CN112635003A - 一种基于嵌入式系统和云平台的多参数poct检测系统平台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于嵌入式系统和云平台的多参数POCT检测系统平台，属于医学设备领域。该平台可以检测电化学参数(血糖、尿酸等)以及免疫荧光参数。整个检测系统分为嵌入式本地系统和云平台系统两大部分，两个系统通过WIFI无线通讯，嵌入式本地系统主要由嵌入式控制模块、电化学模块、免疫荧光模块和二维码扫描模块组成，用于POCT参数采集、处理、存储、读取以及数据可视化等操作，可独立应用于社区医院以及家庭便携式POCT检测。云平台系统主要由云端服务器和前端微信小程序组成，用于POCT数据的存储、读取以及微信小程序端的可视化，方便手机移动端的数据查找和数据管理，有利于患者慢性病的长期检测和管理。

Description

一种基于嵌入式系统和云平台的多参数POCT检测系统平台
技术领域
本发明涉及一种基于嵌入式系统、云端服务器、微信小程序的多参数POCT 检测系统平台，可用于辅助社区医院和家用检测以及慢性病管理，属于生物医学工程领域。
背景技术
近年来POCT检测技术受到越来越多的关注，以其操作简便、快捷、准确、不需要过于专业的医疗知识和操作技能和低成本等优势获得了世界范围内研究人员的肯定。
经过近年来的发展，POCT检测技术与免疫检测，生物分子，化学分析等技术紧密结合在一起。目前常见的POCT检测技术大致有以下几类：基于侧向横流的检测技术，生物传感器检测技术，试纸的定性检测技术，分光光度法检测技术以及微流控检测技术等。市面上常见的基于arm架构的POCT诊断仪都基于某种特定的检测指标进行，例如手持式血糖仪等。
现有的以arm为核心架构的嵌入式POCT检测仪在市场上并不多，常见的类型多以单一检测指标的形式存在，如只能测量血糖或者尿酸等指标。除此之外，大多数POCT产品只能完成本地检测的任务，少数产品可以提供云端服务，但是要基于特定的APP。因此，亟待于提供一种支持多参数生化指标检测的POCT 检测仪。
本发明意在构建一个以arm为基础的嵌入式检测平台，应用场景面向家用以及社区医院。支持多参数生化指标检测，可以减少检测成本和操作步骤，允许任何专业或者非专业人士通过本发明平台进行多项生化指标的及时检测。电化学模块可以支持血糖以及尿酸指标的检测，免疫荧光模块可以测量免疫荧光的指标。
除此之外，本发明构建了以云端数据库和微信小程序为核心的云平台，在云端进行患者信息数据的传输，保证数据的安全性。同时，随着智能手机的普及与广泛的应用，大部分人现在熟练的使用微信等社交软件，通过对于微信小程序的开发，可以使得用户或者医生实时的查找患者的有关检测指标，满足当今“互联网+医疗”的理念，也构建了完整的“本地+云端”的检测体系，可以用来进行多项慢性病主要指标的管理。
发明内容
本发明所解决的技术问题是提供一种基于嵌入式系统、云平台的多参数 POCT检测系统平台。
本发明具体采用的技术方案如下：
一种基于嵌入式系统和云平台的多参数POCT检测系统平台，其包含嵌入式控制模块、电化学模块、免疫荧光模块、二维码扫描模块、无线传输模块以及云平台模块；
所述二维码扫描模块，用于扫描读取用户ID条形码或者二维码信息，通过查找本地数据库显示对应的用户信息；
所述电化学模块，包括血糖检测模块和尿酸检测模块，分别用于获取试纸条上与血糖和尿酸相关的电信号，并通过A/D模数转换器将模拟信号转换成数字信号传给嵌入式控制模块，获得用户的血糖指标和尿酸指标；
所述免疫荧光模块，用于通过接收激发光源在试纸条上的反射光强度，经过 A/D模数转换器将模拟信号转换成数字信号传给嵌入式控制模块，获得用户的免疫荧光指标；
所述嵌入式控制模块，用于控制平台本地端各模块的运行，并提供信息存储、人机交互及可视化显示功能；
通过所述无线传输模块，用于将嵌入式控制模块中接收的用户信息、用户的各项指标数据上传至云端；
所述云平台模块，用于接收并存储所述无线传输模块的上传数据，并构建后端云端数据库进行数据的存储和读取，并对外提供数据可视化和数据的查询功能。
作为优选，所述的嵌入式控制模块基于arm架构，能控制整个多参数POCT 检测系统平台本地端设备的正常运行，能独立的运行操作系统，具有人机交互界面且通过触摸屏进行指令的操作，同时支持包括IIC，SPI，USB，串口在内的多种通讯方式。
作为优选，所述的电化学模块以微处理器为核心进行总体控制，通过采集试纸条上样品中的相应电化学信号，并由A/D模数转换器将模拟信号转换成数字信号，通过串口将数据传递给嵌入式控制模块。
作为优选，所述的免疫荧光模块以微处理器为核心进行总体控制，微处理器通过光信号采集组件充分采集试纸条上的反射光信号，然后通过A/D模数转换器将模拟信号转换成数字信号，再调用串口将数据传递给嵌入式控制模块。
作为优选，所述的电化学模块和免疫荧光模块所用的试纸条上均带有校准二维码，所述二维码扫描模块通过扫描试纸条上的校准二维码获取该试纸条对应的校准参数并发送给所述嵌入式控制模块，由嵌入式控制模块利用每张试纸条对应的校准参数对获取到的指标检测结果进行校准。
作为优选，所述的二维码扫描模块扫描用户的ID条形码后，通过用户ID 对应调用本地数据库中存储的用户信息并与当前检测进行关联，以减少患者信息的手动输入；所述的二维码扫描模块扫描试纸条上的校准二维码后，根据校准二维码获取试剂批次信息中含有的校准参数，边将校准参数发送至所述嵌入式控制模块，用于对电化学模块和免疫荧光模块采集的数据进行校准。
作为优选，所述的二维码扫描模块扫描用户的ID条形码后，若不存在该ID 对应的本地用户信息，则判定为初次用户，所述嵌入式控制模块需通过键盘获取输入的患者信息进行用户注册。
作为优选，所述的无线传输模块基于WIFI无线网络与云平台模块进行数据交互。
作为优选，所述云平台模块中包括云平台数据库和微信小程序；云平台数据库用于管理所述无线传输模块的上传数据，微信小程序搭载于用户端上，通过用户在微信小程序上的操作指令从云平台数据库中调取数据并显示在用户端界面上。
作为优选，所述电化学模块和免疫荧光模块中，每个模块作为独立的外设使用，配备段式液晶屏显示相应检测数值。
相对于现有技术而言，本发明的有益效果如下：
本发明针对当下火热的“互联网+医疗”的理念，提出了一种面向场景为家用以及社区医院的基于嵌入式系统、云端服务器、微信小程序的多参数POCT 检测系统平台。本发明将尿酸、血糖、免疫荧光等多参数融合在嵌入式的平台中，使得一个仪器可以进行多种生化参数的检测。同时，大型医院对于单一指标检测需要使用专业的仪器，专业的人员进行较长时间的检测流程，本发明可以使得用户无需专业知识便可进行自测以及及时得到较为准确的结果。另外，本发明提出了一种云平台的设计，通过微信小程序端的设计，使得用户以及医生随时随地可以进行数据的管理和查询，避免了因为手机操作系统的差异带来的APP使用不便，受用范围更广。
附图说明
图1位本发明实施例中的多参数POCT检测平台结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。本发明中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。
在本发明的一个较佳实施例中，鉴于上述现有的问题及市场调研，将arm嵌入式系统开发、嵌入式驱动开发、无线网络传输、数据库开发和人机交互开发等技术结合，提出了一种基于arm嵌入式为基础，结合云平台技术和微信小程序人机交互设计的多参数POCT检测平台。本发明面向的应用场景主要为社区医院以及家庭自用。本发明实现了整个平台的嵌入式系统的控制，电化学参数采集与处理、免疫荧光参数的采集与处理、无线网络传输、电阻式触摸屏控制、二维码扫描、本地云端数据库数据存储与读取以及可视化显示等功能。
参见图1所示，在该实施例中，提供的基于嵌入式系统和云平台的多参数 POCT检测系统平台包括嵌入式控制模块、电化学模块、免疫荧光模块、二维码扫描模块、无线传输模块以及云平台模块几大模块。嵌入式控制模块、电化学模块、免疫荧光模块、二维码扫描模块构成嵌入式本地系统，其通过无线传输模块与云平台模块通讯。
其中各模块的具体功能如下：
1、嵌入式控制模块的功能是用来控制整个多参数POCT检测系统平台的本地端各模块/仪器的正常运转，并提供信息存储、人机交互及可视化显示功能。该嵌入式控制模块基于arm架构，能控制整个多参数POCT检测系统平台本地端设备的正常运行，能独立的运行操作系统，具有人机交互界面且通过触摸屏进行指令的操作(可通过操作电阻式触摸屏的形式进行控制，与主控芯片之间通过 IIC的协议进行指令传输)，同时支持包括IIC，SPI，USB，串口在内的多种通讯方式。
2、二维码扫描模块的功能是用于扫描读取用户ID条形码或者试纸条上的二维码信息，并通过USB接口将数据传入嵌入式控制模块。一般该平台所针对的用户是患者，患者手腕上自带的ID条形码即可作为用户身份的扫描对象。二维码扫描模块扫描用户的ID条形码后，即可通过用户ID对应调用本地数据库中存储的用户信息并与当前检测进行关联，读取患者ID后在本地数据库中进行检索，若有患者信息的时候则调用本地数据库中存储的用户信息并直接自动补齐信息，实现与当前检测进行关联，无需再次输入，有简单、高效的操作特点，符合社区医院以及家庭自用的定位。若不存在该ID对应的本地用户信息，则嵌入式控制模块可判定该用户为初次用户，本地数据库中没有相应的患者信息，可以通过键盘键入患者信息进行注册，注册信息存储于嵌入式控制模块中以便后续使用。嵌入式控制系统搭配电阻式触摸屏，方便进行相应的人机交互指令操作。
另外，二维码扫描模块也可以用于扫描试纸条上的二维码，由于不同的试纸条往往具有不同的特性，同一台检测设备对不同型号批次的试纸条进行检测时，其检测值与所插入的试纸条种类和搭载的相应试剂有关，往往需要结合相应的校准参数进行最终值的调整。因此，在电化学模块和免疫荧光模块所用的血糖试纸条、尿酸试纸条、免疫荧光试纸条上均需要带有校准二维码，二维码扫描模块通过扫描试纸条上的校准二维码可以获取试纸条的试剂批次信息，进而从试剂批次信息中获取该试纸条对应的校准参数并发送给嵌入式控制模块，由嵌入式控制模块利用每张试纸条对应的校准参数对获取到的指标检测结果进行校准。
3、电化学模块，包括血糖检测模块和尿酸检测模块，分别用于通过对试纸条进行检测获取患者的血糖和尿酸指标。当用户选择电化学指标检测时，由嵌入式控制模块启动相应的电化学模块(血糖检测模块或尿酸检测模块)进行信号检测，同时进一步扫描试纸二维码读取相应的校准参数。电化学模块可以作为独立的外设进行血糖和尿酸指标的检测，其以独立的微处理器为核心控制模块数据的采集和A/D转换，搭配独立的段式液晶屏显示测试值。在信号采集过程中，电化学模块首先通过电化学原理采集试纸条上样品中的相应电化学信号，并由A/D 模数转换器将模拟信号转换成数字信号，微处理器控制串口将数据传递给嵌入式控制模块。后续嵌入式控制模块利用获取到的校准参数，对原始检测信号进行校准，得到准确的反应指标值的信号，并将血糖、尿酸的检测数据在本地数据库中进行读写操作。同时也可以将数据通过无线传输模块传入云端的云平台模块中，进行云平台的相应开发。
4、免疫荧光模块的功能是通过接收激发光源在试纸条上的反射光强度，经过A/D模数转换器将模拟信号转换成数字信号传给嵌入式控制模块，获得用户的免疫荧光指标。当用户选择免疫荧光指标检测时，由嵌入式控制模块启动免疫荧光模块进行信号检测，同时进一步扫描试纸二维码读取相应的校准参数。免疫荧光模块同样可以作为独立的外设进行检测，配备段式液晶屏显示相应的荧光曲线。其以独立的微处理器为核心控制模块数据的采集和A/D转换，合理的控制激发光源和步进电机的协同合作。在信号检测过程中，微处理器通过合理控制步进电机的步进速率和激发光源，通过光信号采集组件充分采集试纸条上的反射光信号，然后通过A/D模数转换器将模拟信号转换成数字信号，再调用串口将数据传递给嵌入式控制模块。嵌入式控制模块将免疫荧光指标数据在本地数据库中进行读写操作，同时可以将数据通过无线传输模块传入云端，进行云平台的相应开发。
5、无线传输模块的功能是在嵌入式控制模块和云平台模块之间形成数据传输，将嵌入式控制模块中接收的用户信息、用户的各项指标数据上传至云端，方便后续微信小程序端开发。嵌入式系统模块基于WIFI无线网络与云平台数据库进行数据传送，通过配置USB接入WIFI模块，进行WIFI模块驱动调试，使得嵌入式系统可以通过WIFI模块与云端服务器进行数据交互。
6、云平台模块主要由前端微信小程序和后端云端服务器构成，用于接收并存储无线传输模块的上传数据，并构建后端云端数据库进行数据的存储和读取，并对外提供数据可视化和数据的查询功能。其中云端服务器接收本地端传入的患者信息，包括ID、年龄、性别、既往病史、检测指标种类、监测指标值、检测时间等数据，进行云端数据的日常管理和维护。同时微信小程序搭载于用户端的手机等移动设备上，患者可以通过自己的账户、密码登录微信小程序端进行数据的查询和管理，医生可通过管理员的身份进行所有相关患者数据的观测。通过移动端微信小程序的设计，使得不论是患者还是医生都可以随时随地进行数据的查看，不受手机系统的限制。同时微信作为当前受用最广的社交软件，使得用户在移动端对数据的查询更加的方便与常用，不论是IOS系统还是安卓系统，都可以通过日常最常使用的社交软件微信进行检测指标的查看和管理。因此，本发明可以使得云平台的用户受众更广，数据更加完善，也进一步为医生和用户提供了“成长型”的慢性病检测平台，有利于慢性病长期有效、便捷的管理与监测，符合当代“互联网+医疗”的创新理念。
需要说明的是，上述血糖检测模块、尿酸检测模块和免疫荧光模块在现有技术中均已具有成熟的实现设备，可以采用现有设备进行集成，本发明中不再详细叙述其实现原理和具体结构。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于嵌入式系统和云平台的多参数POCT检测系统平台，其特征在于，包含嵌入式控制模块、电化学模块、免疫荧光模块、二维码扫描模块、无线传输模块以及云平台模块；
所述二维码扫描模块，用于扫描读取用户ID条形码或者二维码信息，通过查找本地数据库显示对应的用户信息；
所述电化学模块，包括血糖检测模块和尿酸检测模块，分别用于获取试纸条上与血糖和尿酸相关的电信号，并通过A/D模数转换器将模拟信号转换成数字信号传给嵌入式控制模块，获得用户的血糖指标和尿酸指标；
所述免疫荧光模块，用于通过接收激发光源在试纸条上的反射光强度，经过A/D模数转换器将模拟信号转换成数字信号传给嵌入式控制模块，获得用户的免疫荧光指标；
所述嵌入式控制模块，用于控制平台本地端各模块的运行，并提供信息存储、人机交互及可视化显示功能；
通过所述无线传输模块，用于将嵌入式控制模块中接收的用户信息、用户的各项指标数据上传至云端；
所述云平台模块，用于接收并存储所述无线传输模块的上传数据，并构建后端云端数据库进行数据的存储和读取，并对外提供数据可视化和数据的查询功能。
2.根据权利要求书1所述的基于嵌入式系统和云平台的多参数POCT检测系统平台，其特征在于，所述的嵌入式控制模块基于arm架构，能控制整个多参数POCT检测系统平台本地端设备的正常运行，能独立的运行操作系统，具有人机交互界面且通过触摸屏进行指令的操作，同时支持包括IIC，SPI，USB，串口在内的多种通讯方式。
3.根据权利要求书1所述的基于嵌入式系统和云平台的多参数POCT检测系统平台，其特征在于，所述的电化学模块以微处理器为核心进行总体控制，通过采集试纸条上样品中的相应电化学信号，并由A/D模数转换器将模拟信号转换成数字信号，通过串口将数据传递给嵌入式控制模块。
4.根据权利要求书1所述的基于嵌入式系统和云平台的多参数POCT检测系统平台，其特征在于，所述的免疫荧光模块以微处理器为核心进行总体控制，微处理器通过光信号采集组件充分采集试纸条上的反射光信号，然后通过A/D模数转换器将模拟信号转换成数字信号，再调用串口将数据传递给嵌入式控制模块。
5.根据权利要求书1所述的基于嵌入式系统和云平台的多参数POCT检测系统平台，其特征在于，所述的电化学模块和免疫荧光模块所用的试纸条上均带有校准二维码，所述二维码扫描模块通过扫描试纸条上的校准二维码获取该试纸条对应的校准参数并发送给所述嵌入式控制模块，由嵌入式控制模块利用每张试纸条对应的校准参数对获取到的指标检测结果进行校准。
6.根据权利要求书1所述的基于嵌入式系统和云平台的多参数POCT检测系统平台，其特征在于，所述的二维码扫描模块扫描用户的ID条形码后，通过用户ID对应调用本地数据库中存储的用户信息并与当前检测进行关联，以减少患者信息的手动输入；所述的二维码扫描模块扫描试纸条上的校准二维码后，根据校准二维码获取试剂批次信息中含有的校准参数，边将校准参数发送至所述嵌入式控制模块，用于对电化学模块和免疫荧光模块采集的数据进行校准。
7.根据权利要求书6所述的基于嵌入式系统和云平台的多参数POCT检测系统平台，其特征在于，所述的二维码扫描模块扫描用户的ID条形码后，若不存在该ID对应的本地用户信息，则判定为初次用户，所述嵌入式控制模块需通过键盘获取输入的患者信息进行用户注册。
8.根据权利要求书1所述的基于嵌入式系统和云平台的多参数POCT检测系统平台，其特征在于，所述的无线传输模块基于WIFI无线网络与云平台模块进行数据交互。
9.根据权利要求书1所述的基于嵌入式系统和云平台的多参数POCT检测系统平台，其特征在于，所述云平台模块中包括云平台数据库和微信小程序；云平台数据库用于管理所述无线传输模块的上传数据，微信小程序搭载于用户端上，通过用户在微信小程序上的操作指令从云平台数据库中调取数据并显示在用户端界面上。
10.根据权利要求书1所述的基于嵌入式系统和云平台的多参数POCT检测系统平台，其特征在于，所述电化学模块和免疫荧光模块中，每个模块作为独立的外设使用，配备段式液晶屏显示相应检测数值。
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