一种基于网络的危重病人实时监控系统的制作方法

一种基于网络的危重病人实时监控系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于网络的危重病人实时监控系统，具体包括：病房监护模块、信息传输模块和监护控制模块。病房监护模块主要包括多生理参数采集器和信号接收器；信息传输模块主要包括信号传送器、路由器、继电器和处理器，并构成基于树形和星形的混合传感网络；监护控制模块主要包括中央监控计算机、医护机、家属机和继电器。所述多生理参数采集器，用于采集病人的生命特征(血压、心率、血氧饱和度和体温)，所述基于树形和星形无线混合传感网络，将多生理参数采集器采集的生理数据传输至监护控制模块的中央监控计算机。本发明目的是提供一种新型的基于网络的危重病人实时监控系统，设计简单、易于实现、便于携带、可扩展性强，且成本相对较低。
【专利说明】—种基于网络的危重病人实时监控系统
【技术领域】
[0001]本发明属于医疗领域，尤其涉及一种基于网络的危重病人实时监控系统。
【背景技术】
[0002]重症监护治疗室(Intens ive care Unit, ICU)是集中各有关专业的知识和技术，先进的监测和治疗设备，对重症病人的生理功能进行严密监测和及时有效治疗的专门单位。危重病的监护与治疗是近年来兴起的一门临床学科，是社会现代化和医学科学发展的必然趋势。ICU的监护水平如何，设备是否先进，已成为衡量一个医院水平的重要标志。我国的ICU起步较晚，开始于80年代初期，目前国内ICU主要集中在少数权威医院，其所能接纳的病人数量极度受限，而那些准危重病人同样需要监控。因此如何利用现代信息技术拓展ICU的病人监控范围，对全院有潜在危险的准危重病人实施广泛和密切的生命体征监测，并据此进行判断和治疗，将危重疾病状态控制在萌芽之中具有重大意义。
[0003]病人的血压、心率、体温和血氧(Sa02)是其重要生命体征，通常可采用多参数监护仪上对它们分别进行测量。目前市场上相应的产品存在结构复杂、价格昂贵、不宜携带等缺点，只能在特定的病房中使用，而且有线的传输方式不仅限制了病人的运动，还增加了院内感染发生率和病房混乱。无线监护可采用无线方式传送病人的生理信号，从而减少病房内反复应用的导线数量，使病人感觉自然舒适。此外，病人的生理信号还可通过无线网络传送到医生办公室，甚至通过GSM方式经iPad在异地城市进行动态查看，更加方便地掌握病人的信息。随着生物医学传感器的微型化、信息处理和无线数据传输技术的快速发展和普及，无线医疗监护技术会逐渐成为热点。
[0004]目前病人生理参数无线监测的解决方案，多采用Wif1、GPRS、3G、ZigBee或蓝牙等无线传输方案对病人单一的生理参数进行监测，或者通过多个无线生理参数监测功能模块完成病人多生理参数的监测。整个系统设计复杂、价格昂贵、扩展性差、便携性差，很难进一步应用在医院大量的准危重病人身上，大多还处于概念和理论研究阶段。

【发明内容】

[0005]发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种新型的基于网络的危重病人实时监控系统，设计简单、易于实现、便于携带、可扩展性强，且成本相对较低。
[0006]本发明实施例是这样实现的，一种基于网络的危重病人实时监控系统，具体包括:病房监护模块、信息传输模块和监护控制模块。病房监护模块主要包括多生理参数采集器和信号接收器；信息传输模块主要包括信号传送器、路由器、继电器和处理器，并构成基于树形的混合传感网络；监护控制模块主要包括中央监控计算机、医护机、家属机和继电器。所述多生理参数采集器，用于采集病人的生命特征(血压、心率、血氧饱和度和体温)，所述基于树形的无线混合传感网络，将多生理参数采集器采集的生理数据传输至监护控制模块的中央监控计算机。
[0007]所述基于树形的混合传感网络包括一个Zigbee树形网络子系统；所述Zigbee树形网络系统包括一个处理器、若干个路由器以及若干个信号传送器，所述处理器负责建立一个Zigbee树形网络并维护此网络信息，所述路由器，用于维护节点路由表，并负责转发网络中的数据，所述信号传送器负责与病房监护模块的信号接收器进行信息互传；所述信号接收器将多生理参数采集器采集的生理数据进行汇总，并将收集汇总的病人生理数据转发至信号传送器，再经由路由器发送至处理器，所述处理器以USB通信方式传输给监护控制模块的中央监控计算机。
[0008]所述Zigbee树形网络子系统的传送器、路由器和处理器均为无线Zigbee射频收发器，包括微控制器模块、Zigbee射频前端模块和射频功放模块。
[0009]所述病房监护模块的多生理参数采集器和信号接收器均为点对点无线射频收发器，包括微控制器模块、点对点射频前端模块和射频功放模块。
[0010]所述多生理参数采集器包括:压力传感器和充气泵，用于测量病人心率与血压；红外光电传感器，用于测量病人血氧饱和度；热敏电阻，用于测量病人体温；生理信号处理器，用于处理采集的生理参数信息。
[0011]所述压力传感器、充气泵、红外光电传感器、热敏电阻和生理信号处理器集成在一起，佩戴在病人手臂上；所述红外光感传感器制作成夹子，夹在病人的手指上，所述红外光感传感器的信号输出与生理信号处理器连接。
[0012]所述生理信号处理器集成了生理信号处理电路和点对点无线射频收发器。
[0013]优选地，所述监护控制模块还包括家属机和医护机，通过串口与所述监护控制模块的中央监控计算机相连接，病人家属和医护人员可以通过家属机和医护机及时查询到病人最新的生理信息。
[0014]优选地，所述路由器、处理器和中央监控计算机都与继电器相连接，最大程度的对上述设备进行继电保护。
[0015]本发明提供一种基于网络的危重病人实时监控系统将点对点树形拓扑Zigbee无线网络结合，很好地扩展了网络容量，即在Zigbee树形网络的终端节点处通过点对点通信方式扩展了多个无线传感节点由于点对点通信成本是所有无线通信中最低的一种，因此在同等网络容量下，合网络的成本要比Zigbee树形网络或者网状网络的成本更低，同时避免了无线传感节点Zigbee协议网络层的二次开发，大大缩短了开发周期；此外，由于网络子系统可以将多个无线传感节点的信息汇总打包并一起发送到Zigbee树形网络中，相比传统的每种生理参数模块均需带有一个Zigbee传感节点组成的树形网络，其传输效率明显提高，进而使得医院能够及时对危重病人的生命体征进行及时监控并尽早干预，从而大大减少医疗事故、提高病人生存率、减轻护士和医生劳动负担。
【专利附图】

【附图说明】
[0016]图1为本发明一种基于网络的危重病人实时监控系统的结构不意图；
[0017]图2为本发明的中多生理参数采集器的结构示意图；
[0018]图3为本发明的中Zigbee树形网络子系统的各节点的结构组成示意图。
【具体实施方式】
[0019]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0020]下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
[0021]如图1所示，一种基于网络的危重病人实时监控系统，具体包括:病房监护模块1、信息传输模块2和监护控制模块3。病房监护模块I主要包括多生理参数采集器11和信号接收器12 ;信息传输模块2主要包括信号传送器21、路由器22、继电器24和处理器23，并构成基于树形的混合传感网络4 ;监护控制模块3主要包括中央监控计算机31、医护机32、家属机33和继电器34。所述多生理参数采集器11，用于采集病人的生命特征(血压、心率、血氧饱和度和体温)，所述基于树形的无线混合传感网络4，将多生理参数采集器11采集的生理数据传输至监护控制模块3的中央监控计算机31。
[0022]基于树形的混合传感网4包括一个Zigbee树形网络子系统。基于Zigbee树形网络子系统由信号传送器21、路由器22、和处理器23组成。病房监护模块I实现单个病房内多个病人生理信息的采集和汇总。信号接收器12将多生理参数采集器11采集到的数据进行接收并汇总。处理器23负责建立一个Zigbee树形网络并维护此网络信息，路由器22维护节点路由表，并负责转发网络中的数据，信号传送器21则通过串口连接与基于点对点无信号接收器12进行信息互传。其工作方式为，信号传送器21收集汇总同一病房内多个从信号接收器12采集到的生理数据，经过串口将信息直接转发至基于Zigbee的树形网络系统4的处理器23，然后经由多个路由器22发送至远端的处理器23。处理器23将收集到的各个病房病人的生理信息以USB通信方式传输给监护控制模块3的中央监控计算机31，从而实现传感数据的远程传输。
[0023]监护控制模块3的中央监控计算机31完成所有病人信息收集、服务器管理、动态显示、自动告警、传输至医院局域网或手持系统等功能。另外，每个医生也可以通过医护机32随时查看每个病人的生理信息，病人家属也可通过家属机33及时查看病人最新的生理信息。
[0024]如图2所示，多生理参数采集器11主要包括测量病人心率与血压的压力传感器112和充气泵113、测量病人体温的热敏电阻114、测量病人血氧饱和度的红外光电收发器115和生理信号处理器111等模块，。其中气压传感器112、充气泵113、热敏电阻114和信号处理器111集成在一起，制作成腕式佩带在病人手臂上；红外光电收发器115制作成夹子安装于病人手指上，其信号输出与生理信号处理器111连接。
[0025]其中，生理信号处理器111要包括微控制器1111、滤波放大1112、电源1113等模块，其中滤波放大1112模块对上述气压传感器112、红外光电收发器115与热敏电阻114输出相关的生理信号进行处理，微控制器1111对其进行模数转换、校准等数字处理，之后通过信号接收器12无线发送出去。
[0026]如图3所示，信号传送器21、路由器22、处理器23均为无线Zigbee射频收发器，主要包括微控制器模块1111、Zigbee射频前端模块44、射频功放模块45。
[0027]监护控制模块3的中央监控计算机31完成所有病人信息收集、服务器管理、动态显示、自动告警、传输至医院局域网或手持系统等功能。另外，每个医生也可以通过医护机32随时查看每个病人的生理信息，病人家属也可通过家属机33及时查看病人最新的生理信息。[0028]本实施例中，微控制器1111为ST公司基于Cortex_M3的STM32F103，内部集成了USB、串口、ADC等多种外设；Zigbee射频前端44为TI公司兼IEEE802.15.4 / Zigbee协议的CC2520 ;射频功放45为TI公司的CC2591 ;红外光电收发器115为迈瑞公司手指端血氧指夹ND78108494，气压传感器为Motorola的MPX53GP，热敏电阻114位标准的PT100，供电电源为3.6v可充电锂电池2200mAh，品牌是HL ;监护控制模块的计算机监控软件采用VC#开发；病人信息数据库采用SQL Server建立。整个系统监控病人的数量可达10000，基于点对点树形子系统节点在开阔地上的传输距离分别可达100m、500m以上。在工程安装实施中，处理器23、家属机33与监护控制模块的中央监控计算机31连接，位于护士站；医护机32安装在医生办公室，可安装具有网卡的电脑，以方便医生对中央监控计算机31的数据库进行访问；各个路由节点位于医院病房走廊上；各个信号传送器21通过串口与信号接收器12连接并封装在一起，位于各病房门口 ；多生理参数采集器11佩戴在危重病人的手腕上。
[0029]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种基于网络的危重病人实时监控系统，具体包括:病房监护模块、信息传输模块和监护控制模块。病房监护模块主要包括多生理参数采集器和信号接收器；信息传输模块主要包括信号传送器、路由器、继电器和处理器，并构成基于树形的混合传感网络；监护控制模块主要包括中央监控计算机、医护机、家属机和继电器，所述多生理参数采集器，用于采集病人的生命特征；所述基于树形的无线混合传感网络，将多生理参数采集器采集的生理数据传输至监护控制模块的中央监控计算机。
2.如权利要求1所述的基于网络的危重病人实时监控系统，其特征在于:所述基于树形的混合传感网络包括一个Zigbee树形网络子系统；所述Zigbee树形网络系统包括一个处理器、若干个路由器以及若干个信号传送器，所述处理器负责建立一个Zigbee树形网络并维护此网络信息，所述路由器，用于维护节点路由表，并负责转发网络中的数据，所述信号传送器负责与病房监护模块的信号接收器进行信息互传；所述信号接收器将多生理参数采集器采集的生理数据进行汇总，并将收集汇总的病人生理数据转发至信号传送器，再经由路由器发送至处理器，所述处理器以USB通信方式传输给监护控制模块的中央监控计算机。
3.如权利要求2所述的基于网络的危重病人实时监控系统，其特征在于:所述Zigbee树形网络子系统的传送器、路由器和处理器均为无线Zigbee射频收发器，包括微控制器模块、Zigbee射频前端模块和射频功放模块。
4.如权利要求2所述的基于网络的危重病人实时监控系统，其特征在于:所述病房监护模块的多生理参数采集器和信号接收器均为点对点无线射频收发器，包括微控制器模块、点对点射频前端模块和射频功放模块。
5.如权利要求1或2所述的基于网络的危重病人实时监控系统，其特征在于:所述多生理参数采集器包括:压力传感器和充气泵，用于测量病人心率与血压；红外光电传感器，用于测量病人血氧饱和度；热敏电阻，用于测量病人体温；生理信号处理器，用于处理采集的生理参数信息。
6.如权利要求5所述的基于网络的危重病人实时监控系统，其特征在于:所述压力传感器、充气泵、红外光电传感器、热敏电阻和生理信号处理器集成在一起，佩戴在病人手臂上；所述红外光感传感器制作成夹子，夹在病人的手指上，所述红外光感传感器的信号输出与生理信号处理器连接。
7.如权利要求5所述的基于网络的危重病人实时监控系统，其特征在于:所述生理信号处理器集成了生理信号处理电路和点对点无线射频收发器。
8.如权利要I所述的基于网络的危重病人实时监控系统，其特征在于:所述监护控制模块还包括家属机和医护机，通过串口与所述监护控制模块的中央监控计算机相连接。
9.如权利要求1所述的基于网络的危重病人实时监控系统，其特征在于所述路由器、处理器和中央监控计算机都与继电器相连接。
【文档编号】H04L29/08GK103873579SQ201410109031
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年3月24日 优先权日:2014年3月24日
【发明者】徐宝伟 申请人:徐宝伟