一种多功能生命体征检测系统的制作方法

本实用新型涉及一种多功能生命体征检测系统，属于CFDA二类医疗监护仪器技术领域。

背景技术：

目前，在中国及世界其它各个国家，越来越多的人群受到各种长期及慢行疾病的困扰，如高血压、心脏心律不齐，冠心病，糖尿病等等。这些疾病增加了中风风险，导致糖尿病综合症的大量发生，并且，受到这种状况困扰的许多病人由于缺少意识或诊断困难没有得到适当的、及时的治疗。长期以来，由于缺少CFDA批准的移动医疗数据采集器，患者及医生很难对生命体征参数进行实时监测，以提供症状启示，避免严重影响身体健康及应急状况的处置；通过后台服务器对上传数据分析供医生及患者提供诊断，用药调整及生命体征的有效监控。

现实生活中，病人各项生命体征检测特别麻烦，浪费了大量的人力物力财力，例如，在医院病房和门诊，小小的体温计也有大学问。在病房中，每日护士巡回病房给每一位需要监测体温的患者 (例如发热患者)发体温计，让患者夹在腋下十分钟，到时间护士过来收取体温计，读取体温，然后记下体温数据。发热的患者需要每隔几小时，甚至每隔一小时测一次体温。在门诊，同样给患者发体温计，让患者夹在腋下十分钟，到时间护士将体温数据记录到门诊病历上，病历交给患者，然后患者继续候诊。可见单单体温管理这一项工作就已占据不少时间。

近年来，移动设备应用的操作界面变得越来越容易使用，计算能力越来越强大，因此不断涌现应用于健康领域的移动应用。然而，绝大部分这类应用只能称之为移动应用，而不是医疗器械级别的移动医疗数据采集器及App应用，意味着这些应用捕捉的数据只能作为来自于穿戴设备的初步判断，患者需要进一步接受CFDA批准的医疗器械检查方可获得相关的生命体征数据。

现有技术中，不能实现将多块芯片、电子元件、医学模组集成到一块PCB上；并且，需要特有的算法、医学数据库的支持，才能将电讯号转换成符合CFDA注册要求的医学数字讯号；另外，还需要解决彼此之间的信号干扰的问题，及如何将元器件有效地堆叠在一块小小的PCB上，并有效解决电池能耗的问题。上述问题在现有技术中都没有解决。

中国专利文献102016937A公开了装备有中央数据处理系统的多功能生命体征测量设备，用于测量用户生命数据比如体重、身高、体脂肪指标和血压的多功能设备。本设备包括用于支撑用户的平台，用于发出超声波束和接受反射束的设备，用于测量血压的设备，键盘和用于提供帮助信息和显示结果的显示器，还有支付工具。该设备还包括用于明确地识别用户的数字指纹读头，其与包括进/出结构内部数据处理装置一起连接到与设备相连得相同计算机或者连接到远程计算机以形成中央数据库，其可以同与设备相连原来计算机访问并且也能通过因特网从其它的外部计算机访问。但是，该专利方案实现检测功能单一，体积笨重不便携带。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种多功能生命体征检测系统；

术语解释：

1、ECG，心电图；

2、SpO2，血氧饱和度；

3、TC，总胆固醇。

本实用新型的技术方案为：

一种多功能生命体征检测系统，包括依次连接的多功能生命体征检测板、移动终端、云端服务器、所述数据处理中心。

所述多功能生命体征检测板用于检测人体生命体征数据，在所述移动终端显示人体生命体征数据，并将其实时发送至所述云端服务器；人体生命体征数据包括单导联心电图、血氧饱和度、心率、体温、体脂、化学功能指标，化学功能指标包括血糖、尿酸、总胆固醇等；

所述云端服务器接收到人体生命体征数据后，进行存储，并实时发送至所述数据处理中心；

所述数据处理中心对人体生命体征数据进行分析，给出分析结果，并反馈至所述移动终端进行显示。

用户通过多功能生命体征检测板进行医学测试，当进行测试时将数据发送到存储数据的云端服务器，将数据传输到呼叫中心或第三方，这些第三方希望收到测试结果通知，如有需要，呼叫中心可以联系个人以获得进一步的指示。

多功能生命体征检测板提供端到端的健康解决方案，用户通过多功能生命体征检测板上的传感器测量他/她的生命体征。测量的数据可以安全地传输到云端服务器进行存储和分析。订阅了其中一个服务选项的用户可以查看从后端检索的历史数据(通过使用移动终端上的专用App)，并在任何特定时刻趋向他的医疗测量。此外，数据可以根据用户的要求与第三方(呼叫中心，医生，家人等)分享。用户还可以使用门户网站或电话应用程序访问他的医疗数据。用户可以查看获得他们批准的其他用户的医疗数据，该批准可以在设备设置中进行配置。

根据本实用新型优选的，多功能生命体征检测板包括微控制器以及与所述微控制器连接的化学功能指标检测模块、体温检测模块、ECG检测模块、SpO2检测模块、通信模块。

所述微控制器用于数据及图像的处理；

所述化学功能指标检测模块用于测量化学功能指标，化学功能指标包括血糖、尿酸、总胆固醇；

所述体温检测模块用于测量皮肤温度，并发送至所述微控制器；

所述ECG检测模块用于获取心电图、心率；

所述SpO2检测模块用于测量血氧饱和度；

所述通信模块用于将测量的人体生命体征数据发送至所述移动终端。

根据本实用新型优选的，所述化学功能指标检测模块、所述体温检测模块分别通过串行接口与所述微控制器连接。

进一步优选的，所述体温检测模块分别通过I2C接口与所述微控制器连接。体温检测模块测得的皮肤温度通过I2C接口传输到微控制器，微控制器管理温度测量过程，并将皮肤温度转换成体温。

根据本实用新型优选的，所述微控制器的型号为STM32 ARM；

所述化学功能指标检测模块的型号为GUC-1 3IN1或Benecheck 3IN1 Plus；

通过集成复星诊断已获药监批准的GUC-1 3IN1仪器的模组通过电化学检测方法完成检测后，将测试结果在移动终端上显示，并上传云端服务器，在数据处理中心完成数据分析。

Benecheck 3IN1 Plus包括试纸条插入口、PCB、微处理控制器(ATMEL XMEGA32)。

所述体温检测模块为红外测温仪；

红外测温仪通过检测温度高于绝对零度的材料发射的红外能量来测量温度，该设计包括将红外 (IR)辐射聚焦到检测器的透镜，该检测器将能量转换为在被补偿环境温度变化之后可以用温度单位表示的电信号。电磁频谱测量的IR部分从0.7μm到20μm。IR温度计必须过滤IR信号并放大检测器输出。选择性光谱响应有助于避免大气水分，CO2和H2O的干扰。

所述ECG检测模块的型号为TI ADS1291；

所述SpO2检测模块的型号为LR-HK-A16；

所述通信模块为蓝牙传输模块，型号为Microchip BM71。

根据本实用新型优选的，所述化学功能指标检测模块包括血糖测量控制器、尿酸测量控制器、总胆固醇测量控制器，所述血糖测量控制器、所述尿酸测量控制器、所述总胆固醇测量控制器分别通过三线UART接口连接所述微控制器。三线UART接口接收来自微控制器的命令、设置，并将检测结果发送微控制器。

根据本实用新型优选的，所述ECG检测模块包括数据采样电路、数字信号处理电路、模拟前端ADS、储存电路、显示电路；

数据采样电路包括两个ECG电极片，用于提取的心电信号；数字信号处理电路包括带增益控制的高通滤波器、低通滤波器、限幅电路，提取的心电信号包含了各种噪音和干扰，并且心电信号本身具有较大的变异性，使得心电信号很容易被噪音淹没或者发生畸变，用于消除心电信号中的高频噪音以及过压保护；抑制各种干扰，准确地提取心电信号，为心电信号的进一步处理做好准备。如果信号输入信号电平低于0.5mV，微控制器可能会将增益提高2.5倍。储存电路、显示电路用于储存、显示处理后的心电信号和心率。

所述SpO2检测模块由光模块(LED和光电二极管)和AFE(模拟前端)模块组成。PG LED控制器稳定R/IR LED的强度，保持适当的LED电流。带有跨阻放大器和积分器的光电探测器准备用于数字化的PPG信号。

进一步优选的，所述移动终端为手机。医疗应用程序App安装在Android或iOS智能手机上。

本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型多功能生命体征检测系统可用于医院内或医院外环境中对人体的以下生命体征和指标进行监测：单导联心电图，血氧饱和度，心率，体温，体脂，血糖、尿酸、总胆固醇及其他化学指标。适用于因各种急慢性疾病而需要监测上述生命体征和指标的患者，以及希望更好地把握和管理身体状况的健康和亚健康人群。

3、用户只需要携带检测板与自己的手机，下载专用的手机应用程序(App)后，即可使用检测板随时、随地监测、记录、储存自己的生命体征数据，并可将数据传输分享给自己的医生、护工和家人。

4、本实用新型多功能生命体征检测板可充电反复使用，预期使用寿命至少为两年。

5、本实用新型多功能生命体征检测板及其配套应用程序是按照药监局医疗器械的标准来设计、按照医疗器械注册管理办法进行注册的设备，意味着医务人员可以用多功能生命体征检测板测得的数据作为诊断依据。例如，本实用新型的应用可大大缩短体温管理所需的时间，患者可以自行完成测量，数据自动传输到相关终端供医护人员进行分析。这一应用将大大减轻医护人员的工作量，提高病房和门诊工作效率。加上血氧饱和度、心电图、心率等指标的自助监测和自动数据传输，血糖，尿酸，总胆固醇的检测数据对于医疗工作效率的提升更是不可估量的。

附图说明

图1为本实用新型多功能生命体征检测系统的结构框图；

图2为本实用新型多功能生命体征检测板的结构框图；

图3为本实用新型ECG检测模块的电路图；

图4为本实用新型SpO2检测模块的结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例对本实用新型作进一步限定，但不限于此。

实施例1

一种多功能生命体征检测系统，如图1所示，包括依次连接的多功能生命体征检测板、移动终端、云端服务器、数据处理中心；

多功能生命体征检测板用于检测人体生命体征数据，在移动终端显示人体生命体征数据，并将其实时发送至云端服务器；人体生命体征数据包括单导联心电图、血氧饱和度、心率、体温、体脂、化学功能指标，化学功能指标包括血糖、尿酸、总胆固醇等；云端服务器接收到人体生命体征数据后，进行存储，并实时发送至所述数据处理中心；数据处理中心对人体生命体征数据进行分析，给出分析结果，并反馈至所述移动终端进行显示。

用户通过多功能生命体征检测板进行医学测试，当进行测试时将数据发送到存储数据的云端服务器，将数据传输到呼叫中心或第三方，这些第三方希望收到测试结果通知，如有需要，呼叫中心可以联系个人以获得进一步的指示。

多功能生命体征检测板提供端到端的健康解决方案，用户通过多功能生命体征检测板上的传感器测量他/她的生命体征。测量的数据可以安全地传输到云端服务器进行存储和分析。订阅了其中一个服务选项的用户可以查看从后端检索的历史数据(通过使用移动终端上的专用App)，并在任何特定时刻趋向他的医疗测量。此外，数据可以根据用户的要求与第三方(呼叫中心，医生，家人等)分享。用户还可以使用门户网站或电话应用程序访问他的医疗数据。用户可以查看获得他们批准的其他用户的医疗数据，该批准可以在设备设置中进行配置。

实施例2

根据实施例1所述的一种多功能生命体征检测系统，其区别在于，如图2所示，多功能生命体征检测板包括微控制器以及与所述微控制器连接的化学功能指标检测模块、体温检测模块、ECG检测模块、SpO2检测模块、通信模块；

微控制器用于数据及图像的处理；化学功能指标检测模块用于测量化学功能指标，化学功能指标包括血糖、尿酸、总胆固醇；体温检测模块用于测量皮肤温度，并发送至所述微控制器；ECG检测模块用于获取心电图、心率；SpO2检测模块用于测量血氧饱和度；通信模块用于将测量的人体生命体征数据发送至所述移动终端。

化学功能指标检测模块、体温检测模块分别通过串行接口与所述微控制器连接。体温检测模块分别通过I2C接口与所述微控制器连接。体温检测模块测得的皮肤温度通过I2C接口传输到微控制器，微控制器管理温度测量过程，并将皮肤温度转换成体温。

实施例3

根据实施例2所述的一种多功能生命体征检测系统，其区别在于，

微控制器的型号为STM32 ARM；

化学功能指标检测模块的型号为GUC-1 3IN1或Benecheck 3IN1 Plus；通过集成复星诊断已获药监批准的GUC-1 3IN1仪器的模组通过电化学检测方法完成检测后，将测试结果在移动终端上显示，并上传云端服务器，在数据处理中心完成数据分析。Benecheck 3IN1 Plus包括试纸条插入口、PCB、微处理控制器(ATMEL XMEGA32)。化学功能指标检测模块包括血糖测量控制器、尿酸测量控制器、总胆固醇测量控制器，所述血糖测量控制器、所述尿酸测量控制器、所述总胆固醇测量控制器分别通过三线UART接口连接所述微控制器。三线UART接口接收来自微控制器的命令、设置，并将检测结果发送微控制器。

体温检测模块为红外测温仪；红外测温仪通过检测温度高于绝对零度的材料发射的红外能量来测量温度，该设计包括将红外(IR)辐射聚焦到检测器的透镜，该检测器将能量转换为在被补偿环境温度变化之后可以用温度单位表示的电信号。电磁频谱测量的IR部分从0.7μm到20μm。IR 温度计必须过滤IR信号并放大检测器输出。选择性光谱响应有助于避免大气水分，CO2和H2O的干扰。

ECG检测模块的型号为TI ADS1291；如图3所示，包括数据采样电路、数字信号处理电路、模拟前端ADS、储存电路、显示电路；

数据采样电路包括两个ECG电极片，用于提取的心电信号；数字信号处理电路包括带增益控制的高通滤波器、低通滤波器、限幅电路，提取的心电信号包含了各种噪音和干扰，并且心电信号本身具有较大的变异性，使得心电信号很容易被噪音淹没或者发生畸变，用于消除心电信号中的高频噪音以及过压保护；抑制各种干扰，准确地提取心电信号，为心电信号的进一步处理做好准备。如果信号输入信号电平低于0.5mV，微控制器可能会将增益提高2.5倍。储存电路、显示电路用于储存、显示处理后的心电信号和心率。ECG检测模块主要由底层硬件驱动程序及上层与功能相关的主控程序和各功能子程序组成。

SpO2检测模块的型号为LR-HK-A16。

所述通信模块为蓝牙传输模块，型号为Microchip BM71。

移动终端为手机。医疗应用程序App安装在Android或iOS智能手机上。

本实用新型经过大量实验验证，可实现检测范围及预期准确性如表1所示：

表1

从技术层面来看，本实用新型多功能生命体征检测板集成了最尖端、最可靠的心电图、心率、体温和血氧饱和度监测技术及药监批准的化学功能检测模组。

另外，为获得未来创新医疗仪器的批文，申请人聘请了专业人员对本实用新型进行了深入的临床评估。评估过程中，将本实用新型与市场现有5种具有可比性(即具有临床、技术和生物可比性) 的监测设备进行对比：对比结果如表2所示：

表2

从表2可以看出，只有本实用新型能够一台设备监测多个指标。中国企业实用新型的医疗手机，穿戴设备在精准度上仍有差距，如红鸟医疗手机，均未通过药监检测。

评估过程中，采集了这些设备生产厂家发表的临床数据，以及来自相关文献的临床数据。评估发现，这一类监测记录仪安全、准确、有效，可居家使用，让边远地区人群得到更好的监护。