CN202120263U

CN202120263U - 远程健康监护管理系统便携式终端

Info

Publication number: CN202120263U
Application number: CN2011202355058U
Authority: CN
Inventors: 丁一凡
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-07-06
Filing date: 2011-07-06
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2021-07-06

Abstract

本实用新型公开一种远程健康监护管理系统便携式终端，由数据采集部分、A/D转换器、处理器及其外围设备组成；所述数据采集部分包括心电模块、血压模块、血氧模块以及定位模块，分别采集心电、脉搏、血压、血氧、位置信息通过A/D转换器后输送至处理器；所述处理器的外围设备包括扩展RAM、FLASH、LED显示屏、键盘以及USB芯片接口。本实用新型能够实现单一设备的多项生理健康参数采集，延长持续工作时间，具有精确定位功能，并解决兼容性问题。

Description

远程健康监护管理系统便携式终端

技术领域

本实用新型涉及医疗设备领域，具体来说是一种基于电子信息、嵌入式系统及移动互联网的远程健康监护管理系统便携式终端。

背景技术

随着社会信息化的迅猛发展，健康管理相关系统及软件应运而生，出现了许多针对社区、家庭和个人的健康监护管理系统。通过无线远程便携式健康监测终端采集数据，传输至管理系统平台进行处理，然后反馈到用户终端，从而指导用户进行健康管理，为中老年人、慢性病患者提供了极大的便利。

目前现有的便携式健康监测终端在监测人员血压、血氧、心电、脉搏等生理健康参数时需要分别使用无线血压计（监测血压）、无线血氧仪（监测血氧）、无线心电仪（监测心电和脉搏）等不同监测终端采集人体生理参数，通过蓝牙网络传输到手机终端，再通过手机终端经由移动网络发送到远程服务器平台，并且监测终端持续工作时间最长不超过30小时。

同时，目前的便携式健康监测终端缺乏对室内外使用人员精确定位的功能，便携式健康监测终端的使用者往往在外出时发生如中风、心脏病等严重的心血管疾病，发病时使用者本人由于思维能力和意识均受到严重影响，难以与救护人员或亲属口述所在地点，影响救护的及时实施。

此外，目前的便携式健康监测终端在与医疗卫生机构使用的不同品牌医疗设备、不同的医院医疗信息化系统之间，以及项目业务服务支持平台之间的数据通信传输由于采用不同的通信协议，数据通信共享方面还存在着较大的兼容性问题，在实际系统应用中还需要花费资金和时间进行二次开发。

实用新型内容

针对现有便携式健康监测终端的上述的缺点与不足，申请人经过研究改进，提供一种远程健康监护管理系统便携式终端，其能够实现单一设备的多项生理健康参数采集，延长持续工作时间，具有精确定位功能，并解决兼容性问题。

本实用新型的技术方案如下：

一种远程健康监护管理系统便携式终端，由数据采集部分、A/D转换器、处理器及其外围设备组成；所述数据采集部分包括心电模块、血压模块、血氧模块以及定位模块，采集的信息通过A/D转换器后输送至处理器；所述处理器的外围设备包括扩展RAM、FLASH、LED显示屏、键盘以及USB芯片接口。

其进一步的技术方案为：所述心电模块由前置放大电路、高通滤波器、后级放大电路，低通滤波器、右腿驱动电路组成；前置放大电路通过外接电阻设置增益，心电和脉搏信号依次通过前置放大电路、高通滤波器、后级放大电路、低通滤波器后送入A/D 转换器；右腿驱动电路用于提高前置放大器的共模抑制比。

其进一步的技术方案为：所述血压模块由袖套、压力传感器、高通滤波器、振动波压力放大器、低通滤波器、袖带气压放大器、充气阀、放气阀组成；采用充气袖套阻断动脉血流，袖套缓慢放气时通过压力传感器检测动脉血流脉动所产生的袖带气压振动波，压力传感器将袖套内的压力信号通过高通滤波器和低通滤波器分别获得高频的袖带气压振动波信号和低频的袖带压力信号，分别经过振动波压力放大器和袖带气压放大器进行放大处理后送入A/D 转换器；袖套的充放气由ARM架构处理器控制充气阀和放气阀实现。

其进一步的技术方案为：所述血氧模块由光源驱动模块、光电池、信号放大器、滤波器组成；通过ARM架构处理器产生红光与红外光各自的驱动控制脉冲信号，通过光源驱动模块使两个二极管交替发光透射过人体手指上部，光电池接收透射光而产生的电信号，经过信号放大器、滤波器送入A/D转换器，由A/D转换器交替采集相应波长的交流信号与直流信号。

其进一步的技术方案为：所述定位模块采用GPSone芯片。

其进一步的技术方案为：所述远程健康监护管理系统便携式终端兼容SCP-ECG协议，SCP-BB协议，SCP-10协议，SCP-TCP协议。

本实用新型的有益技术效果是：

一、实现在同一便携式健康监测终端对人员血压，血氧，心电，脉搏等多项生理健康参数的实时采集监测和数据转换。

二、通过智能低功耗健康监测终端电路设计，应用动态电源管理，LED灯回路阻值调整，CMOS器件的悬空引脚设计调整等设计，极大地降低了功耗，终端工作时间最高可延长至100小时。自带LED显示，可选择30秒快速常规测量模式，24小时动态监护模式。手持方式测量方便快捷，外部电极方式测量精确。彩色液晶显示清晰图形界面，远程服务平台实时提供测量分析结果。可存储超过1000条数据，可存储24小时连续心电，并配备专业分析管理软件。

三、采用内嵌GPSone芯片，应用GPSOne和移动基站复合定位技术。在室内，电梯，地下室等移动通讯信号覆盖的地方均可轻松实现定位，解决了传统GPS定位系统难以在室内定位的缺陷。GPSOne室外定位精度达到5~50米，室内定位精度达到50米。

四、支持兼容的主流的医疗卫生行业信息标准化通讯协议，项目系统的开发采用国际先进的标准化通讯协议，包括SCP-ECG协议，SCP-BB协议，SCP-10协议,SCP-TCP协议保证脉搏，心电、血压、血氧等个人健康监护管理终端所采集的数据快速有效地实现与平板电脑，不同品牌医疗设备，不同的医院医疗信息化系统之间，项目业务服务支持平台之间无缝的通信传输，为项目产品在医疗卫生机构内部应用奠定了技术基础。

附图说明

图1是本实用新型的结构图。

图2是心电模块的原理图。

图3是血压模块的原理图。

图4是血氧模块的原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。

图1是本实用新型的结构图。如图1所示，本实用新型由数据采集部分、A/D转换器、处理器及其外围设备组成。数据采集部分包括心电模块、血压模块、血氧模块以及定位模块，分别采集心电、脉搏、血压、血氧、位置信息通过A/D转换器后输送至处理器。处理器的外围设备包括扩展RAM、FLASH、LED显示屏、键盘以及USB芯片接口。

图2示出了心电模块的原理图。心电是从人体体表拾取的微弱电信号，一般只有0.05~5MV，信号频率比较低，频谱范围在0.05~100HZ，具有微弱并易受干扰的特点。

如图2所示，心电模块包括前置放大电路、RC高通滤波器、100多倍的后级放大电路、RC低通滤波器及右腿驱动电路。

前置放大电路是心电模块的重点，本实施例选用ANALOG DEVICE公司生产的低功耗，高精度仪表放大器AD623作为前置放大的核心元件，它具有高输入电阻，低输入偏置电流，低噪声和高共模抑制比等特点，仅需一只外接电阻便可设置增益为1~1000，其设置是通过1脚和8脚间的阻抗R来设置的。为了增强电路的耐直流极化的能力，避免进入借助和饱和状态，前置放大增益不宜过大。

心电模块电路中另一个关键部分是右腿驱动电路，它由取样电阻网络、反相放大电路及限流电阻组成，取样电阻网络的50Hz交流共模电压差反相放大后，经限流电阻和右腿电极被反馈到人体上，这是共模干扰电压的并联负反馈电路，因此右腿驱动电路将50Hz交流共模电压干扰降低到1%以下，并且将患者有效接地，进一步提高了前置放大器的共模抑制比。另外为保证安全人体与放大电路之间接有2.2M的限流电阻使得流经人体的检测辅助电流不超过0.01 mA。

脉搏也通过该心电模块采集。动脉脉搏波是低频微弱的生理信号，信号频率基本在0.1~20 Hz 以内，具有微弱和易受干扰等特点。脉搏交流信号的提取电路包括前置放大电路、高通滤波器、100 多倍后级放大电路、低通滤波器以及双T陷波器（图中未示出），双T陷波器是提取交流信号的重要部分，可以有效的消除50Hz 的工频干扰，使得对脉搏波交流信号的干扰降低到最小限度，同时只需将复合信号放大提取出直流分量即可得到脉搏波直流信号。

图3示出了血压模块的原理图。本实用新型采用振动法，采用充气袖带阻断动脉血流，缓慢放气时通过压力传感器检测动脉血流脉动所产生的袖带气压振动波，当袖带内气压等于收缩压时，振动波幅开始增大，随后当袖带内气压等于平均动脉压时，振动波幅达到最大，此后振动波幅不断减小，袖带内气压低于舒张压时，振动波幅降低到恒定的较低值，血流恢复到正常。系统根据在不同的袖带压力下检测振动波幅的变化特征，由血压算法来识别动脉收缩压平均压及舒张压。由于临床习惯测量肱动脉血压作为参考指标，因此本系统采用置于上臂的袖套式血压计进行血压监护。

如图3所示，压力传感器的性能直接影响最终的血压测量结果，本实施例选用Motorola 公司推出的压力传感器MPX53GP，它具有精确度高线性度好，成本低等特点，使压力/电信号转换公式和系统血压测量的定标操作都得以简化，节约了软硬件资源。MPX53GP 将袖套内的压力信号通过两路滤波器分别获得高频的袖带气压振动波信号和低频的袖带压力信号，经过放大处理后送入A/D转换器，而袖套的充放气则是由ARM架构处理器控制充气阀和放气阀自动实现。

图4示出了血氧模块的原理图。血氧饱和度是血液中氧合血红蛋白HbO2容量与总的血红蛋白容量之比。血氧饱和度SaO2 是反映人体呼吸循环系统状况的重要参数，在健康监护中对血氧饱和度的监测是不可缺少的。人体血红蛋白主要由氧合血红蛋白HbO2和还原血红蛋白Hb 组成，因此血氧饱和度可用下式计算：SaO2=HbO2/(HbO2+Hb)*100%。本实用新型采用的双波长透射式光电测量方法，其原理基于血液中氧合血红蛋白HbO2和还原血红蛋白Hb 在红光和近红外光区域的吸收谱特性，选取2 种波长的红光660nm和近红外光940nm，分别透过人手指上部，用硅光电池接收透射光而产生的电信号反映了两种光各自的透射光强，它是一个复合信号，包含脉动成分和稳定成分脉动成分，即交流信号AC是由脉动的动脉血液引起的光吸收的变化稳定成分，直流信号DC反映各非动脉组织，例如表皮、肌肉、骨骼和静脉血等引起光吸收的大小。能反映血氧饱和度变化的仅仅是两波长的交流信号幅度之比，而两波长的直流信号可用于对交流信号定标计算，因此通过计算红光透射光强与近红外光透射光强的交直流分量之比，根据Lambert_Beer 法则并结合仪器经验公式最终可以求出血氧饱和度。

如图4 所示，本实施例选用VISHAY 公司生产的BPW34 型硅光电池作为光电池（光探测器），该光电池具有高速、高灵敏度等特点，响应波长范围为400~1150 nm ，峰值吸收波长为900 nm。通过ARM架构处理器控制产生红光与红外光各自的驱动脉冲信号，使得2个二极管交替发光，由A/D转换器交替采集相应波长的交流信号与直流信号。

本实用新型的人员定位由GPSOne定位模块实现，GPSOone复合基站定位作为一种新型的定位技术，它与传统GPS定位技术相比有着诸多优点，可以在很大程度上提高定位服务的质量，并能够解决GPS信号被遮挡的地方的地位问题。GPSONE复合定位技术将终端的工作简化，将卫星扫描及定位运算等最为繁重的工作从终端一侧转移到网络一侧的定位服务器完成。提高了终端的定位精度、灵敏度和冷启动速度、降低终端耗电。在GPS卫星信号和无线网络信号都无法单独完成定位的情形下，GPSONE复合定位系统将组合这两种信息源，只要有一颗卫星和一个小区站点就可以完成定位，解决了传统GPS无法解决的问题。性能的改善使GPSONE混合式定位方式可以在现代建筑物的内部深处或市区的楼群间正常工作，GPSONE结合了无线网络辅助GPS定位和CDMA三角运算定位，改善了室内定位效果。

本实用新型可实现人员的心电，血压，血氧和脉搏的同步实时测量和数据转换，上述人体监测数据由本实用新型通过蓝牙网络发送至安装应用软件手机或固网网关设备，再通过2.5G或3G移动通信网络或经由固网网关设备通过互联网实现人体体征参数远程传输至系统服务中心平台。

同时本实用新型通过安装相关应用软件的手机除实现正常短消息发送、语音通话功能外，也可以显示个人健康监护定位终端采集的人员生理体征参数，手机可以通过电话网关绑定固定电话，平时当无绳电话使用，避免老人行动不便导致接听电话时出现滑倒摔伤、扭损肌肉韧带等事故。若老人在住宅内，当出现意外时，移动信号不好时，会自动通过通讯网关接通急救中心，个人健康管理监护终端也具备GPSone和移动基站复合精确定位功能，可以帮助远程健康管理服务中心平台的服务人员通过GIS电子地图实现对被关爱人员的实时室内外精确定位。

本实用新型配套设置有远程健康管理服务中心平台。该平台由数据通信端口，健康监护管理业务系统软件，智能专家分析软件，数据存储后台数据库和GIS地理系统软件组成，后台数据库存储个人终端采集到的海量数据，这些数据可以通过智能专家分析软件自动分析前端获取的用户人体生理参量并生成健康状况分析报告，为用户提供专家评估和健康指导服务和每月出具健康管理分析报告，GIS系统软件把从本实用新型得到的定位参数在服务平台的电子地图上实时显示被关爱人员的精确地理位置信息，在其发生紧急情况求救时可以引导救护人员快速有效地实施救助。

远程健康管理服务平台在为医生或医护人员提供安全、可靠、准确的用户健康信息的同时，还通过数据处理中心庞大的数据库对所采集的数据进行分类处理，在得出一个系统整体的、准确的结论后，即时的回传给用户及用户的亲属，同时还为病人设计出一套个性化的诊疗、运动、饮食服务预案进行回传。医生可以依靠该系统便捷地观察病人的生理状况，及时了解病情以及用药疗效，对病人的健康状况进行评估，对治疗效果进行评价，使医生与病人间实现实时互动。病人自身或家属可以通过该系统，知道如何更好的管理自己的健康，更多的参与治疗方案，真正实现疾病自我管理和家庭健康管理。

远程健康管理服务中心平台中包括智能专家分析系统软件，该系统软件应用人工智能技术，通过前端个人健康管理监护终端采集传输的阶段性人体心电、血压、血氧、脉搏数据，进行自动化分析，得出健康状况分析报告。智能专家分析系统软件依托基于X86架构处理器服务器之上运行的LINUX或WINDOW操作系统开发。执行的功能包括：前端终端采集传输的人体生理数据的导入和转换，参数分析运算，健康状况分析报告生成功能。

人体生理数据的导入和转换由该程序的数据导入装换模块完成，人体生理数据的分析运算由程序智能分析模块完成，健康状况分析报告生成功能由报告生成模块完成。运行步骤如下：数据导入装换模块—程序智能分析模块—报告生成模块。该程序运行逻辑为数据导入，运行分析，生成报告的顺序执行，各功能模块按照数据处理逻辑顺序运行，功能紧密关联。相应硬件运行基于包含该程序的应用软件调度运算资源和数据读取，存储和输出。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种远程健康监护管理系统便携式终端，其特征在于：由数据采集部分、A/D转换器、处理器及其外围设备组成；所述数据采集部分包括心电模块、血压模块、血氧模块以及定位模块，采集的信息通过A/D转换器后输送至处理器；所述处理器的外围设备包括扩展RAM、FLASH、LED显示屏、键盘以及USB芯片接口。

2.根据权利要求1所述远程健康监护管理系统便携式终端，其特征在于：所述心电模块由前置放大电路、高通滤波器、后级放大电路，低通滤波器、右腿驱动电路组成；前置放大电路通过外接电阻设置增益，心电和脉搏信号依次通过前置放大电路、高通滤波器、后级放大电路、低通滤波器后送入A/D 转换器；右腿驱动电路用于提高前置放大器的共模抑制比。

3.根据权利要求1所述远程健康监护管理系统便携式终端，其特征在于：所述血压模块由袖套、压力传感器、高通滤波器、振动波压力放大器、低通滤波器、袖带气压放大器、充气阀、放气阀组成；采用充气袖套阻断动脉血流，袖套缓慢放气时通过压力传感器检测动脉血流脉动所产生的袖带气压振动波，压力传感器将袖套内的压力信号通过高通滤波器和低通滤波器分别获得高频的袖带气压振动波信号和低频的袖带压力信号，分别经过振动波压力放大器和袖带气压放大器进行放大处理后送入A/D 转换器；袖套的充放气由ARM架构处理器控制充气阀和放气阀实现。

4.根据权利要求1所述远程健康监护管理系统便携式终端，其特征在于：所述血氧模块由光源驱动模块、光电池、信号放大器、滤波器组成；通过ARM架构处理器产生红光与红外光各自的驱动控制脉冲信号，通过光源驱动模块使两个二极管交替发光透射过人体手指上部，光电池接收透射光而产生的电信号，经过信号放大器、滤波器送入A/D转换器，由A/D转换器交替采集相应波长的交流信号与直流信号。

5.根据权利要求1所述远程健康监护管理系统便携式终端，其特征在于：所述定位模块采用GPSone芯片。

6.根据权利要求1所述远程健康监护管理系统便携式终端，其特征在于：所述远程健康监护管理系统便携式终端兼容SCP-ECG协议，SCP-BB协议，SCP-10协议，SCP-TCP协议。