CN112802615A - 一种无感式可穿戴伤口生理参数智能监测和康复系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无感式可穿戴伤口生理参数智能监测和康复系统，包括基于柔性RFID标签的智能绷带、RFID读写器和智能平台。其中智能绷带包括创面敷料、微型传感模块、药物缓释单元、集成于柔性材料上的纽扣电池、低功耗MCU主控单元、柔性RFID标签。智能平台进行数据分析展示及药物释放控制。本发明利用柔性RFID标签作为通信单元，在不增加患者佩戴不适感情况下对伤口进行精确监测，尤其适用于由糖尿病等引起的慢性创面监测，无需揭开敷料判断创面信息，极大减轻患者身心痛苦。伤口恢复过程中，患者无需再至医疗机构诊疗，本发明根据持续监测的结果，智能设定药物释放策略，医生也依托本发明对患者进行远程诊疗，动态调整电子处方，整个过程患者完全无感。

Description

一种无感式可穿戴伤口生理参数智能监测和康复系统
技术领域
本发明涉及健康智能诊疗领域，具体涉及一种无感式可穿戴伤口生理参数智能监测和康复系统。
背景技术
慢性创面环境复杂、愈合时间长，不但严重影响患者的生活质量，还给患者带来了额外的经济负担。而创面微环境与创面愈合速率和愈合质量密切相关。目前临床提倡对慢性创面的转归进行长期动态化评估，需要医护人员频繁去除敷料后观察，这种方法给患者身心造成了巨大的痛苦，同时不利于伤口愈合，增加了感染风险，易造成二次伤害，此外还会导致敷料等医疗耗材的浪费。
随着创面微环境的研究进展与微型传感器、柔性电路板、纳米生物材料的进步，新一代传感器技术摆脱了传统传感器体积大、性能差等缺点，形成了智能化、微型化、多参数、可遥控和无创监测等全新的发展方向，并取得了一系列的技术突破。在此背景下，智能敷料研究也取得了一些进展。目前的智能绷带等可穿戴产品还处于研究阶段，大多数的设备昂贵笨重，一般使用WIFI或蓝牙模块进行数据传输，外围器件复杂，多为硬质电路板模块，限制患者的活动性，同时功耗较高，一次工作时长有限，影响患者使用体验。
目前患者处于伤口恢复期间时，需要住院观察，或频繁去医疗机构诊疗。以上方式费用昂贵、步骤繁琐且无法对伤口进行及时精确的监测，非常影响患者的医疗体验。许多零售药店纷纷尝试电子处方试点方案，接入互联网医院平台或与实体医院进行合作，架设终端问诊设备，通过医生的远程问疗获取电子处方。这种诊疗方式虽然在一定程度上方便了患者就医，但其诊疗程度有限，且在慢性伤口恢复过程中患者仍需到固定场所就医，无法方便的对电子处方进行动态调整，在消费者中的认知度和接受度不高。
发明内容
为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的伤口监测和诊疗技术不足，提供一种无感式可穿戴伤口生理参数智能监测和康复系统，本发明可根据持续监测的结果，智能设定药物释放策略，医生也可依托本发明对患者进行远程诊疗，动态调整电子处方，整个过程患者完全无感。此外，低功耗的设计使得产品监测前端无需外接电源，且工作时间得以延长。
为达到上述发明创造目的，本发明采用如下技术方案：
一种无感式可穿戴伤口生理参数智能监测和康复系统，包括智能绷带，智能绷带经RFID读写器连接智能平台；所述智能绷带包括创面敷料、阻抗检测单元、微型传感模块、药物缓释单元及集成于柔性电路板上的纽扣电池、低功耗MCU主控单元、阻抗检测检测单元和RFID标签，微型传感模块对伤口参数进行监测，并将数据传入低功耗MCU主控单元，MCU利用阻抗检测单元对伤口阻抗进行监测，伤口的监测数据由MCU写入RFID标签，再经由RFID读写器传入智能平台，实现对伤口的智能监测，智能平台完成对伤口数据分析展示及药物释放控制。RFID读写器可根据RFID标签自动识别患者身份，实现对伤口的智能监测。智能平台完成对伤口数据的存储分析及界面展示，并智能匹配药物缓释策略。当患者居家恢复时，所述RFID读写器由医疗机构租借给患者，并于患者伤口恢复后归还。
优选地，所述RFID标签包括半有源标签芯片及与系统匹配的标签天线，所述半有源标签芯片工作在UHF频段，所述标签天线集成于柔性电路板上；柔性RFID标签与MCU连接，利用RFID读写器进行无线通信。优选所述通信单元采用柔性RFID标签进行通信。
优选地，所述阻抗检测单元包括AD5933阻抗检测芯片、电极条，所述电极条为可穿戴丝网印刷电极；AD5933芯片与MCU相连，通过电极条对伤口阻抗进行检测，并将数据传入MCU。
优选地，所述微型传感器模块包括pH传感模块、温度传感模块、湿度传感模块、尿酸传感模块表征伤口环境参数的传感单元。
优选地，所述智能敷料以纽扣电池为电源，无外接电源线。
优选地，所述电路板为FPC柔性电路板，嵌在敷料上方，并在电路板背后贴有UHF吸波材料以减少人体对RFID信号干扰。
优选地，RFID读写器可根据RFID标签自动识别不同患者身份，并读取相应数据。
优选地，所述RFID读写器固定于室内，当RFID标签进入有效区域时完成与智能敷料的数据自动交换；所述RFID读写器通过蓝牙、WIFI或串口与智能平台连接。
优选地，所述智能平台包括智能手机、平板或电脑智能设备。
优选地，所述智能平台包括数据可视化功能，将持续监测的伤口参数绘制成曲线图展示在页面上。
优选地，包括策略智能匹配功能，当持续监测的伤口参数处于正常趋势时，智能敷料按照既定策略缓释药物；当伤口指标偏离预想轨迹时，系统根据数据偏离情况自动设定不同的药物释放策略，加速药物释放，或向医生发送警报，由医生进行远程诊疗。
优选地，包括电子处方动态调整功能，医生可远程登录系统查看伤口信息，通过网络直接将电子处方更新到相应病人的RFID读写器中，药物即可按照新的处方动态释放。因此，所述智能平台包括远程动态诊疗功能，患者在伤口恢复过程中无需再至医疗机构进行诊疗，药物即可按照新的处方动态释放，整个过程患者完全无感。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
1.本发明可实时监测创面环境参数，通过柔性可穿戴RFID标签将测量数据传送给智能平台，进行处理分析，并根据创面情况启动其他医疗协同措施；无需再频繁更换敷料，降低医疗耗材损耗，减轻患者痛苦；
2.本发明智能敷料端和智能平台端通过电池辅助无源(BAP)RFID标签进行数据交换，BAP RFID标签功耗低、外围电路简单、工作距离满足设计需求，同时标签天线在本发明中被设计集成于柔性电路板中，以上特点使其相对于传统的WIFI或蓝牙通信方式，功耗更低、佩戴不适感更低，不会限制患者活动性；
3.与传统的医疗方式比，本发明可使患者进行居家恢复，智能系统可根据伤口监测数据智能匹配药物缓释策略，且区别一般的电子处方实施方式，患者在伤口恢复过程中无需再主动至医院或架设终端问诊设备的机构进行问诊，医生可依托本发明远程查看伤口参数，动态调整电子处方，整个过程患者完全无感，极大提升了患者的医疗体验，降低了医疗费用；
4.本发明方法简单易行，成本低，适合推广使用。
附图说明
图1为本发明系统的框架整体示意图。
图2为本发明系统的主控单元结构框图。
图3为本发明系统的阻抗检测单元示意图。
图4为本发明系统的RFID通信单元示意图。
具体实施方式
以下结合具体的实施例子对上述方案做进一步说明，本发明的优选实施例详述如下：
实施例一：
在本实施例中，参见图1-图4，一种无感式可穿戴伤口生理参数智能监测和康复系统，包括智能绷带1，智能绷带1经RFID读写器2连接智能平台3；所述智能绷带包括创面敷料、阻抗检测单元1-3、微型传感模块、药物缓释单元及集成于柔性电路板上的纽扣电池1-1、低功耗MCU主控单元1-4、阻抗检测检测单元和RFID标签1-5，微型传感模块1-2对伤口参数进行监测，并将数据传入低功耗MCU主控单元1-4，MCU利用阻抗检测单元1-3对伤口阻抗进行监测，伤口的监测数据由MCU写入RFID标签1-5，再经由RFID读写器2传入智能平台3，实现对伤口的智能监测，智能平台3完成对伤口数据分析展示及药物释放控制。
本实施例相同可根据持续监测的结果，智能设定药物释放策略，医生也可依托本实施例相同对患者进行远程诊疗，动态调整电子处方，整个过程患者完全无感。此外，低功耗的设计使得产品监测前端无需外接电源，且工作时间得以延长。
实施例二：
本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，所述RFID标签1-5包括半有源标签芯片及与系统匹配的标签天线，所述半有源标签芯片工作在UHF频段，所述标签天线集成于柔性电路板上；柔性RFID标签与MCU连接，利用RFID读写器进行无线通信。
在本实施例中，所述阻抗检测单元1-3包括AD5933阻抗检测芯片、电极条，所述电极条为可穿戴丝网印刷电极；AD5933芯片与MCU相连，通过电极条对伤口阻抗进行检测，并将数据传入MCU。
在本实施例中，所述微型传感器模块1-2包括pH传感模块、温度传感模块、湿度传感模块、尿酸传感模块表征伤口环境参数的传感单元。
在本实施例中，所述电路板为FPC柔性电路板，嵌在敷料上方，并在电路板背后贴有UHF吸波材料以减少人体对RFID信号干扰。
在本实施例中，RFID读写器可根据RFID标签1-5自动识别不同患者身份，并读取相应数据。
在本实施例中，所述RFID读写器2固定于室内，当RFID标签进入有效区域时完成与智能敷料的数据自动交换；所述RFID读写器通过蓝牙、WIFI或串口与智能平台连接。
在本实施例中，所述智能平台3包括智能手机、平板或电脑智能设备。
在本实施例中，所述智能平台3包括数据可视化功能，将持续监测的伤口参数绘制成曲线图展示在页面上。
在本实施例中，无感式可穿戴伤口生理参数智能监测和康复系统包括策略智能匹配功能，当持续监测的伤口参数处于正常趋势时，智能敷料按照既定策略缓释药物；当伤口指标偏离预想轨迹时，系统根据数据偏离情况自动设定不同的药物释放策略，加速药物释放，或向医生发送警报，由医生进行远程诊疗。
在本实施例中，无感式可穿戴伤口生理参数智能监测和康复系统包括电子处方动态调整功能，医生可远程登录系统查看伤口信息，通过网络直接将电子处方更新到相应病人的RFID读写器中，药物即可按照新的处方动态释放。
本实施例相同可实时监测创面环境参数，通过柔性可穿戴RFID标签将测量数据传送给智能平台，进行处理分析，并根据创面情况启动其他医疗协同措施；无需再频繁更换敷料，降低医疗耗材损耗，减轻患者痛苦；本实施例的智能敷料端和智能平台端通过电池辅助无源(BAP)RFID标签进行数据交换，BAP RFID标签功耗低、外围电路简单、工作距离满足设计需求，同时标签天线在本实施例系统中被设计集成于柔性电路板中，以上特点使其相对于传统的WIFI或蓝牙通信方式，功耗更低、佩戴不适感更低，不会限制患者活动性。
实施例三：
本实施例与上述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，如图1所示，一种无感式可穿戴伤口生理参数智能监测和康复系统，包括智能敷料、RFID读写器及智能平台。如图2所示，所述智能敷料包括创面敷料、微型传感模块、药物缓释单元、纽扣电池、低功耗MCU、阻抗检测检测单元、通信单元。微型传感模块对伤口参数进行监测并将数据传入低功耗MCU主控单元。如图3所示，本发明利用交流阻抗谱法对伤口阻抗进行监测，所述MCU驱动AD5933阻抗检测芯片发出不同频率的正弦信号，通过检测电极加载到伤口组织，对检测到的电流响应进行高通滤波和放大后再由AD5933芯片分析出结果后传入MCU，形成闭环。伤口的监测数据由MCU写入RFID标签，再经由RFID读写器传入智能平台，实现对伤口的智能监测。智能平台完成对伤口数据的存储分析及界面展示。
如图2、图4所示，纽扣电池、低功耗MCU、AD5933阻抗检测芯片、RFID芯片和标签天线集成于FPC柔性电路板上，电路板背后贴有UHF吸波材料以减少人体对RFID信号干扰，再将柔性电路板嵌在敷料上。
纽扣电池为智能敷料提供工作电源，与所有用电单元连接。
低功耗MCU接收和存储各类传感器采集的伤口信息，驱动AD5933阻抗检测芯片工作，与RFID标签进行双向通信。
通信单元采用柔性RFID标签进行通信，包括电池辅助无源标签芯片及与标签天线，所述柔性RFID标签与MCU连接，利用RFID读写器进行无线通信。RFID标签为电池辅助无源标签，工作在UHF频段，标签天线集成于柔性电路板内并与系统匹配。标签芯片和MCU通过SPI接口交换数据。
RFID读写器固定于室内，与RFID标签通过射频无线通信，接收智能敷料采集的伤口数据。RFID读写器通过蓝牙、WIFI或串口与智能平台连接。
本发明应用于伤口监测。使用时，将RFID读写器固定于室内，读写器与智能平台通过蓝牙、WIFI或串口相连。智能敷料端，FPC柔性电路板嵌于敷料上，AD5933阻抗检测芯片发送不同频率的正弦波，利用阻抗谱法对人体阻抗进行检测，并将检测结果通过SPI接口传输给低功耗MCU单元。微传感器也将检测到的信号转化为电信号传入低功耗MCU的AD接口。智能敷料端和智能平台端通过电池辅助无源(BAP)RFID标签进行数据交换，RFID读写器获取到标签数据后通过蓝牙、WIFI或串口将数据传入智能平台。智能平台对数据进行存储、分析、展示，当持续监测的伤口参数处于正常趋势时，智能敷料按照既定策略缓释药物，当伤口指标偏离预想轨迹时，系统根据数据偏离情况自动匹配不同的药物释放策略。伤口恢复过程中，患者无需再至医院或架设终端问诊设备的机构进行问诊，医生可依托本发明进行远程诊疗，对电子处方进行动态调整，通过网络直接更新到相应病人的RFID读写器，药物即可按照新的处方动态释放，整个过程患者完全无感。
本实施例系统可应用于住院或居家恢复的场景。当患者住院恢复时，RFID读写器可同时读取多名患者数据，并自动识别患者身份。当患者居家恢复时，RFID读写器可由医疗机构租借，并安装于室内患者经常经过的区域如卫生间附近等，当患者伤口恢复结束时，再将RFID读写器归还给医疗机构。
综上所述，上述实施例无感式可穿戴伤口生理参数智能监测和康复系统，包括基于柔性RFID标签的智能绷带、RFID读写器和智能平台。其中智能绷带包括创面敷料、微型传感模块、药物缓释单元、集成于柔性材料上的纽扣电池、低功耗MCU主控单元、柔性RFID标签。智能平台进行数据分析展示及药物释放控制。上述实施例利用柔性RFID标签作为通信单元，在不增加患者佩戴不适感的情况下对伤口进行精确监测，尤其适用于由糖尿病等引起的慢性创面监测，无需揭开敷料判断创面信息，极大减轻患者身心痛苦。伤口恢复过程中，患者无需再至医疗机构诊疗，上述实施例可根据持续监测的结果，智能设定药物释放策略，医生也可依托本发明对患者进行远程诊疗，动态调整电子处方，整个过程患者完全无感。此外，低功耗的设计使得产品监测前端无需外接电源，且工作时间得以延长。
上面对本发明实施例结合附图进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种无感式可穿戴伤口生理参数智能监测和康复系统，包括智能绷带(1)，智能绷带(1)经RFID读写器(2)连接智能平台(3)，其特征在于：所述智能绷带包括创面敷料、阻抗检测单元(1-3)、微型传感模块、药物缓释单元及集成于柔性电路板上的纽扣电池(1-1)、低功耗MCU主控单元(1-4)、阻抗检测检测单元和RFID标签(1-5)，微型传感模块(1-2)对伤口参数进行监测，并将数据传入低功耗MCU主控单元(1-4)，MCU利用阻抗检测单元(1-3)对伤口阻抗进行监测，伤口的监测数据由MCU写入RFID标签(1-5)，再经由RFID读写器(2)传入智能平台(3)，实现对伤口的智能监测，智能平台(3)完成对伤口数据分析展示及药物释放控制。
2.根据权利要求1所述的无感式可穿戴伤口生理参数智能监测和康复系统，其特征在于：所述RFID标签(1-5)包括半有源标签芯片及与系统匹配的标签天线，所述半有源标签芯片工作在UHF频段，所述标签天线集成于柔性电路板上；柔性RFID标签与MCU连接，利用RFID读写器进行无线通信。
3.根据权利要求1所述的无感式可穿戴伤口生理参数智能监测和康复系统，其特征在于：所述阻抗检测单元(1-3)包括AD5933阻抗检测芯片、电极条，所述电极条为可穿戴丝网印刷电极；AD5933芯片与MCU相连，通过电极条对伤口阻抗进行检测，并将数据传入MCU。
4.根据权利要求1所述的无感式可穿戴伤口生理参数智能监测和康复系统，其特征在于：所述微型传感器模块(1-2)包括pH传感模块、温度传感模块、湿度传感模块、尿酸传感模块表征伤口环境参数的传感单元。
5.根据权利要求1所述的无感式可穿戴伤口生理参数智能监测和康复系统，其特征在于，所述电路板为FPC柔性电路板，嵌在敷料上方，并在电路板背后贴有UHF吸波材料以减少人体对RFID信号干扰。
6.根据权利要求1所述的无感式可穿戴伤口生理参数智能监测和康复系统，其特征在于，RFID读写器可根据RFID标签(1-5)自动识别不同患者身份，并读取相应数据。
7.根据权利要求1所述的无感式可穿戴伤口生理参数智能监测和康复系统，其特征在于，所述RFID读写器(2)固定于室内，当RFID标签进入有效区域时完成与智能敷料的数据自动交换；所述RFID读写器通过蓝牙、WIFI或串口与智能平台连接。
8.根据权利要求1所述的无感式可穿戴伤口生理参数智能监测和康复系统，其特征在于，所述智能平台(3)包括智能手机、平板或电脑智能设备。
9.根据权利要求1所述的无感式可穿戴伤口生理参数智能监测和康复系统，其特征在于，所述智能平台(3)包括数据可视化功能，将持续监测的伤口参数绘制成曲线图展示在页面上。
10.根据权利要求1所述的无感式可穿戴伤口生理参数智能监测和康复系统，其特征在于，包括策略智能匹配功能，当持续监测的伤口参数处于正常趋势时，智能敷料按照既定策略缓释药物；当伤口指标偏离预想轨迹时，系统根据数据偏离情况自动设定不同的药物释放策略，加速药物释放，或向医生发送警报，由医生进行远程诊疗。
11.根据权利要求1所述的无感式可穿戴伤口生理参数智能监测和康复系统，其特征在于，包括电子处方动态调整功能，医生可远程登录系统查看伤口信息，通过网络直接将电子处方更新到相应病人的RFID读写器中，药物即可按照新的处方动态释放。
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