一种远程医疗系统

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一种远程医疗系统\n技术领域\n[0001] 本实用新型涉及传感器技术领域和医疗技术领域，尤其涉及一种利用多种检测人体生理参数的传感器和远程视听系统对用户进行远程医疗的系统。\n背景技术\n[0002] 优质医疗资源的紧缺和医患之间信息不对称导致的“看病难，看病贵”在中国是个长期以来的问题。一方面民众因工作繁忙或对医院有畏惧情绪而平时很少去医院，从而缺少日常的对身体健康的监测；另一方面民众一旦生病，出于对健康的担忧，往往倾向于去好的医疗机构，造成优质医疗资源紧缺而普通医疗资源闲置的境况。同时，还由于普通民众往往对医疗用的生理参数等医疗信息不甚了解，以及医疗制度的关系，导致即使治疗小病的费用也居高不下的困境。\n[0003] 为了解决上述问题，根据美国上个世纪50年代诞生的远程医疗（Telemedicine）技术，国内出现了许多利用现代通信技术对用户进行远程医疗的系统。如白净、张永红在其\n2000年的著作《远程医疗概论》中，分别阐述了许多远程医疗系统，比如利用远程视频技术对用户进行基于外观、行为、和交互式问答的专家会诊系统；又比如利用传感器对人类生理参数进行监测的监护系统；另比如通过交互式电脑系统进行远程医疗教育的系统等。这些理论在实践中也得到了不同程度的实现。\n[0004] 上面的这几类系统，功能都比较单一，要么单纯利用远程视听系统进行会诊，要么单纯利用传感器进行监护，缺乏综合的运用。为了解决这个问题，出现了许多综合性的医疗系统。\n[0005] 例如在申请号为：CN02138893.8的专利中，公开了一种具有血压传感器、体温传感器、脉搏传感器、心肺声波传感器、心电脉冲传感器、望诊摄影头的家庭多媒体医疗诊断仪和GPS导航医疗服务车作为人体生理信息采集、模数转换、信息处理与传输的现场终端，以及值班医生调度管理系统、病案管理系统、客户管理系统、专家诊断医疗系统、中心药房药品管理系统、电子划价与收费管理系统、医院GIS与GPS监控导航系统等家庭远程医疗管理系统软件作为后端支持的技术方案。\n[0006] 又例如在公开号为：US2009/0240524A1的专利中，公开了一种基于社区的健康亭和远程医疗系统的技术方案，通过集成了多种传感器、视听系统等作为现场终端的健康亭，与远程医生系统进行交互，从而完成诸如远程的诊断、开处方、配送药物等远程医疗功能。\n[0007] 然而现有的综合性的远程医疗系统中，都是直接而简单的将多种生理参数传感器、摄像头、话筒耳麦等外界信息采集设备按照各自的规格标准进行连接，由于不同于没有规格要求的单纯利用生物电、压力或温度的传感器如血压、心电、体温传感器，生化检测类传感器如血糖、血常规、尿常规、肝功、两对半这类传感器需要通过药剂或试纸才能进行检测，国家对这类检测仪器有严格的卫生检验标准的规定，这就导致综合性的远程医疗系统现场终端的器件规格大小不一，物料管理复杂，难以进行大规模采购和生产，硬件升级时空间安排不便，若系统现场终端出问题，维修排查的时候还得备好各种不同规格的替换件，维护不便。同时现有技术的故障隔离程度不高，多种传感器与其他功能模块往往都集成到同一个电路中，某一个模块出问题，整个电路都得更换；不同的模块通常由同一个电源模块供电，从电源端到接地端由于每个模块的阻值不同，当现场终端附近遭遇雷雨天气，导致市电线路电压过高时，阻值最小的模块很容易形成过流电流从而导致电源模块损坏，此时其他完好的模块也将无法工作；各医疗用传感器外围电路之间存在电磁干扰，严重影响各传感器的灵敏度。\n实用新型内容\n[0008] 针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种模块化的规格统一的易于维护和升级的远程医疗系统。\n[0009] 本实用新型的目的通过以下技术方案完成：\n[0010] 一种远程医疗系统，包括至少部分的用于现场检测人体生理参数和信息交互的健康舱、至少部分的用于数据存储和计算的服务器、至少部分的用于远程诊断的后端应用，其特征在于：所述健康舱包括至少两个至少部分的用于完成系统功能的独立功能单元，不同独立功能单元由规格统一的硬件框架进行封装。\n[0011] 进一步的，所述独立功能单元包括至少部分的用于连接市电及对独立功能单元供电的电源、和功能模块。每个独立模块自带直接连接市电的电源，分散式供电，可以防止共用一个电源时遇到异常电压如雷击等，因某个模块耐电压性低导致该共用电源损害，从而使整个系统无法工作的情况。\n[0012] 又进一步的，所述独立功能单元为测量单元，该测量单元的功能模块包括至少部分的用于接收传感器传来的检测信号，处理后得到检测数据，并向其他独立功能单元发送该检测数据的传感器外围电路。对测量单元按独立功能单元进行统一化处理，方便规模化生产、功能升级和故障维修。\n[0013] 另进一步的，所述测量单元的功能模块还包括至少部分的用于传感器和传感器外围电路之间电气隔离的隔离电路。将传感器和传感器外围电路进行电气隔离，进一步提高了健康舱的故障隔离程度，同时能够防止直接接触传感器的用户被电路电流击中。\n[0014] 再进一步的，所述独立功能单元为通信控制单元，该通信控制单元的功能模块包括至少部分的用于处理独立功能单元间信息交换的通信控制电路。对通信控制单元按独立功能单元进行统一化处理，方便规模化生产、功能升级和故障维修。\n[0015] 还进一步的，所述独立功能单元为工控单元，该工控单元的功能模块包括至少部分的用于对独立功能单元进行工业流程控制，并与服务器进行通信的工控主板。对工控单元按独立功能单元进行统一化处理，方便规模化生产、功能升级和故障维修。\n[0016] 进一步的，所述健康舱包括至少一个测量单元、至少一个通信控制单元、至少一个工控单元和至少一个外设，检测数据由测量单元发送到通信控制单元，再由通信控制单元发送到工控单元，最后由工控单元发送到服务器；用户通过外设向工控单元输入控制命令，工控单元再通过通信控制单元对测量单元进行工业流程控制，最后通过外设输出检测结果。由于不同测量单元的通信接口协议可能不同，检测数据通过通信控制单元集中处理与转发，方便系统进行整体控制；工控单元作为整个健康舱内部的工业流程控制中心，方便系统进行整体控制。\n[0017] 又进一步的，测量单元与通信控制单元之间的连接方式为自愈环连接方式。测量单元与通信控制单元之间的检测数据传输与接收的连接方式为自愈环连接方式，有效保证了检测数据的相互备份和通信链路的备份，防止某条通信链路断开时连接到该断开通信链路的测量单元无法工作。\n[0018] 另进一步的，所述硬件框架还用于电磁屏蔽。硬件框架具有电磁屏蔽功能，能够防止电子元件之间的电磁干扰，从而保证封装在该硬件框架之内的电子元件的正常工作。\n[0019] 再进一步的，所述健康舱现场检测的人体生理数据包括血压、血氧、心电图、体温、呼吸、脉搏、血常规、尿常规、B型超声波数据、远红外非致冷热像检测数据、超声波身高检测数据、体重、血糖、血脂、末梢血液循环的某一种或几种。多种人体生理参数的测量便于当前用户自己或后端应用的专家医生准确判断当前用户的健康情况。\n[0020] 还进一步的，所述服务器包括云计算服务器。通过云计算技术能够有效降低远程医疗系统厂商的工业成本。\n[0021] 本实用新型的有益效果在于：\n[0022] 本实用新型通过将健康舱内部不同的功能模块由规格统一的硬件框架进行封装，并且每个功能模块配上连接市电的电源，由此形成外部硬件框架统一，内部具有功能模块和电源的独立功能单元。由多个这样的独立功能单元组成健康舱的内部结构，具有规格统一方便工业化生产，分散式供电防止电源整体瘫痪的特点；又通过使测量单元具有隔离电路，测量单元与通信控制单元通过自愈环进行通信，进一步提高了系统的故障隔离程度，防止用户被电路电流击中，有效保障了健康舱在恶劣环境下的生存能力；另通过使硬件框架具有电磁屏蔽功能，有效减少电子元件间的电磁干扰；再通过多生理参数的检测，提高了诊断的准确性；还通过云计算技术有效的降低了远程医疗系统厂商的工业成本。\n附图说明\n[0023] 图1为本实用新型一个实施例的远程医疗系统总体硬件连接示意图；\n[0024] 图2为本实用新型一个实施例的独立功能单元的结构模块示意图；\n[0025] 图3为本实用新型一个实施例的测量单元的结构模块示意图；\n[0026] 图4为本实用新型一个实施例的通信控制单元的结构模块示意图；\n[0027] 图5为本实用新型一个实施例的工控单元的结构模块示意图；\n[0028] 图6为本实用新型一个实施例的健康舱内部各独立功能单元与外设结构示意图。\n[0029] 附图标记说明如下：1-1健康舱；1-2服务器；1-3后端应用。\n具体实施方式\n[0030] 本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。\n[0031] 本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。本说明书中对替代方案的描述是对等同技术特征的描述，不得视为对公众的捐献。\n[0032] 本说明书（包括任何权利要求、摘要和附图）中用语若同时具有一般含义与本领域特有含义，如无特殊说明，均定义为本领域特有含义。\n[0033] 如图1所示，为本实用新型的一个实施例，一种远程医疗系统，由健康舱、服务器、后端应用构成，健康舱与服务器经通信网络如ADSL或光纤或3G/LTE等相连接，后端应用与服务器经通信网络相连接；健康舱由集成有多种人体生理参数传感器和远程视听系统以及其他业务流程如身份认证、付款支付、配药销售等所需部件组成；服务器由用于构建数据库和信息中转中心的服务器集群组成，在本实用新型的一个实施例中，服务器也可以是由云计算服务商提供的虚拟服务器，由云计算服务商提供虚拟服务器作为服务器，可以节省机房维护和服务器硬件的成本；后端应用包括专家医生、卫生行政、医保网络、银行网络等。\n一次完整的工作过程为，用户在健康舱处进行身份认证之后，在服务器中建立病历，选择将要进行的服务，付款支付后后开始利用多种传感器进行生理参数的检测，将检测结果借由服务器的信息中转发送到远程的后端应用的专家医生处，同时与远程的专家医生通过远程视听系统进行基于外观和提问的诊断；远程专家医生根据接受到的生理参数检测数据和通过远程视听系统掌握的情况，做出其专业判断，做出建议或开出处方；用户得到建议或处方后，既可以通过健康舱的配药销售系统买药，也可以直接到药店买药。上述健康舱现场检测的人体生理数据包括血压、血氧、心电图、体温、呼吸、脉搏、血常规、尿常规、B型超声波数据、远红外非致冷热像检测数据、超声波身高检测数据、体重、血糖、血脂、末梢血液循环的某一种或几种。多种人体生理参数的测量便于当前用户自己或后端应用的专家医生准确判断当前用户的健康情况。\n[0034] 如图2所示，为本实用新型一个实施例独立功能单元的结构模块。该独立功能单元包括功能模块，和直接连接市电并为功能模块供电的电源。该功能模块和电源被规格统一的硬件框架所封装。由于现有技术中的类似健康舱的远程医疗系统的现场终端，其内部的各个部件大小规格不一，导致物料管理困难，难以大规模采购和生产，日后升级和故障维修都不方便，因此用统一规格的硬件框架进行封装之后，物料管理、日后升级和故障维修都很简单。由于生化检测类传感器对试剂量或检测空间等有硬性规定，和没有硬性规定的血压、心跳等传感器所要求的规格不同，同时健康舱中其他的功能模块，如通信控制模块、工控主板其规格大小也不一致，因此将这些不同的独立功能单元的硬件框架规格统一到适合健康舱内径的大小。该硬件框架可以是多种空间结构，比如正方体，长方体，圆柱体，椭圆体等。根据本实用新型一个硬件框架的实施例，该硬件框架为具有六个面的长方体结构，六个面中有一面安装有对外接口和电源口，其长430mm，宽200mm，高45mm。其他规格可以按健康舱内径大小以本领域公知技术制定。\n[0035] 由于现有技术中各功能模块的电子元件之间的电磁干扰严重，极大的影响了各个功能模块的工作。因此本实用新型还让上述硬件框架具有电磁屏蔽的作用，以防止电磁干扰，保障各电子元件的正常工作。使硬件框架具有电磁屏蔽作用的一个实施例是该硬件框架全采用金属材质制成封闭长方体金属壳；又一个实施例是该硬件框架同样制成长方体金属壳，不过每一面都是未封闭的网格状金属片制成，便于减少重量和成本；另一个实施例是该硬件框架用工程塑料制成长方体塑料壳，在该塑料壳外部或内部缠绕铜丝，进一步减少了重量和成本；再一个实施例是在该硬件框架的长方体塑料壳镀上金属镀层；还一个实施例是在该硬件框架的长方体塑料壳上涂上防电磁的化学涂层。\n[0036] 根据本实用新型的一个实施例，每个独立功能单元自带一个连接市电的电源，用于给该独立功能单元中的功能模块供电。现有技术中存在这么一种技术偏见，认为一个系统就应该只有一个总的电源，通过增加稳压器来对抗异常电压等情况。而健康舱作为本实用新型的远程医疗系统的现场终端，除了可能布置在城市小区露天广场中，还有可能布置在农村或山区或游牧民聚居区，故对系统有很高的稳健性要求，比如能够对抗雷雨天气、能够一个部件出问题尽量不影响其他部件的使用等。现实中，因为传感器电路有的比较简单整体阻值较低，而通信控制模块和工控主板因器件较多整体阻值较高，故往往传感器电路更容易被高压损坏。因此采用每个独立功能单元自带电源，分散供电的技术方案，可以有效保证一个独立功能单元因其自身整体阻值过小而烧坏电源时不会影响其他独立功能单元的正常工作。所述市电，还包括当健康舱布置在山区或游牧民聚居区时可能用到的风电或太阳能电池。\n[0037] 如图3所示，本实用新型一个实施例的测量单元，该测量单元由电源、传感器外围电路、隔离电路组成；电源连接市电，用于对测量单元供电；传感器外围电路通过隔离电路连接到外部相配套的传感器，用于接收并处理传感器传来的检测信号，得到检测数据，将检测数据发送到通信控制单元或其他测量单元；隔离电路接收传感器传来的检测信号，并将该检测信号发送到传感器外围电路，用于传感器与传感器外围电路之间的电气隔离。所述传感器包括用于检测血压、血氧、心电图、体温、呼吸、脉搏、血常规、尿常规、B型超声波数据、远红外非致冷热像检测数据、超声波身高检测数据、体重、血糖、血脂、末梢血液循环的传感器的一种或几种。一种传感器对应一种传感器外围电路，具体的传感器外围电路根据传感器使用说明书中的要求进行连接。根据本实用新型的一个实施例，该传感器为检测血压的压力传感器，该传感器外围电路则为计算压力信号得到血压数据的电路；该压力传感器通过固定腕带固定在用户手腕上，压力传感器将检测到的压力信号经过隔离电路的隔离后实时传回传感器外围电路，传感器外围电路根据压力信号进行相关运算得到血压数据，该血压数据最后被传感器外围电路发送到通信控制单元或其他测量单元。\n[0038] 该隔离电路可以是传统的变压器隔离电路，也可以是光耦型隔离芯片或电容隔离芯片或磁隔离芯片。根据本实用新型的一个实施例，该隔离电路采用Optek公司的3C92光耦型隔离芯片，或德州仪器公司的ISO7520电容型隔离芯片。具体的外围电路按照芯片说明书中要求的电路进行连接。\n[0039] 根据本实用新型的又一个实施例，测量单元还可再增加一个隔离电路，用于传感器外围电路与其他独立功能单元之间通信的电气隔离，具有减少信号噪音，进一步提高故障隔离程度的作用。\n[0040] 如图4所示，为本实用新型一个实施例的通信控制单元，该通信控制单元由电源和至少部分的用于处理独立功能单元间信息交换的通信控制电路组成。该通信控制电路按照本领域公知技术进行连接即可。对通信控制单元按独立功能单元进行统一化处理，方便规模化生产、功能升级和故障维修。\n[0041] 如图5所示，为本实用新型的一个实施例工控单元，该工控单元由电源和至少部分的用于对独立功能单元进行工业流程控制，并与服务器进行通信的工控主板组成。该工控主板按照本领域公知技术进行连接即可。对工控单元按独立功能单元进行统一化处理，方便规模化生产、功能升级和故障维修。\n[0042] 如图6所示，为本实用新型的一个实施例健康舱，该健康舱由多个测量单元、一个通信控制单元、一个工控单元和多个外设组成；检测数据由测量单元发送到通信控制单元，再由通信控制单元发送到工控单元，最后由工控单元发送到服务器；用户通过外设向工控单元输入控制命令，工控单元再通过通信控制单元对测量单元进行工业流程控制，最后通过外设输出检测结果。第一外设至第N外设可以是鼠标、键盘、触摸屏、摄像头、话筒、轨迹球、打印机、音响、显示器、硬盘等公知的输入输出设备。由于不同测量单元的通信接口协议可能不同，检测数据通过通信控制单元集中处理与转发，方便系统进行整体控制；工控单元作为整个健康舱内部的工业流程控制中心，方便系统进行整体控制。\n[0043] 根据本实用新型的又一个实施例，测量单元与通信控制单元之间的连接方式为自愈环连接方式，即每个测量单元同时有两路既能输入也能输出的双向端，第一测量单元一双向端连接至通信控制单元，第一测量单元另一双向端连接至第二测量单元一双向端；第二测量单元另一双向端连接至第三测量单元一双向端；如此反复，直到第N测量单元另一双向端连接至通信控制单元。这样的自愈环连接方式，使测量单元可以通过与别的测量单元的连接实现检测数据的相互备份和通信链路的备份。比如，当各链路正常工作时，第一测量单元的检测数据由第一测量单元依次通过第二测量单元、第三测量单元···第N测量单元，最后发送到通信控制单元，其他测量单元的检测数据的发送与此类似；而因某次故障导致第二测量单元通往第三测量单元的链路发生故障断开了，则此时，第一测量单元的检测数据就会通过第一测量单元与通信控制单元的链路直接发送到通信控制单元，第二测量单元的检测数据则通过第一测量单元发送到通信控制单元，第三测量单元及后续测量单元的检测数据按正常时的顺序发送。如此可以有效保障测量单元与通信控制单元间数据传输的通畅。