CN211381312U - 用于战场救护的远程医疗系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于战场救护与远程医疗系统，包括位于前线的采集系统和位于后方的救护系统；采集系统包括：液体点滴速度检测模块，剩余液体容量测量模块，心电传感器，和/或温湿度传感器；救护系统包括：芯片，医院终端和显示装置。解决了我国在战地救治方面的空白，士兵远程治疗难的问题。

Description

用于战场救护的远程医疗系统

【技术领域】

本实用新型属于远程医疗技术领域，涉及一种战场救护与远程医疗系统。

【背景技术】

现代武器的杀伤力强，造成的伤员多，危害也大，第一次世界大战期间，在战场上死亡的人数约1000万人，受伤人员达2000万以上。第二次世界大战期间，各交战国因战争总共死亡5000万人，伤亡的数量远远超过了第一次世界大战。这充分说明了，在现代战争武器越来越先进，杀伤力越来越大的情况下，大力开展群众性战地救护就显得更加重要。

以往的革命战争的经验证明，战时约有50％的伤员时群众自救互救的。迅速，准确的战场救护，对及时挽救伤员的生命，减少残废，恢复战斗力，巩固战斗意志和对伤员的进一步治疗、康复，都有非常重要的意义。

远程野战救治系统，主要是由笔记本电脑，便携式卫星通信终端等组成，目的是利用高速无线网建立远程医疗咨询，会诊系统。目前美军远程无线网的传输速率是256kpa,远远高于我国的有线电话传输速率，在此速率下可正常地传送视频图像信息。这些小型的省电的野战远程医疗系统对我军来说是迫切需要的。根据总后司令部2009年对西北边防部队的考察情况来看，因缺电，大型医疗诊断设备无法使用，由于缺少医疗诊断信息，远程医疗系统就变得没有意义了。

美军十分重视这方面的发展，其中就有在研制的士兵生理状态监测(WPsM)系统就是向这一目标迈进的一种技术，并把它列为军事医学优先发展规划的前20项。士兵生理状态监测系统是将一系列微型无线传感器佩戴在士兵的重要部位，其价格便宜，且不影响士兵的行动，例如传感器体温血氧等，这些传感器采集到的数据通过个人无线局域网传到无线终端。DARPA(美国国防先进研究项目局)曾在去年九月份公布了一项让士兵受伤治愈的研究计划ElectRx,该计划一度被人们所关注。它在概念上讲像一个微小的智能心脏起搏器，它可以监控士兵的身体情况，士兵在受伤时，该系统就会给与士兵量身定做的药物和刺激，以促进自身愈合，达到第一时间的救治。

现在世界各国在战地救护方面投入了很多的经历和时间，但我国在这方面仍处于落后阶段。现在配发给部队的制式卫生急救包版本较为传统，只能进行简单的处置。目前，我国在战地救治方面较为落后，仍然使用传统的设备进行救治，研制新一代的战场救护产品已经势在必行。

【实用新型内容】

本实用新型的目的是提供一种战场救护与远程医疗系统，以解决我国在战地救治方面的空白，士兵远程治疗难的问题。

本实用新型采用以下技术方案：用于战场救护的远程医疗系统，包括位于前线的采集系统和位于后方的救护系统；

采集系统，用于收集战场伤员生命体征信息，包括：

液体点滴速度检测模块，用于采集战场伤员输液时的液体点滴速度，并将其发送至救护系统的芯片；液体点滴速度检测模块包括红外对管ST180；红外对管的发射管和接收管固定在滴管的两侧，发射管和接收管的光轴位于同一条直线上，红外对管通过液滴连续滴落产生与液滴频率相同的电脉冲信号来计算液体的速度；

剩余液体容量测量模块，用于采集战场伤员输液时的液体容量，并将其发送至救护系统的芯片；剩余液体容量测量模块包括压力传感器；压力传感器下方悬挂有输液瓶，压力传感器通过测量输液瓶对其产生的压力来判断剩余液体容量。

心电传感器，用于采集战场伤员的心跳频率，并将其发送至救护系统的芯片；

和/或温湿度传感器，用于采集战场伤员的体温，并将其发送至救护系统的芯片；

救护系统，包括：

芯片，用于接收液体点滴速度、液体容量、心跳频率和/或体温，并将其发送至医院终端；

医院终端，其上预存有多种治疗方案，用于根据接收到的液体点滴速度、液体容量、心跳频率和/或体温辅助医生做出医疗方案，并将医疗方案反馈至芯片；

显示装置，用于将芯片接收到的医疗方案显示出来，以指导战场的医护人员抢救伤员。

进一步的，液体点滴速度检测模块1的测速电路包括：发光二极管正极通过电阻R1接5V电压，发光二极管负极接地，三极管集电极接5V电压，三极管发射极通过电阻R2接地；三极管发射极通过电阻R3接至引脚3，引脚2通过电阻R4接地，引脚4接地，引脚8接12V电压，引脚7一路接电阻R4，引脚7另一路通过U1A、U2A输出。

进一步的，剩余液体容量测量模块的测位电路包括：电阻Rd的一端和电阻Rc的一端均接12V电压，电阻Rd的另一端和电阻Ra的一端均连接至芯片INA118P的引脚2，电阻Ra的另一端和电阻Rb的一端均接地，电阻Rb的另一端和电阻Rc的另一端均连接至芯片INA118P的引脚3，芯片INA118P的引脚1通过电阻Rg连接至引脚8，芯片INA118P的引脚7接12V电压，芯片INA118P的引脚5接地，引脚6输出。

进一步的，芯片依次通过连级ZigBee数传模块和团级ZigBee数传模块数据连接至后方的医院终端，连级ZigBee数传模块和团级ZigBee数传模块分别设立在连卫生队和团卫生队，连级ZigBee数传模块和团级ZigBee数传模块上均设置有发射功率增强器。

进一步的，心电传感器和/或温湿度传感器集成在战场伤员随身携带的智能穿戴设备上。

进一步的，芯片数据连接有自动报警模块；

自动报警模块，用于在液体点滴速度检测模块、剩余液体容量测量模块、心电传感器和温湿度传感器中任意一个部件采集到的信息出现异常时，芯片启动自动报警模块发出警报。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：

1、成本低。该系统使用的是STM芯片，通过连接传感器模块实现功能，主站软件由自主开发，整套成本在100元左右，制造成本低，可以大量生产来装备部队。

2、便携性。芯片和传感器的体积较小，适合单兵化作战携带。

3、易操作。电子医疗产品体积较小，可佩戴在全身各单元，使用的各作战单元只需打开开关，调整到相应的频道便可以建立与指挥部的连接。

4、信息传递稳定。信息传递使用特定的频道，可以稳定传输各单元信息，不会因为子节点过多而信息传递混乱。

【附图说明】

图1为本实用新型用于战场救护的远程医疗系统的模块连接示意图；

图2为本实用新型用于战场救护的远程医疗系统液体点滴速度检测模块中的电路图；

图3为本实用新型用于战场救护的远程医疗系统剩余液体容量测量模块中的电路图。

其中，1.液体点滴速度检测模块；2.剩余液体容量测量模块；3.心电传感器；4.温湿度传感器；5.芯片；6.连级ZigBee数传模块；7.团级ZigBee数传模块；8.医院终端；9.自动报警模块，10.显示装置。

【具体实施方式】

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

本实用新型提供了一种用于战场救护的远程医疗系统，包括位于前线的采集系统和位于后方的救护系统；

采集系统，用于收集战场伤员生命体征信息，包括：

液体点滴速度检测模块1，用于采集战场伤员输液时的液体点滴速度，并将其发送至救护系统的芯片5；剩余液体容量测量模块2，用于采集战场伤员输液时的液体容量，并将其发送至救护系统的芯片5；心电传感器3，用于采集战场伤员的心跳频率，并将其发送至救护系统的芯片5；和/或温湿度传感器4，用于采集战场伤员的体温，并将其发送至救护系统的芯片5；

救护系统，包括：

芯片5，用于接收液体点滴速度、液体容量、心跳频率和/或体温，并将其发送至医院终端8；医院终端8，其上预存有多种治疗方案，用于根据接收到的液体点滴速度、液体容量、心跳频率和/或体温辅助医生做出医疗方案，并将医疗方案反馈至芯片5；显示装置10，用于将芯片5接收到的医疗方案显示出来，以指导战场的医护人员抢救伤员。

1、液体点滴速度检测模块1包括红外对管ST180；

红外对管的发射管和接收管固定在滴管的两侧，发射管和接收管的光轴位于同一条直线上，红外对管通过液滴连续滴落产生与液滴频率相同的电脉冲信号来计算液体的速度。

液体点滴速度检测模块1的测速电路包括：发光二极管正极通过电阻R1接5V电压，发光二极管负极接地，三极管集电极接5V电压，三极管发射极通过电阻R2接地；三极管发射极通过电阻R3接至引脚3，引脚2通过电阻R4接地，引脚4接地，引脚8接12V电压，引脚7一路接电阻R4，引脚7另一路通过U1A、U2A输出。

液体点滴速度检测模块1：考虑到战事一旦开启，伤病员数量激增，而野战医院医疗力量有限，难以照顾到所有病人，为节省医疗力量，抢救重点人员，设计了液体点滴速度检测模块1，液体点滴速度检测模块1的电路如图2所示。配合心电传感器3、温湿度传感器4来监控伤病员情况，如果有哪项指标低于额定值，会在系统中自动报警。

采用红外对管ST180检测是否有液滴落下。将红外对管固定在滴管两侧，发射管和接收管的光轴在一条直线上，当无液滴滴下时，接收管能接收到发射管发出的大部分光强，输出高电平；当液滴从对管间滴落时，红外光被液滴散射，接收管接收到的光强大大减弱，以至输出低电平。液滴连续滴落将产生与液滴频率相同的电脉冲信号。该电脉冲信号通过比较器和施密特触发器整形后得到稳定的、与液滴同频率的方波信号。为减小误差，在对管处包裹一层黑色胶布，使外界对红外对管传感器的影响最小。

由于液滴并不是严格地均匀滴下，不能直接通过测量两液滴间的时间差计算液滴速度。于是通过测量多个液滴滴下的时间差以求得液滴速度的平均值，理论上测量的液滴数越多，平均速度越准确，但考虑到测量时间不能过长，综合考虑后，先以4滴的间隔初测滴速，根据该滴速分段设置测量间隔。

若初测滴速大于100\分，以十五滴为间隔；

若初测滴速小于100滴\分、大于60滴\分，以十滴为间隔；

若初测滴速小于60滴\分，以5滴\分为间隔。

本实用新型的用于战场救护的远程医疗系统通过主站控制从站的输液速度，及时掌握输液余量。既方便医生、护士照顾病患，又能让病人安心治疗，不必担心输液瓶液滴倒流，引起血液倒流。

2、剩余液体容量测量模块2包括压力传感器；

压力传感器下方悬挂有输液瓶，压力传感器通过测量输液瓶对其产生的压力来判断剩余液体容量。

剩余液体容量测量模块2的测位电路包括：电阻Rd的一端和电阻Rc的一端均接12V电压，电阻Rd的另一端和电阻Ra的一端均连接至芯片INA118P的引脚2，电阻Ra的另一端和电阻Rb的一端均接地，电阻Rb的另一端和电阻Rc的另一端均连接至芯片INA118P的引脚3，芯片INA118P的引脚1通过电阻Rg连接至引脚8，芯片INA118P的引脚7接12V电压，芯片INA118P的引脚5接地，引脚6输出。

剩余液体容量测量模块2：将输液瓶悬挂在压力传感器下，传感器将液体输液瓶与瓶内液体对其压力转化为直流电压输出。当瓶内的液体少于定值时，传感器输出的直流电压相应小于定值。单片机通过测量压力传感器输出的电压判断瓶内的液量。

3、芯片5依次通过连级ZigBee数传模块6和团级ZigBee数传模块7数据连接至后方的医院终端8，连级ZigBee数传模块6和团级ZigBee数传模块7分别设立在连卫生队和团卫生队，连级ZigBee数传模块6和团级ZigBee数传模块7上均设置有发射功率增强器。

芯片5：选用型号STM32F103ZET6，采用了Zigbee模块用来无线传输数据。该系统中加入了红外对管、血氧传感器、心电传感器、温湿度传感器等可佩带的传感器系统。各传感器采集的数据经由芯片5处理后，由无线网络传递给后方医院终端(野战医院)；由后方的医生综合各项生命体征数据，既往病史等，在预存在医院终端的治疗方案中选择合适的方案反馈给前方战场。

同时考虑到战事一旦开启，野战医院收治的伤员过多，所以本实用新型开发了以STM32F103ZET6芯片5为平台的无线点滴监控自动报警系统，医院的一个电脑终端可以监控全部病人的点滴有无、余量多少等信息，最大程度上节约了医疗力量。使用一个芯片5实现了组件单个作战单元的生命体征信息采集回传，直到住院的全套智能医疗系统。

ZigBee数传模块：选择了ZigBee作为无线模块用来传输数据。简单的说，Zigbee是一种高可靠的无线数传网络，类似于CDMA和GSM网络。ZigBee数传模块类似于移动网络基站。通讯距离从标准的75M到几百米、几公里，并且支持无线扩展。Zigbee有很多方面保证其可靠性。物理层采用了扩频技术，能够在一定程度上抵抗干扰，MAC应用层有应答重传功能。MAC层的CSMA机制使节点发送前先监听信道，可以起到避开干扰的作用。当ZigBee网络受到外界干扰，无法正常工作时，整个网络可以动态的切换到另一个信道上

使用ZigBee考虑到其有低功耗、低成本、短时延、高容量、高安全、免执照频段等特点。在低电耗待机模式下2节5号电池可支持一个节点工作6-24个月，节点进入网络只需要30ms，节省了电能，而蓝牙需要3--10s。

ZigBee具有高安全性，提供三种安全模式，包括完全模式设定、使用访问控制清单、防止非法获取数据以采用高级加密标准(AES128)对称密码以灵活确定安全属性。同时它具有高容量的特点，可采用星状、片状和网状网络结构，由一个主节点管理254个子节点；同时主节点还可由上一层网络管理，最多可以达到65000，满足了战争的安全、大容量的要求。

由于前线距离后方医院距离过远，可能超出了ZigBee节点之间的传输距离。如图1所示，本实用新型设置了战场单兵--连卫生员--团卫生队--野战医院的传输结构，即芯片5的数据依次通过连级ZigBee数传模块6和团级ZigBee数传模块7无线传输至后方的医院终端8。同时为确保信息能够稳定传输，在连级ZigBee数传模块6和团级ZigBee数传模块7上增加发射功率增强器，增加其传输距离。

系统可以稳定地接收到各级传回的信息，有助于帮助指挥员判断战场情况，确定伤亡比。它具有携带方便，成本低，数据传输稳定等优点，从站的信息可以经过两次传递到各级指挥所和野战医院。当生命体征过低时，会及时在主站系统上报警，确定伤员位置。主站具有大容量的特点，最多可以接收46500个从站。具有定点和巡回两种方式。定点监测可以监测任意一个从站生命体征；巡回监测方式可以最多显示几十到几百个从站数据。从站可以接收主站的设定信息。并由相应的指挥员进行处置。

4、心电传感器3和/或温湿度传感器4集成在战场伤员随身携带的智能穿戴设备上。

心电传感器3：传统的脉搏测量方法主要有三种，一是从心电信号中提取；二是从测量血压时压力传感器测到的波动来计算脉率；三是光电容积法。前两种提取信号都会限制病人的活动，如果长时间使用会增加病人生理和心理的不舒适感。本实用新型采用心电传感器3PulseSensor用的是光电容积法，其具有方法简单、佩戴方便、可靠性高等特点。

光电容积法的基本原理时利用人体组织在血管搏动时造成透光率不同来进行脉搏测量的。其使用的传感器和光电变换器两部分组成，通过绑带或者夹子固定在病人的手指或耳垂上，光源一般采用对动脉血中氧和血红蛋白有选择性的一定波长(500nm-700nm)的发光二极管，当光束透过人体外周血管，由于动脉搏动充血容积变化导致这束光的透光率发生改变，由于脉搏是随心脏的搏动而周期性变化的信号，动脉血管容积也有周期性变化，因此光电变换器的电信号变化周期就是脉搏率。

温湿度传感器4：本实用新型温湿度传感器4采用AM2302湿敏电容数字温度模块，这是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电容式感湿元件和一个高精度测湿元件。该产品具有响应快、抗干扰能力强等特点用来配合心电传感器测量单兵基本单元的体温。

5、芯片5数据连接有自动报警模块9；

自动报警模块9，用于在液体点滴速度检测模块1、剩余液体容量测量模块2、心电传感器3和温湿度传感器4中任意一个部件采集到的信息出现异常时，芯片5启动自动报警模块9发出警报。

本实用新型用于战场救护的远程医疗系统的工作方法，具体为：由采集系统采集战场伤员的生命体征信息，将生命体征信息无线传输至后方的救护系统；救护系统根据接收到的生命体征信息，结合预存的多种治疗方案，做出最终治疗方案，再将最终治疗方案显示在显示装置10上，以指导战场的医护人员抢救伤员。

其中，当传采集装置中的液体点滴速度检测模块1、剩余液体容量测量模块2、心电传感器3和温湿度传感器4中任意一个部件采集到的信息出现异常时，芯片5启动自动报警模块9发出警报。

本实用新型的用于战场救护的远程医疗系统具有以下优势：

1、使传统设备具备智能和互联功能

在点滴输液管上加入了红外对管用来测量滴速，同时加入压力传感器测量点滴余量，并使用无线模块将信息及时回传给主机。通过主机来无线控制从机的变化。通过建立上位机，从而实现定点和巡回监测点滴剩余情况和病人的生理状态。

2、将远程医疗与电子医疗设备结合

系统中加入了PulseSensor、DHT22AM2302电子医疗传感器，实时监控士兵的生命体征，并使用ZigBee模块实现无线回传数据，掌握战场和士兵的各种信息，较少伤亡，避免意外发生，实现了单兵的智能可穿戴。

3、借用物联网系统，传输生命体征数据

使用ZigBee进行无线组网，将战场上各个点的信息汇总，该物联网可以集中数万个子节点，充分满足了战场需求，同时具有稳定传输数据的功能，具有高安全性。让指挥官了解战局的发展，控制战场的局势。

4、在传输结构方面进行了简洁化创新

信息具有时效性，过于复杂的信息传输结构不利于信息的传输。为了方便指挥员及时掌握战场信息，系统设置了野战医院——团指挥所——连卫生员的三级机构，最大程度上保障了信息的及时传递，有助于指挥员做出反应。

本实用新型的用于战场救护的远程医疗系统能在20-150滴\分范围内控制并测量点滴速度，速度最大误差不超过5％。它具有输液瓶液面过低报警功能，从站可手动解除报警。该系统可以无线控制几十到几百个从站的控制能力，具有定点和巡回两种检测方式。定点监测可以监测任意一个从站点滴速度值和设置点滴速度；巡回监测方式可以最多显示几十到几百个从站数据。从站可以接收主站的点滴速度设定信息。并可自由选择是否按照该信息调整点滴速度。系统性能指标很高，具有很好的前景。

以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。

Claims (3)

1.用于战场救护的远程医疗系统，其特征在于，包括位于前线的采集系统和位于后方的救护系统；

所述采集系统，用于收集战场伤员生命体征信息，包括：

液体点滴速度检测模块(1)，用于采集战场伤员输液时的液体点滴速度，并将其发送至救护系统的芯片(5)；所述液体点滴速度检测模块(1)包括红外对管ST180；所述红外对管的发射管和接收管固定在滴管的两侧，发射管和接收管的光轴位于同一条直线上，所述红外对管通过液滴连续滴落产生与液滴频率相同的电脉冲信号来计算液体的速度；

剩余液体容量测量模块(2)，用于采集战场伤员输液时的液体容量，并将其发送至救护系统的芯片(5)；所述剩余液体容量测量模块(2)包括压力传感器；所述压力传感器下方悬挂有输液瓶，所述压力传感器通过测量输液瓶对其产生的压力来判断剩余液体容量；

心电传感器(3)，用于采集战场伤员的心跳频率，并将其发送至救护系统的芯片(5)；

和/或温湿度传感器(4)，用于采集战场伤员的体温，并将其发送至救护系统的芯片(5)；

所述救护系统，包括：

芯片(5)，用于接收所述液体点滴速度、液体容量、心跳频率和/或体温，并将其发送至医院终端(8)；

医院终端(8)，其上预存有多种治疗方案，用于根据接收到的所述液体点滴速度、液体容量、心跳频率和/或体温辅助医生做出医疗方案，并将医疗方案反馈至所述芯片(5)；

显示装置(10)，用于将所述芯片(5)接收到的医疗方案显示出来，以指导战场的医护人员抢救伤员；

所述芯片(5)依次通过连级ZigBee数传模块(6)和团级ZigBee数传模块(7)数据连接至后方的医院终端(8)，所述连级ZigBee数传模块(6)和团级ZigBee数传模块(7)分别设立在连卫生队和团卫生队，所述连级ZigBee数传模块(6)和团级ZigBee数传模块(7)上均设置有发射功率增强器；

所述心电传感器(3)和/或温湿度传感器(4)集成在战场伤员随身携带的智能穿戴设备上；

所述芯片(5)数据连接有自动报警模块(9)；

所述自动报警模块(9)，用于在所述液体点滴速度检测模块(1)、剩余液体容量测量模块(2)、心电传感器(3)和温湿度传感器(4)中任意一个部件采集到的信息出现异常时，所述芯片(5)启动自动报警模块(9)发出警报。

2.如权利要求1所述的用于战场救护的远程医疗系统，其特征在于，所述液体点滴速度检测模块(1)的测速电路包括：发光二极管正极通过电阻R1接5V电压，发光二极管负极接地，三极管集电极接5V电压，三极管发射极通过电阻R2接地；三极管发射极通过电阻R3接至引脚3，引脚2通过电阻R4接地，引脚4接地，引脚8接12V电压，引脚7一路接电阻R4，引脚7另一路通过U1A、U2A输出。

3.如权利要求1或2所述的用于战场救护的远程医疗系统，其特征在于，所述剩余液体容量测量模块(2)的测位电路包括：电阻Rd的一端和电阻Rc的一端均接12V电压，电阻Rd的另一端和电阻Ra的一端均连接至芯片INA118P的引脚2，电阻Ra的另一端和电阻Rb的一端均接地，电阻Rb的另一端和电阻Rc 的另一端均连接至芯片INA118P的引脚3，芯片INA118P的引脚1通过电阻Rg连接至引脚8，芯片INA118P的引脚7接12V电压，芯片INA118P的引脚5接地，引脚6输出。

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