疗仪器的数据采集器，能够同时采集使用串行接口和RJ45接口接入到数据采集器的多种无创医疗仪器的数据，并将采集的数据进行实时显示与上传至云服务器。提高了无创医疗仪器监测信息的利用率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种适配无创医疗仪器的数据采集器，所述数据采集器包括：

路由模块，设置有多个RJ45接口，用于为采用RJ45接口通信的医疗仪器提供接口；

串口转接模块，设置有多个串行接口，用于为采用串行接口通信的医疗仪器提供接口；

辅控模块，与所述串口转接模块连接，用于采集所述串口转接模块的数据；

第一串口网口转换模块，分别与所述路由模块和所述辅控模块连接，用于将所述辅控模块采集的数据发送到所述路由模块；

主控模块；

第二串口网口转换模块，分别与所述主控模块和所述路由模块连接，用于将所述路由模块的数据发送到所述主控模块；

显示与输入模块，与所述主控模块连接，用于接收并显示所述主控模块发送的数据。

可选的，所述串口转接模块包括串口转接模块N级控制器，N为等于或大于1的整数，各串口转接模块N级控制器的数量为一个或多个，各串口转接模块N级控制器包括多个串行接口，串口转接模块1级控制器与所述辅控模块通过串行接口相连，当N大于1时，串口转接模块N级控制器与串口转接模块N-1级控制器通过串行接口相连，各串口转接模块N级控制器与医疗仪器通过串行接口相连。

可选的，所述第一串口网口转换模块与所述路由模块之间通过RJ45接口相连，所述第二串口网口转换模块与所述路由模块之间通过RJ45接口相连。

可选的，所述数据采集器还包括4G模块，所述4G模块与所述主控模块连接，所述4G模块用于将所述主动模块接收的数据上传至云服务器进行存储。

可选的，所述数据采集器还包括移动终端或Web端，所述移动终端或所述Web端与所述云服务器通信连接，所述移动终端或所述Web端用于输入配置数据，所述配置数据包括串口波特率、Socket端口号和控制命令，所述主控模块调用所述云服务器中的所述配置数据，所述串口波特率和所述控制命令依次通过所述第二串口网口转换模块、所述路由模块和所述第一串口网口转换模块发送到所述辅控模块，所述辅控模块根据所述串口波特率配置所述串口转接模块上各串行接口的波特率，所述辅控模块根据所述控制命令配置所述串口转接模块上各串行接口的关闭和开启，所述主控模块根据所述Socket端口号配置所述主控模块的Socket端口号。

可选的，所述显示与输入模块还用于输入配置数据，所述配置数据包括串口波特率、Socket端口号和控制命令，所述主控模块接收所述显示与输入模块中输入的所述配置数据，所述串口波特率和所述控制命令依次通过所述第二串口网口转换模块、所述路由模块和所述第一串口网口转换模块发送到所述辅控模块，所述辅控模块根据所述串口波特率配置所述串口转接模块上各串行接口的波特率，所述辅控模块根据所述控制命令配置所述串口转接模块上各串行接口的关闭和开启，所述主控模块根据所述Socket端口号配置所述主控模块的Socket端口号。

可选的，所述串口转接模块与所述辅控模块之间的数据传输协议服从RS232协议。

可选的，所述通过RJ45接口通信的医疗仪器与所述路由模块之间通过UDP协议或者TCP协议进行数据传输。

根据本发明提供的发明内容，本发明公开了以下技术效果：

本发明公开了一种适配无创医疗仪器的数据采集器，所述数据采集器包括：路由模块，设置有多个RJ45接口，用于为采用RJ45接口通信的医疗仪器提供接口，并提供监测数据路由转发功能；串口转接模块，设置有多个串行接口，用于为采用串行接口通信的医疗仪器提供接口；辅控模块，与所述串口转接模块连接，用于采集所述串口转接模块的数据；第一串口网口转换模块，分别与所述路由模块和所述辅控模块连接，用于将所述辅控模块采集的数据发送到所述路由模块；主控模块；第二串口网口转换模块，分别与所述主控模块和所述路由模块连接，用于将所述路由模块的数据发送到所述主控模块；显示与输入模块，与所述主控模块连接，用于接收并显示所述主控模块发送的数据；本发明通过路由模块上设置的多个RJ45接口和串口转接模块设置的多个串行接口同时采集使用串行接口和RJ45接口接入到数据采集器的多种无创医疗仪器的数据，并将采集的数据进行实时显示，提高了无创医疗仪器监测信息的利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一种适配无创医疗仪器的数据采集器结构示意图；

图2为本发明实施例串口转接模块分层结构示意图；

图3为本发明实施例辅控模块程序控制流程图；

图4为本发明实施例主控模块程序控制流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种适配无创医疗仪器的数据采集器，能够同时采集使用串行接口和RJ45接口接入到数据采集器的多种无创医疗仪器的数据，并将采集的数据进行实时显示，提高了无创医疗仪器监测信息的利用率。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明公开了一种适配无创医疗仪器的数据采集器，该数据采集器包括：路由模块1，设置有多个RJ45接口，用于为采用RJ45接口通信的医疗仪器11提供接口，并用于监测数据的路由转发；

串口转接模块2，设置有多个串行接口，用于为采用串行接口通信的医疗仪器10提供接口；

辅控模块3，与串口转接模块2连接，用于采集串口转接模块2的数据；

第一串口网口转换模块4，分别与路由模块1和辅控模块3连接，用于将辅控模块3采集的数据发送到路由模块1；

主控模块6；

第二串口网口转换模块5，分别与主控模块6和路由模块1连接，用于将路由模块1的数据发送到主控模块6；

显示与输入模块7，与主控模块6连接，用于接收并显示主控模块6发送的数据。

第一串口网口转换模块4与路由模块1之间通过RJ45接口相连，第二串口网口转换模块5与路由模块1之间通过RJ45接口相连。

本发明数据采集器还包括4G模块8，4G模块8与主控模块6连接，4G模块8用于将主动模块6接收的数据上传至云服务器9进行存储。

本发明数据采集器还包括移动终端或Web端，移动终端或Web端与云服务器9通信连接，移动终端或Web端用于输入配置数据，另外，显示与输入模块也用于输入配置数据，配置数据包括串口波特率、Socket端口号和控制命令，主控模块6调用云服务器9中的配置数据，串口波特率和控制命令依次通过第二串口网口转换模块5、路由模块1和第一串口网口转换模块4发送到辅控模块3，辅控模块3根据串口波特率配置串口转接模块2上各串行接口的波特率，辅控模块3根据控制命令配置串口转接模块2上各串行接口的关闭和开启，主控模块6根据Socket端口号配置主控模块6的Socket端口号，主控模块6的Socket端口用于数据通信。

串口转接模块2与辅控模块3之间的数据传输协议服从RS232协议。

通过RJ45接口通信的医疗仪器与路由模块1之间通过UDP协议或者TCP协议进行数据传输。

本发明适配无创医疗仪器的数据采集器中串口转接模块为分层结构，串口转接模块中含有分级的控制器，每个控制器可以有多个串行接口用于通信，串口转接模块一级控制器直接与辅控模块控制器的几个串行接口进行通信，串口转接模块上下级控制器之间依然通过串行接口进行通信。最外层串口转接模块控制器使用串行接口与带串行接口的医疗仪器进行通信，即可进行数据采集与仪器控制。分层控制器的设计可以实现接入仪器数量的有效拓展。如图2所示，串口转接模块2包括3个串口转接模块一级控制器和1个串口转接模块二级控制器，各个级别的控制器个数由辅控模块控制器中的参数决定，各串口转接模块一级控制器和串口转接模块二级控制器均包括3个串行接口，其中一个串口转接模块一级控制器和串口转接模块二级控制器通过一个串行接口连接，串口转接模块一级控制器和串口转接模块二级控制器中的其他串行接口与带串行接口的医疗仪器10连接。如果还需要接入更多类型的医疗仪器，那么可以增加串口转接模块二级控制器，以实现倍数增长，以此类推。每个串行接口与医疗仪器对接时根据仪器的串口线序(部分仪器的串口线序定义不符合标准RS232协议顺序)进行串口电路设计，以适配不同仪器的接入。辅控模块3接收到的监测数据通过第一串口网口转接模块4发送到路由模块1进行再次转发。

因为部分仪器的串行接口的线序并不服从标准RS232协议规定的线序，导致可能该仪器无法使用标准的RS232协议的转换电路，因此针对不同仪器的特殊线序在串口转接模块进行了适配，以实现不同串行接口类仪器的接入，因此串口转接模块2设计成为可拔插式模块，当特定的仪器需要接入系统时，可以选择插入其适配的串口转接模块2，串口转接模块2与辅控模块3的具体设计如图2所示，串口转接模块2通过分层的设计，可以拓展接口数量，以适用不同类型的串行接口类仪器，也即串口转接模块2可以提多个串行接口供多个仪器进行连接。

其中针对不同仪器的特殊线序在串口转接模块2实现适配的方式：针对部分串行接口类仪器存在的接口线序不规范的问题，因此采用选通电阻或者使用拨码开关来进行适配。根据医疗仪器的数据手册或者使用示波器进行测试，得到仪器的RX(接收)、TX(发送)及GND接口，使用上述选通方式进行线序的选通，使其对应的连接到RS232转TTL逻辑门电路的RX接口端，TX接口端，GND接口端，从而正常工作。针对不同的仪器，无需更换转换电路，可直接通过焊接选通电阻或者使用拨码开关进行线序调整。

辅控模块3用于控制使用RS233协议的串口类仪器的系统接入与原始数据采集，原始数据即串口类仪器自身通信协议而发送而来的未经解析的监测数据字符串(多用16进制表示因此需要在主控模块6中根据通信协议对其进行解析才能得到特定的监测参数值)。辅控模块3的软件功能用于实现RS232接口类仪器的数据接入并发送数据到主控模块。辅控模块3与主控模块6的程序独立，两者通过Ethernet经过路由模块1进行通信。

辅控模块3的程序流程图如图3所示：辅控模块3对串口转接模块2上的各个数据通道进行监听，当任意通道接收到数据时即对数据进行特征分析，进而判断出数据的类型。这里数据分为四个类别，分别是配置信息、仪器监测数据、仪器广播数据和其他数据。当收到配置信息时，说明是主控制模块6发送而来的配置信息，可以配置辅控模块3的串口波特率、串行接口的开关等；如果是仪器监测数据(说明这类仪器是主动往外传输数据)，则直接使用辅控模块3上的直接内存存取(Direct Memory Access DMA)通道转发该数据；如果是仪器广播数据(说明这类仪器需要发送控制命令去激活数据传输功能)，此时就往接收到该广播数据的接口发送接入控制命令，使仪器能往外发送数据，同时还需要根据仪器的通信协议判断该仪器是否需要维持心跳，从而判断是否定时发送心跳包，此步骤重复发送接入控制命令直到接收到仪器的监测数据；其他数据就是不符合规范的异常数据，丢弃该数据包，提高了数据采集的安全性。

如果医疗仪器数据成功接入数据采集器，则不断通过对应的DMA通道传输数据至辅控模块3的控制器，各个串行接口可能在不同的时刻接收到医疗仪器发送而来的数据，一旦当次数据报文接收完成，辅控模块3就将原始数据通过Ethernet发送到主控模块6。以上即通过辅控模块3实现串行接口类医疗仪器的数据接入与采集流程。

路由模块1给通过RJ45接口通信的医疗仪器提供了接口，使其能够接入到数据采集系统，同时路由模块1起到了桥接作用，它分别通过两个串口网口转换模块与辅控模块3和主控模块6连接，一方面使得使得通过UDP协议或TCP协议传输数据的仪器能够与主控模块6进行通信，实现数据采集；另一方面也可以转发辅控模块3采集到的串行接口类仪器的数据到主控模块6(路由模块1仅通过第二串口网口转换模块与主控模块6连接，将RJ45接口与辅控模块3接收的数据全部转发至主控模块6进行处理，而第一串口网口转换模块4是用于辅控模块3与路由模块1连接，两个串口网口转换模块都与路由模块1进行连接，但是两者都只是起到数据转发的作用(因为主控模块6与辅控模块3的控制器使用串口进行通信，而路由模块1仅提供了RJ45网口进行连接，因此主控模块6与辅控模块3均需要通过串口网口转换模块以实现通信)。

显示与输入模块7主要用于人机交互，可通过此模块对采集器进行外部控制，如配置数据采集器性能参数、配置需要采集的仪器信息等；该模块亦可以对外展示采集器信息，如数据采集器与仪器工作状态、仪器实时数据、报警等。

主控模块6承担主要控制作用，实现全部仪器监测数据的采集功能、实现RJ45接口类仪器的接入与控制、实现全部监测数据的解析等，解析后的监测数据通过4G模块8上传至云服务器9进行存储，以备后续使用。

主控模块6的软件功能：①实现RJ45接口类医疗仪器数据采集；②接收辅控模块3传输过来的串行接口类医疗仪器数据；③实现所有数据的解析；④与云服务器9进行交互，进行数据上传或者远程配置等。

主控模块6中程序流程图如图4所示：主控模块6持续监听设置的Socket端口来接收由路由模块1转发而来的各种数据。当接收到数据时，对数据报文进行特征分析，从而辨别数据报文的类型。主控模块6能接收到的数据报文类型有五种，分别是：配置信息、辅控模块数据、仪器监测数据、仪器广播数据和其他数据。下面分别就五种类型进行说明。

配置信息来源有两种，一是来自本地的显示与输入模块7的输入；二是来自服务器的远程配置数据。当数据是配置信息时，首先解析该配置信息，然后对数据采集器进行配置，可以通过此种方式配置辅控模块3的相关参数，可以配置本地通信的端口及数据传输协议等，配置完成之后的结果需要反馈给服务器端进行存储。

当接收到的数据是辅控模块3数据时，说明这是串行接口类仪器传输到采集器的监测数据报文。当主控模块接收到仪器监测数据时，说明尝试接入的是通过UDP协议或者TCP协议进行传输的主动发送数据的RJ45接口类仪器。对于上述两种情况，可直接对数据进行采集。

当主控模块6接收到仪器广播数据时，说明尝试接入的是通过UDP协议或者TCP协议进行传输的需要激活数据传输的RJ45接口类医疗仪器。因此此时按照医疗仪器的通信协议往对应的端口及医疗仪器发送接入控制命令，此外还需要判断该医疗仪器是否需要维持数据发送的心跳包，如果需要也需要定时发送心跳包。重复发送接入控制命令直到接收到医疗仪器的监测数据。

当主控模块6接收到医疗仪器数据之后，根据医疗仪器的协议进行监测数据的解析，之后通过4G模块8将监测数据上传至云服务器9，同时在本地显示与输入模块7实时展示解析后的仪器数据，实现了多种不同类型仪器监测参数的同屏展示。主控模块6会对每一条数据进行判断，如果超出数据的阈值，就会进行报警提示，可通过显示与输入模块7进行报警显示，采用提示音同时通过指示灯等进行报警提示。

本发明一种适配无创医疗仪器的数据采集器的具有的技术效果：

本发明通过同时采集带串行接口的医疗仪器和带RJ45接口的医疗仪器可实现多种不同类别不同品牌医疗仪器的同时数据采集与展示。数据采集器支持同时使用串行接口与RJ45接口，使得市面上大部分的无创医疗仪器都能接入到采集器，仅需通过远程配置的方式传递仪器的控制命令信息和端口信息即可实现数据的采集。采集的不同仪器不同类别仪器的数据解析后可以实现同屏展示，便于医生进行参考，提高了医疗仪器监测信息的利用率。

另外，数据采集器可以实现大量不同种类仪器的同时接入。数据采集器与医疗仪器的通信接口采用了可拓展的设计方式，RJ45接口与串行接口的数量均任意拓展，RJ45接口可以通过增加更多的路由模块进行拓展，所有的路由模块组成一个局域网；串行接口可以通过上述的分层串行接口设计方式进行拓展，当串行接口数量不够时，只需要拓展辅控模块与串口转接模块上的控制器的数量即可实现数量的扩展，以满足实际仪器接入的需求。

再者，新的医疗仪器接入时数据采集器时配置操作简便。当有新的医疗仪器接入时，需要根据该仪器的通信协议来制定相应的接入方法，需要增加对采集器的配置，如配置Socket端口、串口波特率、控制命令信息等内容。数据采集器可以通过本地输入模块即显示与输入模块进行手动配置，亦可以通过云服务器进行远程配置，远程配置的配置信息可以通过移动终端或者Web端进行输入，上述的配置使得新添加仪器接入时无需更改硬件与软件，只需要对其进行增量配置即可。

本说明书中各个实施例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部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种适配无创医疗仪器的数据采集器，其特征在于，所述数据采集器包括：

路由模块，设置有多个RJ45接口，用于为采用RJ45接口通信的医疗仪器提供接口；

串口转接模块，设置有多个串行接口，用于为采用串行接口通信的医疗仪器提供接口；

辅控模块，与所述串口转接模块连接，用于采集所述串口转接模块的数据；

第一串口网口转换模块，分别与所述路由模块和所述辅控模块连接，用于将所述辅控模块采集的数据发送到所述路由模块；

主控模块；

第二串口网口转换模块，分别与所述主控模块和所述路由模块连接，用于将所述路由模块的数据发送到所述主控模块；

显示与输入模块，与所述主控模块连接，用于接收并显示所述主控模块发送的数据。

2.根据权利要求1所述的适配无创医疗仪器的数据采集器，其特征在于，所述串口转接模块包括串口转接模块N级控制器，N为等于或大于1的整数，各串口转接模块N级控制器的数量为一个或多个，各串口转接模块N级控制器包括多个串行接口，串口转接模块1级控制器与所述辅控模块通过串行接口相连，当N大于1时，串口转接模块N级控制器与串口转接模块N-1级控制器通过串行接口相连，各串口转接模块N级控制器与医疗仪器通过串行接口相连。

3.根据权利要求1所述的适配无创医疗仪器的数据采集器，其特征在于，所述第一串口网口转换模块与所述路由模块之间通过RJ45接口相连，所述第二串口网口转换模块与所述路由模块之间通过RJ45接口相连。

4.根据权利要求1所述的适配无创医疗仪器的数据采集器，其特征在于，所述数据采集器还包括4G模块，所述4G模块与所述主控模块连接，所述4G模块用于将所述主动模块接收的数据上传至云服务器进行存储。

5.根据权利要求4所述的适配无创医疗仪器的数据采集器，其特征在于，所述数据采集器还包括移动终端或Web端，所述移动终端或所述Web端与所述云服务器通信连接，所述移动终端或所述Web端用于输入配置数据，所述配置数据包括串口波特率、Socket端口号和控制命令，所述主控模块调用所述云服务器中的所述配置数据，所述串口波特率和所述控制命令依次通过所述第二串口网口转换模块、所述路由模块和所述第一串口网口转换模块发送到所述辅控模块，所述辅控模块根据所述串口波特率配置所述串口转接模块上各串行接口的波特率，所述辅控模块根据所述控制命令配置所述串口转接模块上各串行接口的关闭和开启，所述主控模块根据所述Socket端口号配置所述主控模块的Socket端口号。

6.根据权利要求4所述的适配无创医疗仪器的数据采集器，其特征在于，所述显示与输入模块还用于输入配置数据，所述配置数据包括串口波特率、Socket端口号和控制命令，所述主控模块接收所述显示与输入模块中输入的所述配置数据，所述串口波特率和所述控制命令依次通过所述第二串口网口转换模块、所述路由模块和所述第一串口网口转换模块发送到所述辅控模块，所述辅控模块根据所述串口波特率配置所述串口转接模块上各串行接口的波特率，所述辅控模块根据所述控制命令配置所述串口转接模块上各串行接口的关闭和开启，所述主控模块根据所述Socket端口号配置所述主控模块的Socket端口号。

7.根据权利要求1所述的适配无创医疗仪器的数据采集器，其特征在于，所述串口转接模块与所述辅控模块之间的数据传输协议服从RS232协议。

8.根据权利要求1所述的适配无创医疗仪器的数据采集器，其特征在于，所述通过RJ45接口通信的医疗仪器与所述路由模块之间通过UDP协议或者TCP协议进行数据传输。

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