专利名称：自助健康体检系统及其应用该系统的健康体检方法
技术领域：
本发明涉及体检领域，特别是涉及一种自助健康体检系统及其应用该系统的健康 体检方法。
背景技术：
据统计，全世界目前有75%的亚健康人群，其中70%以上是年龄在28到45岁的 青壮年，高血压、冠心病、糖尿病及脑血管疾病的患病年龄也不断趋于年轻化，因此，随时监 测身体状况、及早发现并诊治疾病已成为全民健康的基本要求，定期体检也随之普遍。现有较为先进的体检仪器是多参数监护仪，它能为医学临床诊断提供重要的病人 信息，通过各种功能模块实时检测人体的心电信号、心率、血氧饱和度、血压、呼吸率和体温 等重要参数，并实现对各参数的监督报警、信息存储和传输，主要在医疗机构对病人进行监 护时使用。近年来也出现了便携式的多参数生理监护仪，其主机由两个16位微控制器 80C196组成，通过信号检测与预处理模块将生物医学信号转换成电信号，并进行干扰抑制、 信号滤波和放大等预处理后，通过数据提取与处理模块进行采样、量化，并对各参数进行计 算分析，结果与设定阈值比较，完成监督和报警，将结果数据实时存储到RAM中，还可实时 传送至PC机上并显示各参数值。其中一个微控制器完成对体温、心电波形、脉搏波形的信 号检测、处理、数据存储，并通过LCD显示屏对各波形、参数进行定时显示、报警。另一个微 控制器承担耗时较长的血压和血氧饱和度的检测，使之不影响整个系统的正常工作，同时 还承担对心率、呼吸率的测定。两个微控制器间的信息交换通过1个8位的并行口进行，由 2根I/O 口实现通信控制，具体是用Pl 口配合两个高速输入、输出I/O 口(HIS.0、HS0.0)用 作两个单片机之间的数据传送，这种双机间的连接方式属于松耦合的多处理机系统，在硬 件实现上较为简单，只需在软件编程时，为其通信方式设计必要的通信协议、数据传输方式等。上述的便携式多参数生理监护仪，虽在使用上较为便捷，可以提供给医疗机构之 外的日常使用，但是在实际使用时却发现其还存在有若干缺点，因此未能达到最佳的使用 效果，而其缺点可归纳如下1、电路集成度不高，心电、血压、血氧等都是单独的模块，容易发生干扰；2、测量精度不高，尤其在心电、血氧等数据检测方面；3、虽可应用于非医疗机构场合，但由于成本较高，仍不适合家庭常备，不利于随时 监测使用；4、无法与病人病历、专家意见建立连接，信息不够全面且过于专业。由此可见，上述现有的便携式多参数生理监护仪在结构与使用上，显然仍存在有 不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种电路集成度和测量精度更高，可与病 人病历、专家意见建立连接，更利于日常随时检测使用的自助健康体检系统及其应用该系 统的健康体检方法，实属当前重要的研究课题之一。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种自助健康体检系统，使其电路集成度和测量 精度更高，更利于日常随时检测使用，能用硬件完成的功能避免用软件实现，从而节省上位 机的资源，简化控制软件的编写难度，实现自助体检、电子病历、网络服务和医疗服务的合 理整合，克服现有的便携式多参数生理监护仪的不足。为解决上述技术问题，本发明一种自助健康体检系统，包括终端体检机、无线传输 模块和网络服务器，终端体检机通过无线传输模块与网络服务器连接，其中终端体检机主 要包括主板、检测控制模块、检测附件、显示模块、用户识别模块和AC/DC电源模块；检测控 制模块、显示模块、用户识别模块和AC/DC电源模块与主板连接；检测附件与检测控制模块 连接，或直接与主板连接。作为本发明的进一步改进，所述的用户识别模块包括射频读卡器和按键检测模 块。所述的主板为LPC3250主板，通过UART串口与检测控制模块通信连接，通过USB 接口与无线传输模块、用户识别模块连接，通过IXD控制接口与显示模块连接。所述的显示模块包括VGA信号转接板和带有VGA接口的TFT液晶显示器；VGA信 号转接板通过IXD控制接口与主板连接；TFT液晶显示器通过VGA接口与VGA信号转接板 连接。所述的检测控制模块包括单片机控制电路，与单片机控制电路连接的心电检测 模块、呼吸检测模块、体温检测模块和血压检测模块，单片机控制电路还通过隔离电源模块 与AC/DC电源模块连接，并通过隔离数据传输模块与主板连接；所述的检测附件包括与心 电检测模块和呼吸检测模块连接的心电导联线、与体温检测模块连接的体温探头、与血压 检测模块连接的血压袖带、以及直接与主板连接的一体化血氧探头。所述的心电检测模块中，采集到的心电信号通过放电管和集成电路BAV99LT1G组 成的保护电路，再经过运算放大器、威尔逊网络、右腿驱动电路、放大电路、模拟开关、内定 标电路、选频滤波器、二阶低通滤波电路、限幅电路以及起搏抑制电路。所述的放大电路包括选用高精度高共模抑制比的差分放大器的一级放大电路； 以及选用输入偏置电压在微幅级别的高精度运算放大器的二级放大电路。所述的呼吸检测模块中，通过正弦信号发生电路产生正弦波载波信号，并通过有 源二阶低通电路、高压电容后被加载到心电导联线的输入端，获得的呼吸信号经差分放大 器、无源低通滤波电路后，进行整形和放大。所述的整形和放大是通过锗二极管去掉载波，通过积分电路对波形进行整形，通 过放大电路把去掉载波后的呼吸波形放大。本发明还提供了一种应用上述系统的健康体检方法，使其应用更为简便，并可在 病人病历、专家意见间建立连接。为解决上述技术问题，本发明一种应用上述系统的健康体检方法，包括以下步骤: 将用户信息输入用户识别模块，并通过显示模块显示该用户的个人电子健康档案；用户选 择体检项目，并佩戴好相应的检测附件；检测控制模块采集用户的生理信息，并把该信息发 送到主板上进行分析和处理，将检测结果通过显示模块进行显示，同时将检测结果上传到网络服务器存入个人电子健康档案；医疗专家对上传到网络服务器的检测结果进行分析， 并制作电子健康报告；将电子健康报告存入个人电子健康档案，同时发送给用户。采用这样的设计后，本发明至少具有如下优点1、本发明集心电、血压、血氧、体温、呼吸等生理参数的检测、显示、网络数据传输、 身份识别、报告输出功能于一体，电路集成化程度更高，抗干扰能力更强，测量更为准确，结 论更加可靠；2、可自动建立终身个人电子健康档案，记载用户的工作环境、年龄、家族及病史等 信息，并保留体检报告，从而为后期诊疗提供“动态观察”依据；3、可将终端体检机检测的各项生理数据上传到网络服务器，再由医疗专家结合用 户的具体情况，对体检结果逐条解释，通过比较分析确定有无某种疾病的倾向、是否处于亚 健康状态，并给出调养建议，所给出的详尽的体检报告相当于为用户提供了私人健康顾问 服务，利于尽早引起注意并进行防治，可减少因隐藏、慢性疾病造成的突发死亡状况；4、可设计为类似于银行排队叫号机的外形，适用于企业、医院、社区、学校、银行、 机场、车站、农村等人口聚集的场所，用户只需持一张带有唯一 ID识别号的射频卡，经身份 确认后即可在系统中查询和浏览其个人电子健康档案，并将测量得到的生理参数保存到远 程数据库中，不必家庭常备，却可随时享受优质的体检服务；5、可及时提供诊断和治疗方案，为及时、有效的诊疗提供保障，减少医疗保险和农 村合作医疗的经费开支，通过就近安置、远程联网和会诊，减少了医疗专家出诊和患者去医 院就诊所需的时间和费用，可以实现心血管疾病等慢病患者获得就近的医疗服务，使患者 以低成本获得高品质的医疗服务，更利于偏远地区的患者获得平等的医疗服务，同时为提 高基层医疗机构和社区服务中心对各种疾病的快速诊断和响应水平、促进个人生理参数信 息的标准化和数字化、全面构建医疗信息化平台提供了基础。
上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下 结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步的详细说明。图1是本发明自助健康体检系统的组成示意图。图2是应用本发明系统的健康体检方法的流程图。
具体实施例方式请参阅图1所示，本发明自助健康体检系统，主要包括终端体检机、无线传输模块 和网络服务器，终端体检机通过无线传输模块与网络服务器连接。终端体检机包括主板、检测控制模块、检测附件、显示模块、用户识别模块和AC/DC 电源模块，还可根据需要配置220V电源插座、船型开关、挂架支架、功能接口等。其中，检测 控制模块、显示模块、用户识别模块和AC/DC电源模块与主板连接；检测附件与检测控制模 块连接，或直接与主板连接。无线传输模块可选用现有常用的3G网卡。用户识别模块可包括射频读卡器，并配以按键检测模块做为密码输入工具。显示模块包括VGA信号转接板和带有VGA接口的TFT液晶显示器。VGA信号转接板通过IXD控制接口与主板连接。TFT液晶显示器优选17寸4 3液晶显示器，并通过VGA 接口与VGA信号转接板连接。主板主控部件可选用NXP公司(恩智普，原PHILIPS公司半导体部门)的LPC3250 处理器，内部7条总线，7个UART串口，296个引脚，最高主频200MHz，内置浮点运算处理器， 还可以通过外部总线接口扩展网络，比现有的S3C2440处理器性能更优越。LPC3250通过1 个UART串口与检测控制模块通信连接；通过1个UART串口与血氧探头通信连接；LPC3250 有单独的IXD控制器和接口，通过此接口与VGA信号转接板连接，VGA信号转接板再与VGA 接口的TFT彩色显示器连接；LPC3250内置1路USB HOST接口，通过USB HUB芯片扩展出4 路USB接口，用于连接3G或其他无线传输模块以及用户识别模块。本发明的终端体检机由交流IlOV 220V网电供电，AC/DC电源模块将网电转换 为直流12V和5V，分别为检测控制模块和主板供电，起到隔离保护应用部分且稳定降噪的 效果。检测控制模块可采用CM300模块，包括单片机控制电路，与单片机控制电路连接 的心电检测模块、呼吸检测模块、体温检测模块和血压检测模块，单片机控制电路还通过隔 离电源模块与AC/DC电源模块连接，并通过隔离数据传输模块与主板连接。对应的，检测附 件可包括与心电检测模块和呼吸检测模块连接的心电导联线、与体温检测模块连接的体温 探头、与血压检测模块连接的血压袖带、以及直接与主板连接的一体化血氧探头等。血氧探头可采用201010243146. 0号中国专利公开的“数字一体化血氧探头”，作 为独立的处理模块直接与主板连接，将血氧检测模块集成到血氧探头内部，提高了电路集 成度，同时不会增加检测控制模块的电路板面积和厚度，也降低了设备成本。心电检测模块采用陶瓷放电管，与集成电路BAV99LT1G可防止电路板因人体静电 或比较大的极化电压而损坏；采集到的信号通过运算放大器TL064CDR搭建的缓冲电路提 高信号的输入阻抗；通过电阻匹配引出心电信号的威尔逊网络；通过右腿驱动电路减小信 号的共模干扰；选用高精度高共模抑制比的差分放大器，做为心电信号的一级放大电路，该 差分放大器INA128U配合芯片电源输入部分的磁珠以及旁路的电容，可以极大程度的提高 心电信号的抗噪声能力；选用输入偏置电压在微幅级别的高精度运算放大器做为心电信号 的二级放大电路，大大提高的心电信号的基线稳定性；通过模拟开关以及内部的内定标电 路，可以达到硬件切换增益，并保证增益的准确性，极大的简化了上位机的负担；通过放大 器组成的选频滤波器、配合二阶低通滤波电路选出起搏信号的频率、通过双比较器组成的 限幅电路，选出真正的起搏脉冲；通过放大器与双二极管组成的起搏抑制电路可以抑制大 幅值起搏信号对心电信号的干扰。呼吸检测模块通过放大器、限幅二级管以及选频网络组成的正弦信号发生器，产 生一个幅度在4V-5V之间、频率在56K-62K之间的正弦波载波信号，通过放大器组成的有源 二阶低通电路，去掉高频干扰；通过高压电容把载波信号加载到心电导联线的输入端，然后 把这个波形通过导联线加载到人身上，高压电容可以防止高频电刀对电路的损坏，选用高 增益带宽的运算放大器组成的差分放大电路，放大加载波后的呼吸信号，可以有效地抑制 共模干扰，通过无源低通滤波电路去除部分高频干扰；之后再提取加载波后的波形，通过锗 二极管的整流功能去掉载波，通过积分电路对波形进行整形，通过放大电路把去掉载波后 的呼吸波形放大，再计算就可以通过胸腔的阻抗变化得出呼吸率；利用锗二极管的整流功能去掉载波，大大简化了呼吸电路中的解调电路，远远优于传统的通过固定频率的滤波去 掉载波的方法；通过模拟开关而可以实现R-F与R-L之间呼吸信号取值的切换。体温检测模块选用千分之一的高精度电阻，以及高精度的5V基准源配合N-MOS型 三极管组成体温校准电路，可以使电阻对应温度值误差在士0.1摄氏度以内；双通道体温 探头切换，通过三极管与放大器组成的放大电路，可以实现探头模式切换；通过放大器组成 的减法放大电路来判断体温探头是否脱落。血压检测模块通过压力传感器将气路的压力信号转换成电压信号，然后通过放大 电路将这个微小的电压信号放大，送入MCU的AD转换单元，并通过MCU的控制及数据分析 得出最终的血压结果；过压保护传感器和集成运放芯片组成过压保护电路，当压力超过预 设的过压值时，产生过压信号，通过逻辑控制电路使单片机复位，气阀打开，气泵停止充气， 从而避免过大压力对人体产生伤害；泵阀控制电路主要包括四与门集成芯片和N沟道增强 型MOS管，MCU通过这部分逻辑控制电路控制泵阀的开关状态。隔离电源模块和隔离数据传输模块由AC/DC电源模块提供12V稳定直流电源，通 过隔离电源模块产生士6V电压，分别用两路稳压器LDO提供数字部分以及模拟部分的电 源，模拟与数字部分采用一点接地、这样可以防止模拟与数字部分之间的电源干绕有效的 抑制噪声，数据传输以及气泵气阀的控制信号通过光耦与主板进行传输。通过光耦以及隔 离电源模块可以隔离4000V以上的直流峰值电压，起到保护人体的功能。数据传输模块由线性光耦和普通光耦组成，分别传输数据信号以及血压控制信 号，可以隔离4000V以上的直流峰值电压，起到保护人体的功能。并且保证数据传输的波特 率在115200以上。由集成隔离电源模块、线性光耦和非线性光耦组成的隔离电源模块和隔离数据传 输模块，可起到隔离功率传输和数据传输的作用。单片机控制电路通过SPI接口与外置的AD模块相连，接收心电、呼吸、体温、起搏 以及脉搏波的数据、所有控制I/O通过门电路以及MOS管控制着各功能模块的功能选择，该 AD模块是CM300模块的电路中实现AD转换功能的芯片及其部分外围电路；采用外置的看 门狗复位电路，用于程序异常跑飞时对程序进行复位；采用外扩SRAM增加代码容量；采用 多级有源滤波电路以及选用高共模抑制比的差分放大器、能有效的抑制工频干扰；通过三 通道同步采集，可以真正的实现七导联同屏幕显示；采用威尔逊网络电路以及硬件切换增 益、极大的简化了单片机的代码设计。请配合参阅图2所示，应用本发明系统时，用户在终端体检机的读卡器上刷卡，通 过双向无线电射频技术，将射频卡芯片内的信息传送到终端体检机，用户根据提示输入密 码，终端体检机进行密码验证，完成身份识别，并通过显示模块显示该用户的个人电子健康 档案；用户根据需要选择心电、血压、血氧、呼吸、体温等检测项目，并按照提示佩戴与所选 项目对应的检测附件，确认开始测量；检测控制模块采集用户的生理信息，并在测量结束 后，将采集到的信息发送到主板上进行分析和处理，将检测结果通过TFT液晶显示器显示， 同时通过无线传输模块将采集到的信息上传到网络服务器，存入个人电子健康档案；网络 服务器自动为每位用户建立个人电子健康档案，存储每位用户的检测结果，医疗专家团队 根据上传的检测结果进行分析和会诊，逐条解释体检结果，针对隐患给予建议和预测，会诊 建议制作成电子健康报告；将电子健康报告存入个人电子健康档案，并将体检报告发送到用户指定的手机或者邮箱。本发明可以24小时不间断工作，并可实现软硬件双重加密，保证用户信息安全。 较佳的，本发明每1秒刷新一次心率，显示在TFT显示器上，并在生成报告的时候显示相应 的心率值；在 NIBP (Non-Invasive measurement of Blood Pressure 无创血压测量)测量 结束后保存收缩压、平均压、舒张压的值，在生成报告的时候直接显示数值，和测量结束的 时间；存储一分钟的心电波形，在测量结束后，挑选一段波形进行分析，把分析结果显示到 报告上。本发明自助健康体检系统是一种自助式远程医疗监护设备，设备工作原理近似于 多参数监护仪，但将CPU升级后检测功能更为强大，以体检和预防为目的，及早发现身体健 康异常，如心脑血管、呼吸系统等满慢性病的早期征兆，操作简单，无需专业医师指导。本发明自助健康体检系统的正常工作，需要与企业、医院、社区、学校、银行、机场、 车站、农村村委会等单位开展合作，仅须这些单位提供不超过10平方米的室内场地、宽带、 电源、必要的操作人员即可。个人ID卡可以采取多种方式灵活办理，例如企业职工由单位 办理，村民由村委会统一办理，城市无业人员由社区统一办理等，也可以在体检费用中收取 一定比例的管理费。本发明的应用，实现了自助体检、电子病历、网络服务和医疗服务的合 理整合，会更好地支持和加快我国数字医疗建设，并推动医疗体制的改革，以低成本优势普 及高水平医疗服务，取得良好的社会和经济效果。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本 领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发 明的保护范围内。
权利要求
1.一种自助健康体检系统，其特征在于包括终端体检机、无线传输模块和网络服务器， 终端体检机通过无线传输模块与网络服务器连接，其中终端体检机主要包括主板、检测控制模块、检测附件、显示模块、用户识别模块和AC/DC 电源模块；检测控制模块、显示模块、用户识别模块和AC/DC电源模块与主板连接；检测附件与检测控制模块连接，或直接与主板连接。
2.根据权利要求1所述的自助健康体检系统，其特征在于所述的用户识别模块包括射 频读卡器和按键检测模块。
3.根据权利要求1所述的自助健康体检系统，其特征在于所述的主板为LPC3250主板， 通过UART串口与检测控制模块通信连接，通过USB接口与无线传输模块、用户识别模块连 接，通过IXD控制接口与显示模块连接。
4.根据权利要求3所述的自助健康体检系统，其特征在于所述的显示模块包括VGA信 号转接板和带有VGA接口的TFT液晶显示器；VGA信号转接板通过IXD控制接口与主板连 接；TFT液晶显示器通过VGA接口与VGA信号转接板连接。
5.根据权利要求1所述的自助健康体检系统，其特征在于所述的检测控制模块包括单片机控制电路，与单片机控制电路连接的心电检测模块、 呼吸检测模块、体温检测模块和血压检测模块，单片机控制电路还通过隔离电源模块与AC/ DC电源模块连接，并通过隔离数据传输模块与主板连接；所述的检测附件包括与心电检测模块和呼吸检测模块连接的心电导联线、与体温检 测模块连接的体温探头、与血压检测模块连接的血压袖带、以及直接与主板连接的一体化 血氧探头。
6.根据权利要求5所述的自助健康体检系统，其特征在于所述的心电检测模块中，采 集到的心电信号通过放电管和集成电路BAV99LT1G组成的保护电路，再经过运算放大器、 威尔逊网络、右腿驱动电路、放大电路、模拟开关、内定标电路、选频滤波器、二阶低通滤波 电路、限幅电路以及起搏抑制电路。
7.根据权利要求6所述的自助健康体检系统，其特征在于所述的放大电路包括选用高精度高共模抑制比的差分放大器的一级放大电路；以及选用输入偏置电压在微 幅级别的高精度运算放大器的二级放大电路。
8.根据权利要求5所述的自助健康体检系统，其特征在于所述的呼吸检测模块中，通 过正弦信号发生电路产生正弦波载波信号，并通过有源二阶低通电路、高压电容后被加载 到心电导联线的输入端，获得的呼吸信号经差分放大器、无源低通滤波电路后，进行整形和 放大。
9.根据权利要求8所述的自助健康体检系统，其特征在于所述的整形和放大是通过锗 二极管去掉载波，通过积分电路对波形进行整形，通过放大电路把去掉载波后的呼吸波形 放大。
10.一种应用权利要求1-9中任一项所述系统的健康体检方法，其特征在于包括以下 步骤将用户信息输入用户识别模块，并通过显示模块显示该用户的个人电子健康档案；用户选择体检项目，并佩戴好相应的检测附件；检测控制模块采集用户的生理信息，并把该信息发送到主板上进行分析和处理，将检 测结果通过显示模块进行显示，同时将检测结果上传到网络服务器存入个人电子健康档 案；医疗专家对上传到网络服务器的检测结果进行分析，并制作电子健康报告； 将电子健康报告存入个人电子健康档案，同时发送给用户。
全文摘要
本发明是有关于一种自助健康体检系统及其应用该系统的健康体检方法，该系统包括终端体检机、无线传输模块和网络服务器，终端体检机包括主板、检测控制模块、检测附件、显示模块、用户识别模块和AC/DC电源模块。该方法包括用户识别并显示个人电子健康档案；选择体检项目并佩戴检测附件；采集信息、分析和处理，显示检测结果，同时将检测结果上传到网络服务器存入个人电子健康档案；制作电子健康报告；将电子健康报告存入个人电子健康档案，同时发送给用户。本发明电路集成度和测量精度更高，可与病人病历、专家意见建立连接，更利于日常随时检测使用，并实现了自助体检、电子病历、网络服务和医疗服务的合理整合。
文档编号G06F19/00GK102004853SQ20101054993
公开日2011年4月6日 申请日期2010年11月19日 优先权日2010年11月19日
发明者孟祥军, 王方立, 胡坤, 许云龙, 鲁宁 申请人:秦皇岛市康泰医学系统有限公司