CN117179759A - 可穿戴式乳腺肿瘤血氧检测仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了可穿戴式乳腺肿瘤血氧检测仪，涉及乳腺肿瘤血氧检测领域，包括两个胸衣聚拢部、两个后比部、防外扩部、两个钩扣部和两个肩带部，还包括集成组件，集成组件包括：传感器集成模块、分析模块、非易失性存储模块、ESP32蓝牙模块、移动终端和数据库；该可穿戴式乳腺肿瘤血氧检测仪，通过设置了传感器集成模块、分析模块、非易失性存储模块、ESP32蓝牙模块、移动终端和数据库，实现了设备的可穿戴式性，使用户的血氧检测可以在日常生活中进行，在保证低功耗与便携式的情况下，将无线通信技术与生理测量技术相结合，通过传感器采集到的信号在主控内放大，过滤掉大于100Hz的外界干扰。

Description

可穿戴式乳腺肿瘤血氧检测仪

技术领域

本发明涉及乳腺肿瘤血氧检测技术，具体涉及可穿戴式乳腺肿瘤血氧检测仪。

背景技术

随着时代不断发展，女性在社会中的地位愈发凸显，女性健康也成为了引起全社会关注的课题。据数据统计，乳腺癌是女性中发病率最高的恶性肿瘤，而疾病的早期发现是进行有效治疗和提高生存率的关键因素。全球范围内乳腺肿瘤发病率位居女性恶性肿瘤的第一位，我国乳腺癌患者的数目也呈持续上涨的趋势。这是一种严重危及妇女生命的最常见的恶性肿瘤之一，并且发病有年轻化的趋势。

人体组织的局部血氧测量对于脑缺氧、肿瘤和骨骼肌纤维疼痛等疾病的诊断和治疗具有非常重要的作用。大量研究表明，肿瘤的生长表现为局部组织的异常代谢和“高血流低血氧”等功能性障碍，这些组织血流动力学的改变早于肿瘤的形态学形成。因此，动态、快速、低价和连续地测量血氧状态、监测肿瘤的血流动力学和代谢情况将有助于乳腺癌的早期诊断和治疗评估。

目前，虽然国内外商用的血氧测量仪有多种类型(例如INVOS4100和oxiplexTS)，但这些仪器多数的目标是进行脑部和骨骼肌血氧测量，还没有针对乳腺测量的血氧仪。反射式近红外漫射光谱(NIRS)是测量生物组织局部血氧的最常用无创技术，安全可靠，监测成本低，更适用于恶性肿瘤的早期筛查。因此，研制一种针对乳腺肿瘤的精确的血氧测量技术具有重要的临床价值。

发明内容

本发明的目的是提供可穿戴式乳腺肿瘤血氧检测仪，以解决现有技术中的传统乳腺癌检测主观性和稳定性较差，且价格昂贵，比如乳腺超声局限性：诊断准确性常常取决于所使用的设备及检查者的经验；钼靶X射线局限性：敏感性低，辐射大；乳腺磁共振局限性：价格昂贵，并且机器发出的噪音和检查时的密闭环境可能会让人产生烦躁和焦虑，影响配合，不普适的不足之处。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：可穿戴式乳腺肿瘤血氧检测仪，包括两个胸衣聚拢部、两个后比部、防外扩部、两个钩扣部和两个肩带部，还包括集成组件，集成组件包括：传感器集成模块、分析模块、非易失性存储模块、ESP32蓝牙模块和移动终端；

传感器集成模块用于对受检者的心率、血氧、血压、体温和动作数据信息进行采集，并将采集后的数据信息分别传输至分析模块和非易失性存储模块内；

分析模块用于对采集后的数据信息进行初步分析，并将分析后结果数据传输至ESP32蓝牙模块内；

非易失性存储模块用于对采集后的数据信息进行存储备份；

ESP32蓝牙模块用于接收分析模块传输的结果数据信息，并将接收到的结果数据传输至移动终端。

进一步地，所述集成组件还包括LED、光学接收器、GPS、数据库和电源模块；

且电源模块的输出端分别与LED、光学接收器、传感器集成模块、分析模块、非易失性存储模块、ESP32蓝牙模块、GPS、移动终端、数据库和电源模块的输入端相连接；

所述数据库用于接收移动终端传输的结果数据，并对结果数据进行筛查并存储。

进一步地，电源模块用于对LED、光学接收器、传感器集成模块、分析模块、非易失性存储模块、ESP32蓝牙模块、GPS、移动终端、数据库和电源模块进行电力供应；

移动终端通过ESP32蓝牙模块配合GPS还可对集成组件进行位置定位。

进一步地，所述LED、光学接收器和传感器集成模块均固定安装于胸衣聚拢部的内部；

所述分析模块、非易失性存储模块、ESP32蓝牙模块和GPS均固定安装于防外扩部的内部中部。

进一步地，两个所述胸衣聚拢部对称固定安装于防外扩部顶部两侧，且胸衣聚拢部的底部固定安装有与防外扩部固定连接的承托部。

进一步地，两个所述后比部分别固定安装于两个胸衣聚拢部互相远离的一侧，两个所述钩扣部分别固定安装于两个后比部远离胸衣聚拢部的一端，且两个钩扣部之间可相扣接。

进一步地，两个所述肩带部的一端分别固定连接两个胸衣聚拢部的顶部，两个所述肩带部的另一端分别固定连接两个后比部的顶部。

进一步地，所述数据库内设有防火墙，且防火墙可对移动终端传输的结果数据中的每一个数据包进行逐条匹配ACL。

与现有技术相比，本发明提供的可穿戴式乳腺肿瘤血氧检测仪，通过设置了两个胸衣聚拢部、两个后比部、防外扩部、两个钩扣部和两个肩带部，还设置了集成组件，集成组件包括：传感器集成模块、分析模块、非易失性存储模块、ESP32蓝牙模块、移动终端和数据库，实现了设备的可穿戴式性，使用户的血氧检测可以在日常生活中进行；

同时该设备在保证低功耗与便携式的情况下，将无线通信技术与生理测量技术相结合，通过传感器采集到的信号在主控内放大，过滤掉大于100Hz的外界干扰，再通过AD转换将模拟量转变为数字量，之后通过分析模块和非易失性储存模块进行进一步的处理，利用ESP32模块与智能手机用户端连接，使之作为信号传输的媒介，将检测到的数据发送到手机，实现了血氧检测的实时性和便捷性，采用反射式近红外光谱法进行检测，无创无辐射，更加安全有效，同时降低了乳腺肿瘤血氧检测的成本，保障了乳腺肿瘤血氧检测的客观性和稳定性；

该设备还通过集成组件在胸衣聚拢部和防外扩部的位置设置，使传感器能够覆盖整个乳房点位，从而监测的信息更加全面与准确。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的集成组件工作原理框图；

图2为本发明实施例提供的防火墙工作逻辑判断框图；

图3为本发明实施例提供的整体结构立体图；

图4为本发明实施例提供的整体结构主视图；

图5为本发明实施例提供的整体(去除胸衣聚拢部表层面料)结构主视图。

附图标记说明：

1、胸衣聚拢部；2、后比部；3、防外扩部；4、钩扣部；5、肩带部；6、集成组件；61、LED；62、光学接收器；63、传感器集成模块；64、分析模块；65、非易失性存储模块；66、ESP32蓝牙模块；67、GPS；68、移动终端；69、数据库；610、电源模块；7、承托部。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

实施例一：

请参阅图1，可穿戴式乳腺肿瘤血氧检测仪，包括两个胸衣聚拢部1、两个后比部2、防外扩部3、两个钩扣部4和两个肩带部5，还包括集成组件6，集成组件6包括：传感器集成模块63、分析模块64、非易失性存储模块65、ESP32蓝牙模块66和移动终端68；

传感器集成模块63用于对受检者的心率、血氧、血压、体温和动作数据信息进行采集，并将采集后的数据信息分别传输至分析模块64和非易失性存储模块65内，传感器集成模块63可以通过检测乳腺血液流量和表面温度变化等指标来推断乳腺的血氧含量，从而发现乳腺疾病。其所采用的红外线的辐射穿透力比较小，对人体不会造成太大的危害。

传感器集成模块63包括但不限于CH300芯片，其是集成有脉搏血氧仪、心率监测传感器、体温监测传感器、运动传感器的芯片，可以检测脉搏血氧、心率信号、体温、动作数据(用户的运动状态，如步数、卡路里消耗等)。其采用方法是光容积法。光容积法的基本原理是利用人体组织在血管搏动时造成透光率不同来进行脉搏和血氧饱和度测量的，其使用的传感器由光源和光电转换器两部分组成。血管随着心跳舒张和收缩，舒张时血量多，吸收的红外光多，收缩时，血量少，吸收的红外光少。根据反射到传感器的光量周期性变化，可以计算出心率及血氧变化；

分析模块64用于对采集后的数据信息进行初步分析，并将分析后结果数据传输至ESP32蓝牙模块66内，采用ESP32蓝牙模块66进行无线传输，ESP32的安全性更好，主要特点是高度集成、低功耗、易于编程、成本低且性能稳定，更适合产品对女性隐私信息的保障。并且，低功耗蓝牙连接智能手机，发送低功耗信标，方便检测；同时，其睡眠电流小于5uA，适用于电池供电的可穿戴电子设备，内置天线开关，除具有丰富的外设接口外，模组还拥有强大的神经网络运算能力和信号处理能力，适用于智能化领域的多种应用场景。

采用蓝牙进行无线传输，能够将设备一对一连接，减少干扰。并且蓝牙技术的本质是通过无线通信技术实现手机、电脑、音响等设备之间的互联互通，不会把隐私传出去。蓝牙技术是一种无线数据和语音通信开放的全球规范，是基于低成本的近距离无线连接。并且，蓝牙技术的安全性和抗干扰能力强，由于蓝牙技术具有跳频的功能，有效避免了ISN频带遇到干扰源。蓝牙技术的兼容性较好，实现了各种操作系统中良好的兼容性能；

同时在使用ESP32蓝牙模块66中还采用通信协议与通信API。该可穿戴式乳腺肿瘤血氧检测仪利用蓝牙实现上位机和下位机之间的通信协议，这个通信协议(通信方式)是实现上位机与下位机之间数据交换的基本通道。通信API是在通信协议的基础上，具体发送什么数据即发送什么指令，还需要规定各个功能所对应的指令(上位机发给下位机的指令)。每个功能所对应的指令叫做API，在实际工作中常称这个api为“私有通信协议”。通信协议(通信方式)建立后，上位机软件可以是任意开发语言和任意开发平台，下位机也可以使用任意类型的单片机；

非易失性存储模块65用于对采集后的数据信息进行存储备份；

ESP32蓝牙模块66用于接收分析模块64传输的结果数据信息，并将接收到的结果数据传输至移动终端68。

目前的乳腺检查项目包括乳房体格检查、乳腺X线检查、乳腺超声检查、乳腺双侧核磁共振检查，费用因医院等级和地区不同而上下浮动。乳腺X线检查费用通常在220元左右，乳腺超声检查费用通常在80元左右，乳腺双侧核磁共振检查费用通常在1700元左右，乳腺体格检查无需费用。每次的乳腺状况排查至少需要300元左右，如果需要进一步检查则需要更多费用，而使用可穿戴式乳腺肿瘤血氧检测仪可使用2-3年，大大降低监测成本，及时发现乳腺异常并及时就医。

同时又由于乳腺癌的发病人群主要是中老年妇女，由于我国关于乳腺癌的医疗人员极少，治疗费用较高，尤其是在偏远地区，治疗乳腺癌的环境过差，乳腺癌患者得不到有效的救治，发现的晚更会加重患者的病情，使存活率大大下降。可穿戴式乳腺肿瘤血氧检测仪也能够为广大女性提供一个早期诊断乳腺肿瘤的途径，早发现早治疗，能够减少不必要的费用和患病的痛苦。

集成组件6还包括LED61、光学接收器62、GPS67、数据库69和电源模块610；

且电源模块610的输出端分别与LED61、光学接收器62、传感器集成模块63、分析模块64、非易失性存储模块65、ESP32蓝牙模块66、GPS67、移动终端68、数据库69和电源模块610的输入端相连接；

数据库69用于接收移动终端68传输的结果数据，并对结果数据进行筛查并存储。

电源模块610用于对LED61、光学接收器62、传感器集成模块63、分析模块64、非易失性存储模块65、ESP32蓝牙模块66、GPS67、移动终端68、数据库69和电源模块610进行电力供应；

移动终端68通过ESP32蓝牙模块66配合GPS67还可对集成组件6进行位置定位。

LED61、光学接收器62和传感器集成模块63均固定安装于胸衣聚拢部1的内部；

分析模块64、非易失性存储模块65、ESP32蓝牙模块66和GPS67均固定安装于防外扩部3的内部中部，该可穿戴式乳腺肿瘤血氧检测仪设计成可穿戴式设备，并融入移动互联网医疗强大的通讯能力以及APP良好的交互界面的优点，完成乳腺癌早期风险监测的可穿戴系统，实现日常自查；

而为了符合日常穿戴进行实时监测的需求，该可穿戴式乳腺肿瘤血氧检测仪的集成度较高，利用单一电路板和近红外模块结合来进行测量，产品采用无创测量，点露出式硅晶体检测器直接与身体接触，无感接触，无辐射，不会造成异物感对日常穿戴造成影响。同时集成组件6采用嵌入式安装进内衣内部，不需要其余外接模块，不管在外形还是体积上都与普通内衣没有区别，符合日常穿戴的标准，无异物感，尴尬感。此外，该可穿戴式乳腺肿瘤血氧检测仪采用蓝牙无线传输的方式进行数据的反馈，不需要额外在设备上加装显示屏，进一步减少设备的体积。设备采用锂电池充电式供电，安全可靠，稳定性高。可重复充电使用，无外接电源线，无异物感。

请参阅图3-图5，两个胸衣聚拢部1对称固定安装于防外扩部3顶部两侧，且胸衣聚拢部1的底部固定安装有与防外扩部3固定连接的承托部7。

两个后比部2分别固定安装于两个胸衣聚拢部1互相远离的一侧，两个钩扣部4分别固定安装于两个后比部2远离胸衣聚拢部1的一端，且两个钩扣部4之间可相扣接。

两个肩带部5的一端分别固定连接两个胸衣聚拢部1的顶部，两个肩带部5的另一端分别固定连接两个后比部2的顶部。

承托部7两段与胸衣聚拢部1上的杯峰点连线夹角范围为75-80度、承托部7外切线与胸衣聚拢部1外切线夹角范围为10-15度，承托部7外切线与防外扩部3外切线夹角范围为20-25度。该可穿戴式乳腺肿瘤血氧检测仪能有效地提托胸部，防胸部下垂、外扩及轻聚拢，且穿着舒适。

在重量方面，也兼具聚拢功能的基础上实现了超轻重量罩杯。传统文胸的重量一般在85克左右，而该可穿戴式乳腺肿瘤血氧检测仪重量仅为传统模杯的52％，钛合金支撑线制成的聚拢文胸重量仅为传统文胸的67％。通过冲孔工艺在内衣海绵层上阵列分布若干个孔，不仅减轻了海绵层重量还增加罩杯通气性。除了海绵层，轻羽杯的贴肤层也采用网状设计，使内衣更通气。

因此，该可穿戴式乳腺肿瘤血氧检测仪具有血样监测能力的胸罩可以为女性穿戴时的舒适感产生很好的效益，使得加入了传感器及电路芯片的胸罩的重量依然较为轻便，在传感器及芯片周围添加柔软的衬垫或填充物，以减少硬件与皮肤的直接接触，减轻不适感。并且使传感器能够覆盖整个乳房点位，从而监测的信息更加全面与准确。

数据库69内设有防火墙，且防火墙可对移动终端68传输的结果数据中的每一个数据包进行逐条匹配ACL，同时还可以将防火墙部署在结果数据流量必须经过的链路上，在对经过的每一个数据包逐条匹配ACL过程中，直到适合预设的至少其中一条规则，并执行规则设定的动作。既能对数据包是否符合安全策略进行检查，也能对包的状态进行检测，能够实现对基于破坏数据包状态进行攻击(如DoS)的防护。防火墙的优点是成为用户访问业务的中间代理人，中断用户与服务器的直接连接，可以避免对服务器的直接入侵；

请参阅图2，而防火墙的工作逻辑如下：

步骤一：首先防火墙对移动终端68传输的结果数据中的每一个数据包进行逐条匹配ACL，并判断结果数据是否存在异常，若不存在，则直接返回并进行通过，若存在异常，继续执行以下步骤；

步骤二：此时防火墙则先对异常类型进行具体判别，若判别集体异常类型为高危险(非常危险的活动)，则直接进行防御机制启动，并对该结果数据进行阻止；若判别集体异常类型为低危险(危险度较低的异常情况)，例如：网络异常、登录异常和其他，则继续执行以下步骤；

步骤三：此时防火墙将提示用户是否阻止，若用户选择阻止，则直接进行防御机制启动，并对该结果数据进行阻止，若用户选择不阻止，则直接报告为安全，并返回再进行通过；

步骤四：同时当防御机制启动后，防火墙还会对防御是否成功进行再次判别，若防御成功，则提示用户危险解除，若防御失败，则直接对结果数据进行封锁处理。

通过连接相应的app进行数据的传输，加上数据防火墙的保护，可以保证数据随时随地在设备与手机app间的数据传输安全，保护用户的隐私。实时数据传输是数据正在变化的那一刻立即由控制端的控制器传给被控对象或者由被控对象传给控制器，即发送端和接收端是同步的。实时数据传输侧重低延迟，每个消息都作为一个整体，每个消息发送间或多或少存在很大空隙，所以对于带宽的要求一般不高；通过相应的app，用户可随时随地在手机端查看监测数据，查看近期血氧状态，及时调整生活规律，防止引发病情。如果设备检测到一段时间内血氧状态持续异常，则会向手机用户端发送异常警告，提醒用户到医院进行更加详细的检测，防止病情恶化，出现症状，形成不可逆转的后果。同时系统也会保存近期的检测结果，以方便后期医生的治疗诊断。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (8)

1.可穿戴式乳腺肿瘤血氧检测仪，包括两个胸衣聚拢部(1)、两个后比部(2)、防外扩部(3)、两个钩扣部(4)和两个肩带部(5)，其特征在于，还包括集成组件(6)，集成组件(6)包括：传感器集成模块(63)、分析模块(64)、非易失性存储模块(65)、ESP32蓝牙模块(66)和移动终端(68)；

传感器集成模块(63)用于对受检者的心率、血氧、血压、体温和动作数据信息进行采集，并将采集后的数据信息分别传输至分析模块(64)和非易失性存储模块(65)内；

分析模块(64)用于对采集后的数据信息进行初步分析，并将分析后结果数据传输至ESP32蓝牙模块(66)内；

非易失性存储模块(65)用于对采集后的数据信息进行存储备份；

ESP32蓝牙模块(66)用于接收分析模块(64)传输的结果数据信息，并将接收到的结果数据传输至移动终端(68)。

2.根据权利要求1所述的可穿戴式乳腺肿瘤血氧检测仪，其特征在于，所述集成组件(6)还包括LED(61)、光学接收器(62)、GPS(67)、数据库(69)和电源模块(610)；

且电源模块(610)的输出端分别与LED(61)、光学接收器(62)、传感器集成模块(63)、分析模块(64)、非易失性存储模块(65)、ESP32蓝牙模块(66)、GPS(67)、移动终端(68)、数据库(69)和电源模块(610)的输入端相连接；

所述数据库(69)用于接收移动终端(68)传输的结果数据，并对结果数据进行筛查并存储。

3.根据权利要求2所述的可穿戴式乳腺肿瘤血氧检测仪，其特征在于，电源模块(610)用于对LED(61)、光学接收器(62)、传感器集成模块(63)、分析模块(64)、非易失性存储模块(65)、ESP32蓝牙模块(66)、GPS(67)、移动终端(68)、数据库(69)和电源模块(610)进行电力供应；

移动终端(68)通过ESP32蓝牙模块(66)配合GPS(67)还可对集成组件(6)进行位置定位。

4.根据权利要求2所述的可穿戴式乳腺肿瘤血氧检测仪，其特征在于，所述LED(61)、光学接收器(62)和传感器集成模块(63)均固定安装于胸衣聚拢部(1)的内部；

所述分析模块(64)、非易失性存储模块(65)、ESP32蓝牙模块(66)和GPS(67)均固定安装于防外扩部(3)的内部中部。

5.根据权利要求1所述的可穿戴式乳腺肿瘤血氧检测仪，其特征在于，两个所述胸衣聚拢部(1)对称固定安装于防外扩部(3)顶部两侧，且胸衣聚拢部(1)的底部固定安装有与防外扩部(3)固定连接的承托部(7)。

6.根据权利要求1所述的可穿戴式乳腺肿瘤血氧检测仪，其特征在于，两个所述后比部(2)分别固定安装于两个胸衣聚拢部(1)互相远离的一侧，两个所述钩扣部(4)分别固定安装于两个后比部(2)远离胸衣聚拢部(1)的一端，且两个钩扣部(4)之间可相扣接。

7.根据权利要求1所述的可穿戴式乳腺肿瘤血氧检测仪，其特征在于，两个所述肩带部(5)的一端分别固定连接两个胸衣聚拢部(1)的顶部，两个所述肩带部(5)的另一端分别固定连接两个后比部(2)的顶部。

8.根据权利要求2所述的可穿戴式乳腺肿瘤血氧检测仪，其特征在于，所述数据库(69)内设有防火墙，且防火墙可对移动终端(68)传输的结果数据中的每一个数据包进行逐条匹配ACL。