CN104825153A - 基于云计算的远程可穿戴式多路医学电信号同步检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于云计算的可穿戴式多通道医学电信号同步检测系统。该系统包括：信号采集模块，信号放大滤波模块，微处理器模块，储存以及显示模块、无线传输模块和云处理模块。信号采集模块由三种导联组成，分别采集心、脑、肌电信号，且其便携地集成在一件衣服上，电线隐藏在衣服中，衣服可洗涤，穿戴起来也方便舒适。控制模块将得到的信号进行处理再通过无线传输给云端，远程终端通过云端对数据的接收处理对医患人员或者潜在医患人员的三种电信号进行远程实时监控。通过上述方式，本发明能够实现对心电，脑电，肌电同步远程在线监控，使医护人员第一时间知道病人准确情况，便于及时抢救。

Description

基于云计算的远程可穿戴式多路医学电信号同步检测系统

所属技术领域

本发明属于医疗电子设备领域，更具体地说，涉及多路医学电信号同步检测系统，尤其涉及一种基于云计算的可穿戴式远程无线多医学电信号同步监管系统。

技术背景

随着老龄化人口的增多，慢性非传染病的肆虐，高质量而又便利的监护系统显得日益重要。现今基础网络的发达与当前中国绝大部分地区医疗欠发达的状况使得云计算与移动医疗的结合成为一种迫切的需要。

心电、脑电、肌电是人体三种重要的现代医学电信号，它们对心血管、心脏病、癫痫症等严重疾病具有检测作用。随着医学和电子技术的发展，心电图、脑电图的测量仪器经过由床边心脑电监护到动态心脑电监护，电话心脑电遥测到无线心脑电遥测等心脑电监护仪器。这些系统仪器在一定时期对病人的监护起到至关重要的作用，但是床边监护系统限制病人的活动范围，电话监护系统也无法做到长时间监护，无线遥测电路复杂，芯片较多。这些已经不能满足现代医学的需要，且这些心脑电检测都是分开的，设备成本大，不能进行经济的方便的日常心脑电检测以及不能及时把这些心脑肌电信号送到医院监护中心，让医生进行及时的相关治疗。而现今关注和预防疾病的人群越来越多，使用监护系统的人群也越来越多，这必然使得大数据的实时分析和存储也越来越艰难，而且在传统的医疗信息系统中，网络和服务器是由不同的医疗机构单独使用和维护，这些医疗信息系统提供的服务也有所不同，甚至千差万别，其无法为患者或亚健康人群提供有效的医疗指导和信息共享，也无法为行政人员提供方便的统计信息。

发明内容

为了实现将生命信息检测技术和人们日常穿戴的衣物相结合使其在自然状态下实现生命基本信息的获取，本医疗系统设计为可穿戴式，即将人们平日穿戴的衣物引用到穿戴技术上，使得病人处于一种安全的低生理、心理负荷检测环境。并且该装置可实现心电、脑电、肌电三种信号同步采集检测，减少成本设备，使医生能够在最短的时间里同时掌握病人心电、脑电、肌电等信息。为了能够实现对患者进行随时随地的实时远程监测，本系统引进了蓝牙技术、无线通信模块以及云环境处理模块。与现有的技术相比该系统适用方式灵活，操作简便，价格低廉，便与普及。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于云计算的远程可穿戴式多路医学电信号同步检测系统，包括可穿戴式医件模块，本地终端处理模块、远程医疗终端处理模块以及云环境处理终端。所述可穿戴式模块通过蓝牙与本地终端处理模块相连，所述本地终端处理模块、远程医疗终端相连通过无线或有线与云环境处理模块相连。

本发明所述的可穿戴式模块是一个便于信号采集而设计的医件，内置电源模块、信号采集模块、信号处理模块以及蓝牙发送模块。

所述的电源模块由电池、充电电路、整流电路、以及升降压电路，其中充电电路的输出端与电池的输入端相接、电池的输出端与整流以及升降压电路相接。

所述信号采集模块包括心电传感、脑电传感、肌电传感，分别用于采集心电信号、脑电信号以及肌电信号，再通过屏蔽低损耗导线传输至信号处理模块。

所述信号处理模块包括前置放大电路，高通滤波电路，后级放大电路。由于人体的电信号比较弱，频率比较低，噪声强的特点造成对这些信号的检测具有一定的困难，所以在提取信号的最前级要用到高输入阻抗，高共模抑制比和高放大倍数的电路。本发明选用具有低功耗、高精度、高共模抑制比的仪用放大器，内置三个运放，且构成差分电路。

所述高通滤波电路，用于对隔断直流通路和消除基线漂移，该高通滤波器置于前级放大电路和后级放大电路之间，所述后级放大电路用以提高增益，选用一种精密运放为后级放大器的主芯片。所述右腿驱动电路用来消除由人体引入位移电流产生的共模干扰。

本发明所述的本地终端处理模块包括微处理器、液晶显示模块、外部存储模块以及通用无线分组服务技术GPRS远程通信模块。

所述的云处理服务器模块采用双核处理器，融合了嵌入式和数字信号处理方案，摆脱了往日传统的个人计算机模式，带来的优势是不需要专门的机房即可应用专用的云存储服务器，操作简单，功能丰富。所述液晶显示带触摸屏，支持薄膜液晶显示器。

所述的无线通信模块可以是GPRS或是WIFI无线通信模块，本发明选用GPRS通信模块，将处理好的数据包传送至云环境终端。

所述远程医疗终端由实则为英特网上的网络医院服务器的数据处理端和实时传输端，它不仅能接收到云端信息，并进行显示和紧急情况报警功能，而且负责将远程数据如实的反映给医院中的专家，并能对病人的数据进行数据库存储，以作为以后的参考资料。

本发明实现的技术效果是：本发明提供了远程可穿戴式多路医学电信号同步检测系统，设计了可穿戴式医件，通过建立及时通信的消息通道，本地处理终端可将不同路采集而来的心电、脑电、肌电实时传送给远处云环境终端，云环境处理终端将接收数据进行处理后，可被远程医疗处理终端进行实时查看或者显示，使得远程医生可直观的观测本地被测对象的电波信号动态变化，保障了远程医生查看检查结果的实时性、准确性、可靠性。本系统具有实时分析，实时分享，实时监控等功能，可以广泛用于科研、康复、监护等领域，并且能够实现小型化、美观、准确、交互便捷、用户体验好等诸多优点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，附图中：

图1是本发明基于云计算的远程可穿戴式多路医学电信号同步检测系统结构原理示意图

图2是本发明可穿戴式医件结构示意图

图3是本发明生物电信号处理电路图

图4是本发明的各终端系统结合示意图

具体实施方式

如图1所示，本发明远程可穿戴式多路医学电信号同步检测系统100包括：患者模块，电源模块电极传感模块，信号处理模块200，蓝牙发送模块，蓝牙接收模块，按键处理模块，微处理器模块300，存储模块302，液晶显示模块301，无线通信收发模块，电量检测模块303、实时时钟模块304，远程医疗终端处理模块。

心电、脑电、肌电检测仪通过其数据接口与本地中终端处理模块有无线或有线相连，本发明配置了低功耗无线蓝牙模块。生物电信号检测仪的探头连接至本地患者(被检测对象)的指定部位进行心电、脑电、肌电数据采集，并通过数据接口将检查的数据实时传送给本地终端处理模块。在本地终端接收到心电、脑电、肌电数据后进行实时数据分析，并将检查的数据转化为电波图像，在本地终端的液晶显示模块中显示，同时，本地终端通过无线GPRS模块将采集的数据实时传输至远程医疗处理，实现实时远程诊断监测。

实施例

参阅图1，本实施例方案中，信号采集终端100与本地终端处理300之间通过蓝牙模块建立消息通道进行实时通信，本地终端处理模块300与远程医疗终端500通过无线GPRS模块实现实时通信.信号采集终端100包括传感器电极模块、数据处理模块200，蓝牙发送模块，传感电极模块通过有线与数据处理模块200相连，数据处理模块200的输出端与蓝牙发送模块的输入端相连.本地终端300包括按键处理模块，微处理器模块，存储模块302，液晶显示模块301，无线通信GPRS收发模块，实时时钟模块304。心电、脑电、肌电信号采集终端将采集到的数据经过数据处理模块200实现放大，滤波，隔离的的功能，再经蓝牙模块发送至本地终端300。本地终端300通过微处理器进行简单处理，然后将数据发送给云端处理。

参阅图1，应用本发明施例提供的远程可穿戴式多路医学电信号同步检测系统进行检测的方法，包括以下步骤：

图2所示患者需要穿戴便携采集生物电信号的医件，医件上的心电、脑电、肌电采集模块采集到的心电、脑电、肌电信号放大滤波处理后，在经过光电隔离后进行A/D转换后送入本地终端，进行进一步的数字处理滤波处理，以及心脑肌电信号波形的调制解调以及心电频率，脑电频率，肌电频率的计算等电信号的处理分析，对于处理好的数据和转化好的电图通过存储模块将其存储起来，利用实时始终模块，满足心脑肌电信号的实时性计入，采用TFT LCD显示模块实时显示波形时钟以及相应症状判断分析。最后有无线GPRS模块发送至远程云环境终端。

云环境处理和远程医疗终端监控中心是整个监控环节的重心，运用了无线GPRS网络和Internet进行通信，经数据发送到服务器数据库上，医生、专家可以通过云端对收集到数据进行实时查看和相关诊断。医院管理监控中心的硬件平台是由接有Internet网络并安装有WINDOWS系统的主流计算机来实现的。医院管理监控中心的软件采用模块化设计，功能强大，灵活简便。软件系统上有通信模块、数据库模块和主界面模块等。

图2中所示是本发明的信号采集医件模块200，它是把一个便携的采集系统集成在一件衣服上，隐蔽性强且穿戴舒适，方便拆洗，电缆线和电路板隐藏在衣服中，对人民带来的生理和心理带来的负担较小。在这医件上附有电极传感模块，分别有心电传感、脑电传感、肌电传感。可以实现同时采集心电信号、脑电信号、肌电信号。该医件还包括电源模块和数据处理模块。电源模块实现了对整个采集终端供电，数据处理模块实现了对小信号的放大，滤波，隔离的功能。

图3中所示是本发明的数据处理模块200，包括前置放大电路，带通滤波电路，以及后级放大电路等，其包括U1，U2，U3，U1是运放INA128，它是美国B-B公司生产的精密仪表放大器系列的一种，具有精度高、功耗低、共模抑制比高和工作频带宽等特点，适合对各种微小信号放大。U2为运放LM358，U3为普通运放OP07，OP07芯片是一种低噪声，非斩波稳零的双极性运算放大器集成电路，由于其具有非常低的输入失调电压和偏置电流，且其开环增益高的特点，使得OP07特别适用于高增益的测量设备和放大传感器的微弱信号。电容电阻R1，电阻R2的左端接小信号的输入，右端分别接电容C1，电容C2和电容C3，电容C4，电容C1和电容C3的另一端接地，电容C2，电容C4的右端分别接运放U1的3端和2端，运放1端和8端接入一可变电阻，使得增益G＝1+50K欧/R3可调，运放的7端通过电阻R5接正电源，7端还接了电容C5，电容C6，电容C5，电容C6的另一端接地，用来滤波，同理运放的4端通过电阻R6接负电源，并且4端接电容C7，电容C8，用来滤波。所述带通滤波电路包括运放U2，电阻R7，电阻R8，电容C9，电容C10，电阻R9，电阻R10，R7左端接在运放U1的输出端1，右端接电容C9的上端，电容C10的左端，电容C9下端接地，电容C10的右端接运放输入端3，输入端再通过电阻R9接地，R7和C10之间接一根线到运放U2的输出端1，运放U2的输入端2通过电阻R8接到地，同时输入端2也通过电阻R10接到运放U1的输出端1，运放U2的8端和4端分别正负电源。所述的后级放大电路，也为主放大电路，其包括运放U3 OP07，电阻R11，电阻R12，电容R11，电阻R13，电容C12，电容C13，运放U2，U3之间接电阻R11，R11和运放U3的输入端2之间接一电阻R13，电容C11到运放U3的输出端1，运放的输入端3接电阻R12到地，运放U7接正电源再接电容C12到地，同理运放U4接负电源再接电容C13到地，运放的输出端1为信号的输出。信号再由蓝牙模块发送给本地终端。

图4为本发明各终端结合系统图，该系统包括患者群，云端的服务集群，小区服务诊所，城市大医院。该系统具备数据海量存储，信息高度共享、深度挖掘与计算分析能力，实现医患之间，医院之间以及患者与设备之间跨越时间、空间障碍，进而完成便捷就医。本发明针对医疗监护系统和云环境的应用，提出一种基于云计算的远程可穿戴式多路医学电信号同步检测系统。该系统可以为患者群提供可穿戴式的采集终端，通过蓝牙传输给本地终端，本地终端通过GPRS将患者生理参数传输到云端主控制中心，云端主控中心将采集到的病人生理参数信号进行处理，并进行存储，同时对患者的生理信号进行诊断分析，若遇危急情况通过网络想远程监控中心发出警报。小区服务诊所和城市大医院的远程管理人员可以使用PC机或智能终端通过互联网可以访问云端主控中心，查看被监护人员的生理心电脑电肌电信号，实现医患数据区域，跨系统，跨时间高度共享互通，方便患者就医，助力医院高效服务。

本发明通过大量的实验验证了该方案的可行性，同时该方案试验阶段的产品已经可以达到实际使用要求，是一个远程检测系统的实例。

以上所述仅作为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围内。

Claims (2)

1.一种基于云计算下的远程可穿戴式多路医学电信号同步检测系统，其特征在于，该系统包括：可穿戴式医件模块，本地终端处理模块和远程医疗终端处理模块以及云环境处理模块。所述可穿戴式模块通过蓝牙与本地终端处理模块相连，所述本地终端处理模块及远程医疗终端通过无线或有线都与云环境模块相连。

根据权利1所述的可穿戴式多路医学电信号同步检测系统的可穿戴式模块是一个便于信号采集而设计的医件，内置电源模块、信号采集模块、信号处理模块以及蓝牙发送模块。

根据权利要求1所述可穿戴式多路医学电信号同步检测系统的可穿戴模块其特征在于：电源模块、信号采集模块，处理模块，以及蓝牙发送模块设计在一件可穿戴的衣服上，便于病人及处于检测的与健康人群随时随地点检测。

根据权利要求1所述的可穿戴模块其特征在于：电源模块有可充电电池，整流电路，且可以实现升降压功能。信号采集模块有三种不同的电极传感组成，可以同时分别检测心电、脑电、肌电信号。

根据权利要求1所述可穿戴模块其特征在于：电极传感模块的输出端与前置放大电路的输出端相连，前置放大电路的输出端与高通滤波电路的输入端相连，高通滤波电路的输出端与后级放大电路的输入端相连。采集模块通过蓝牙与本地终端处理模块相连。

2.所述的本地终端处理模块由微处理器、存储模块、液晶模块、实时时钟模块、无线GPRS模块组成。所述云环境处理模块主控制中心采用了双核处理器(嵌入式+数字信号处理)，摆脱了以往大量的PC机设计，不仅功能丰富，而且操作简单。

根据权利要求2所述的检测系统其特征在于：有友好的操作界面和多样的的处理分析功能。液晶屏显示，移植了用户图形界面UC/GUI，使用界面更加友好和美观。提供了监测、分析、存储和检测4个功能区和多个子功能操作，简单便捷。针对各不同信号的特点，编写了检测、分析和处理的算法，具备较高的准确性。

根据权利要求2所述本地终端其特征在于：蓝牙的接收模块输出端与微处理器的输入端相连，微处理器的输出输入端与无线模块的输出输入端双向连接，液晶模块、存储模块以及实时始终模块也与微处理器相连。

根据权利要求2所述的无线通信模块可以是GPRS或是WIFI无线通信模块，由于WIFI的覆盖程度达不到随时随地的要求，本发明选用GPRS无线通信模块将处理后的数据包传送至远程云环境处理终端。