基本信息
- 項目名稱：
- 基于非接觸電極的遠程心電監(jiān)護系統(tǒng)
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 基于非接觸電極的遠程心電監(jiān)護系統(tǒng) 本作品旨在實現(xiàn)醫(yī)療監(jiān)護與無線通信的完美結(jié)合，突破傳統(tǒng)醫(yī)療監(jiān)護的局限，使人們在任何時間、任何地點獲得生理監(jiān)護，便利、高效和安全地為使用者提供健康資訊、輔助診斷等新型服務(wù)。 本作品包括心電監(jiān)護儀，通信網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)護中心三大部分。心電監(jiān)護儀通過非接觸式心電電極，測量心電信號，計算并顯示如心率等相關(guān)參數(shù)，如果發(fā)現(xiàn)心率異?；蛴脩羟缶葧r發(fā)出報警信號。用戶的心電信號通過GPRS發(fā)送模塊發(fā)送到設(shè)在監(jiān)護中心的服務(wù)器。 監(jiān)護中心的心電智能分析服務(wù)器完成對監(jiān)護中心的服務(wù)器上的心電數(shù)據(jù)的自動分析，在緊急情況下向監(jiān)護終端發(fā)出信息。監(jiān)護中心的工作站上可以實時觀察病人的異常心電信號，并可對異常病人的心電數(shù)據(jù)的進行快速檢索，供醫(yī)生高速回放心電信號，進行遠程診斷。 作品實現(xiàn)的主要功能如下：①心電信號非接觸式測量②信號的無線通信傳遞③異常情況的緊急報警④監(jiān)護終端智能分析、輔助診斷。
- 詳細介紹：
- 本作品（基于非接觸電極的遠程心電監(jiān)護系統(tǒng)）包括心電監(jiān)護儀，通信網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)護中心三大部分。 一、心電監(jiān)護儀 心電監(jiān)護儀包括：非接觸式心電測量電路、心電監(jiān)護儀裝置。 1、 非接觸式心電測量電路 非接觸式測量利用電容耦合感應(yīng)技術(shù)，可以在遠離皮膚達一定距離（如隔著衣服，一般可達到1-3mm）的情況下測得人體信號（如心電信號）。本作品利用電極和人體之間的容性耦合來實現(xiàn)信號檢測。其原理為通過由測量電極，絕緣體和被測者皮膚之間容性耦合的電容，檢測到變化的生物電壓。 我們制作的整個電極部分精細輕巧，使整個心電測量過程變得簡單、易于操作。 在信號處理電路方面，我們設(shè)計制作了包括前置放大、高通濾波、低通濾波、工頻陷波、次級放大等對心電信號進行預處理的電路，實現(xiàn)了對采集到的非接觸式心電信號的初步調(diào)理。 2、 心電監(jiān)護儀裝置 該監(jiān)護儀裝置能夠完成心電信號的采集，心率參數(shù)的計算以及與無線GPRS模塊的串行通信等功能。 硬件設(shè)計以超低功耗處理器為MSP430F449控制核心，資源豐富，大大簡化了硬件電路的設(shè)計。硬件外圍電路由電源管理模塊、電極輸入連接、按鍵輸入電路、LCD 顯示電路、GPRS通信電路、FLASH 存儲芯片、報警模塊等構(gòu)成。 監(jiān)護儀裝置軟件實現(xiàn)了管理控制指令的發(fā)出、按鍵等的中斷響應(yīng)、A/D轉(zhuǎn)換、心電信號的預處理、心率等參數(shù)計算算法、GPRS無線通信等功能。 二、無線通信網(wǎng)絡(luò) 主要通過GPRS發(fā)送模塊Q39連接前端的監(jiān)護與通信網(wǎng)絡(luò)，最終將信號傳輸?shù)奖O(jiān)護中心。利用發(fā)送模塊Q39將用戶的心電信號通過GPRS網(wǎng)絡(luò)無線實時傳輸?shù)皆O(shè)在監(jiān)護中心的服務(wù)器。GPRS又稱無線分組服務(wù)，用于在GSM網(wǎng)絡(luò)上傳輸數(shù)據(jù)。與監(jiān)護中心的遠程通信通過GPRS技術(shù)將心電數(shù)據(jù)接入網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)。 三、監(jiān)護中心 監(jiān)護中心包括中央服務(wù)器和醫(yī)生工作站兩部分，功能簡述如下： 中央服務(wù)器同時接收來自心電監(jiān)護裝置及醫(yī)生工作站發(fā)送的連接請求，對于通過GPRS傳送的心電數(shù)據(jù)，將其送至智能分析模塊后與分析結(jié)果共同存入數(shù)據(jù)庫中；若數(shù)據(jù)標志位有報警信息，則立刻查找該病人的負責醫(yī)生并將相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送至該醫(yī)生對應(yīng)工作站，以便醫(yī)生及時做出診斷處置。 醫(yī)生工作站是醫(yī)護人員工作的平臺，可以實現(xiàn)對病人信息的建立、修改、查詢等功能，當醫(yī)生登錄后，可根據(jù)醫(yī)生的需要生成負責病人列表以及最近數(shù)據(jù)更新列表以查看對應(yīng)數(shù)據(jù)信息，包括心電波形、病人信息以及智能分析結(jié)論等數(shù)據(jù)，醫(yī)生即可以據(jù)此對病人狀況做出診斷，實現(xiàn)遠程監(jiān)控的心電監(jiān)護功能。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 一、作品創(chuàng)作目的: 本作品旨在實現(xiàn)醫(yī)療監(jiān)護與無線通信的完美結(jié)合，突破傳統(tǒng)醫(yī)療監(jiān)護的局限，使人們在任何時間、任何地點獲得生理監(jiān)護，便利、高效和安全地為使用者提供健康資訊、輔助診斷等新型服務(wù)。 二、作品基本思路: 本作品由心電監(jiān)護儀，通信網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)護中心組成。心電監(jiān)護儀非接觸式地測量心電信號，顯示心率等參數(shù)，異常情況下報警；用戶心電信號通過GPRS模塊發(fā)送到監(jiān)護中心，監(jiān)護中心對數(shù)據(jù)自動分析，緊急情況下報警，并可實時觀察心電信號，對異常心電進行快速檢索，供醫(yī)生高速回放，進行遠程診斷。作品主要功能：①心電信號非接觸測量 ②無線通信傳輸 ③異常情況緊急報警 ④監(jiān)護終端智能分析。 三、創(chuàng)新點: 國內(nèi)外類似系統(tǒng)存在不足需改進，如接觸式對長時監(jiān)護的限制，數(shù)據(jù)無線傳輸系統(tǒng)不完善等。而本作品擁有自主設(shè)計制作的非接觸式電極等關(guān)鍵技術(shù)，具有以下創(chuàng)新點:①非接觸式 ②長時監(jiān)護 ③可移動性 ④實時有效 ⑤遠程監(jiān)控 ⑥適用廣泛 四、技術(shù)關(guān)鍵 ①移動狀態(tài)非接觸測量：非接觸心電信號微弱，易受干擾，國內(nèi)尚無成熟產(chǎn)品。我們通過制作高靈敏度電極，得到高信噪比信號，并研制高集成化電路，使監(jiān)護儀易攜帶，移動性高。 ②長時間通信、海量信號實時分析：在保證數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性、有效性和安全性的同時，采用低功耗設(shè)計，實現(xiàn)長時間數(shù)據(jù)通信和海量信號實時分析。 五、主要技術(shù)指標: ①增益：輸出信號峰峰值2V ②電源：鋰電池 ③單片機：超低功耗處理器 ④內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議棧的GPRS模塊 ⑤服務(wù)器：多線程技術(shù)
科學性、先進性
- 本作品集成了非接觸式心電電極、嵌入式系統(tǒng)、移動通訊、計算機網(wǎng)絡(luò)和心電信號智能分析等領(lǐng)域的先進技術(shù)，滿足臨床需要。 一、非接觸式電極--長時監(jiān)測心電信號： 非接觸式心電電極為最新心電測量技術(shù)，目前國際上僅有國外一家公司提供產(chǎn)品。我們采用自行設(shè)計制作的非接觸式心電電極，從而不會產(chǎn)生皮膚感染等問題，突破了長時間心電監(jiān)護的的瓶頸。 二、嵌入式系統(tǒng)--超低功耗、資源豐富： 嵌入式系統(tǒng)以德州儀器公司的低功耗單片機為核心，具有低電壓、超低功耗；強大的處理能力；豐富的片上外圍模塊等多項特色。 三、移動通訊技術(shù)--釋放用戶活動范圍： 采用2.5G移動網(wǎng)絡(luò)，有效傳輸長時心電數(shù)據(jù)。既擴展了用戶的使用范圍，又減少了突發(fā)性心臟疾病得不到及時救助的現(xiàn)象。 四、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)--遠程接收心電數(shù)據(jù)：計算機網(wǎng)絡(luò)基于TCP/IP協(xié)議，采用客戶機/服務(wù)器結(jié)構(gòu)。 五、心電智能分析技術(shù)--自動分析、輔助診斷:采用心電智能分析技術(shù)可以輔助醫(yī)生進行節(jié)律異常，心肌缺血等快速診斷，迅速關(guān)注異常心電，快速進行診斷。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 待定
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品、現(xiàn)場演示、圖片
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 一、技術(shù)特點及優(yōu)勢 本作品集成了非接觸式心電測量技術(shù)，低功耗嵌入式系統(tǒng)設(shè)計，GPRS通信，計算機網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，解決長時間遠程心電監(jiān)護的臨床需求。與目前其他系統(tǒng)相比，本作品使用方便，適用范圍廣泛。 二、推廣前景： 遠程醫(yī)療是未來醫(yī)學發(fā)展的一個重要方向，在歐美發(fā)達國家，已得到廣泛的應(yīng)用。長時間遠程監(jiān)護為突發(fā)疾病的預防提供了可能，具有極大的臨床應(yīng)用價值和廣闊的市場前景。 三、適用范圍，應(yīng)用場合 （一）臨床診斷： 本作品的心電監(jiān)護數(shù)據(jù)可用于臨床診斷、治療及危重病人救治方案的制定。通過實時心電監(jiān)護能及時發(fā)現(xiàn)患者的異常狀況，為臨床診斷和治療提供重要依據(jù)。 （二）術(shù)后監(jiān)測： 本作品可通過監(jiān)護用戶的生理參數(shù)，監(jiān)視和處理用藥及手術(shù)前后的狀況，檢出變化趨勢，指出臨危情況，提供醫(yī)生應(yīng)急處理和進行治療的依據(jù)，達到緩解并消除病情的目的。 （三）遠程醫(yī)療： 本作品可提供醫(yī)院院外遠程監(jiān)護、指導患者的平臺界面，對需要心電圖長期監(jiān)護的患者及異常心電圖難以捕捉的患者都具有非凡的意義。
同類課題研究水平概述
- 一、無線醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng)概述 國內(nèi)外各大研究機構(gòu)對相關(guān)的無線醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng)十分關(guān)注。 無線醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng)主要由生理信息與數(shù)據(jù)采集單元、無線數(shù)據(jù)通信單元、控制和顯示單元等組成。系統(tǒng)的工作原理是， 首先由控制單元發(fā)出開始監(jiān)測某項生理參數(shù)的指令， 然后通過無線數(shù)據(jù)通信單元把指令發(fā)給生理信息與數(shù)據(jù)采集單元，生理信息與數(shù)據(jù)采集單元對人體生理信號進行采集后通過無線數(shù)據(jù)通信單元將數(shù)據(jù)傳給控制和顯示單元中的信息處理模塊；控制和顯示單元，一方面對接收到的數(shù)據(jù)進行處理和顯示，另一方面將結(jié)果數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫供檢索和回放。無線醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng)的核心是生理信息與數(shù)據(jù)采集單元和無線數(shù)據(jù)通信單元。 二、國內(nèi)外相關(guān)研究 針對于采用無線技術(shù)進行心電等相關(guān)人體參數(shù)的監(jiān)護也成為各大研究所的關(guān)注焦點，主要包括QUARSAR公司的非接觸電極，哈佛大學的CodeBlue系統(tǒng)、NASA阿莫斯實驗室和斯坦福大學合作開發(fā)的LifeGuard系統(tǒng)、東芝公司的Lifeminder系統(tǒng)、上海大學生物醫(yī)學工程研究所研制的無線醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng)等。 三、本作品優(yōu)勢 目前國內(nèi)外相關(guān)研究也都存在各自的優(yōu)缺點。存在很多不足的地方需要改進，比如非接觸式心電信號的檢測比常規(guī)的心電圖機的信噪比要差，人體的微動會有很大的干擾等，以及數(shù)據(jù)的無線傳輸通信系統(tǒng)不完善等。相對于國內(nèi)外現(xiàn)有系統(tǒng)，本作品具有以下優(yōu)勢： ①實現(xiàn)遠程傳輸，不一定需要把數(shù)據(jù)傳輸?shù)交局?，系統(tǒng)才可以繼續(xù)進行生理信息的采集和記錄，這大大提高了系統(tǒng)運行的效率和可靠性； ②本作品的非接觸式方式很好地解決了接觸式所帶來的問題，很大程度上方便了用戶； ③本作品實現(xiàn)了超低功率感應(yīng)、計算，通信所需的硬件體系結(jié)構(gòu)； ④本作品實現(xiàn)醫(yī)療信息系統(tǒng)的交互使用中的隱私性和可靠性； ⑤本作品已實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)擁塞控制等； ⑥本作品在PC平臺方面已實現(xiàn)較全面的數(shù)據(jù)瀏覽程序、離線分析工具等功能； 鑒于無線醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng)的市場前景和非接觸式心電測量的趨勢，我們的作品更具有較強的創(chuàng)新性、深刻的研究意義和廣闊的發(fā)展空間。
