本發(fā)明涉及植入式遠程監(jiān)測定位系統(tǒng)，特別的涉及一種多電池充電的可植入醫(yī)療設(shè)備的遠程監(jiān)測定位系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
一些突發(fā)病的患者或者年紀較大的患者會出現(xiàn)外出時病癥發(fā)作或發(fā)生其他意外事件的可能，如果無法及時獲知或采取措施，容易造成嚴重的后果。
專利EP2043502B1公開了一種植入遠程設(shè)備，可遠程上傳患者生理傳感數(shù)據(jù)，方便遠程的醫(yī)生查看，但是需要固定地點進行數(shù)據(jù)上傳，無法在外出時上傳數(shù)據(jù)且無法檢測癥狀發(fā)作或其他意外事件。
植入設(shè)備可以外傳生理數(shù)據(jù)或檢測疾病發(fā)作，但是目前無法實時確定位置，其次，在進行定位功耗過大。及時給遠程監(jiān)測定位系統(tǒng)進行電能補充的技術(shù)問題成為當前技術(shù)難點。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)中的不足，提供一種多電池充電的可植入醫(yī)療設(shè)備遠程監(jiān)測定位系統(tǒng)，包括可植入醫(yī)療設(shè)備與遠程服務(wù)器；可植入醫(yī)療設(shè)備包括傳感器，處理器，喚醒模塊，充電線圈，至少一主電池，至少一備用電池，定位模塊和遠程通信模塊；可植入醫(yī)療設(shè)備的傳感器包括加速度傳感器，陀螺儀，心電傳感器，血氧飽和度傳感器；處理器控制充電線圈給至少一主電池和至少一備用電池充電；處理器控制至少一備用電池給至少一主電池充電；傳感器采集生理參數(shù)，處理器判斷生理參數(shù)的變化是否達到突發(fā)狀況閾值，如心率變異度增大到一定閾值，血氧飽和度減小到一定閾值判斷癲癇發(fā)作，加速度傳感器與陀螺儀參數(shù)變化達到一定閾值判斷摔倒，確定發(fā)生突發(fā)狀況，處理器控制喚醒模塊，喚醒定位模塊請求當前位置，獲得當前位置后定位模塊關(guān)閉，將位置，參數(shù)與突發(fā)情況通過遠程通信模塊上傳至遠程服務(wù)器；遠程可使用蜂窩移動通信。
進一步的，還包括醫(yī)生主機，遠程服務(wù)器接收到定位數(shù)據(jù)與突發(fā)情況向醫(yī)生主機預(yù)警。
進一步的，還包括體外控制器，體外控制器可選擇定位模式，常規(guī)模式，關(guān)閉模式與周期模式，上述方案為常規(guī)模式，關(guān)閉模式開啟后不進行突發(fā)狀況檢測及定位，周期模式可以不僅僅在突發(fā)狀況發(fā)生時進行定位，可設(shè)定周期，周期性地喚醒定位模塊請求位置并上傳，周期上傳數(shù)據(jù)醫(yī)生可查看，突發(fā)狀況發(fā)生時醫(yī)生主機依然進行預(yù)警。
該系統(tǒng)能夠使得可植入醫(yī)療設(shè)備耗電較多時，及時快速的補充電能，保證患者安全。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的多電池充電的可植入醫(yī)療設(shè)備遠程監(jiān)測定位系統(tǒng)圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和具體實施例，對本發(fā)明提供多電池充電的可植入醫(yī)療設(shè)備的遠程監(jiān)測定位系統(tǒng)及其工作方法作進一步的詳細說明。附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。
請參見圖1，本發(fā)明實施例提供一種多電池充電的可植入醫(yī)療設(shè)備遠程監(jiān)測定位系統(tǒng)，其包括一可植入醫(yī)療設(shè)備101、一遠程服務(wù)器102以及一醫(yī)生主機103。
在本發(fā)明的實施例中，所述可植入醫(yī)療設(shè)備101使用時植入在患者體內(nèi)。所述可植入醫(yī)療設(shè)備101可以為心臟起搏器、除顫器、腦深部電刺激器、脊髓刺激器、迷走神經(jīng)刺激器、胃腸刺激器或者其他類似的植入式醫(yī)療器械。本發(fā)明僅以心臟植入設(shè)備為例進行說明。
在本發(fā)明的實施例中，可以包括一體外控制器，其可以與可植入醫(yī)療設(shè)備101以及醫(yī)生主機103進行雙向通信并輸出數(shù)據(jù)或指令。所述體外控制器通過有線或無線的方式與可植入醫(yī)療設(shè)備101通信，當可植入醫(yī)療設(shè)備101發(fā)生突發(fā)危機狀況時，可立即進行定位，并設(shè)定周期，以周期性地喚醒定位模塊請求位置并上傳位置數(shù)據(jù)，供給醫(yī)生查看，從而達到將突發(fā)狀況及時發(fā)送給醫(yī)生主機進行預(yù)警的目的。
在本發(fā)明的實施例中，如圖1所示，所述的可植入醫(yī)療設(shè)備101包括傳感器201、處理器202、喚醒模塊203、定位模塊204、遠程通信模塊205、充電線圈，至少一主電池，至少一備用電池。處理器202控制充電線圈給至少一主電池和至少一備用電池充電；處理器202控制至少一備用電池給至少一主電池充電。主電池和備用電池為鋰離子充電電池或其他充電電池或快充電池。
在本發(fā)明的實施例中，所述的可植入醫(yī)療設(shè)備101被構(gòu)造為植入到病人身體的相應(yīng)病灶部位，因此優(yōu)選的是，所述的可植入醫(yī)療設(shè)備101包括由在生物學上為惰性的相對剛性的材料（諸如鈦或硅酮）構(gòu)成的外殼，以心臟植入設(shè)備為例，如起搏器，可構(gòu)造成向病人的心臟提供電刺激，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，使用電刺激以治療失調(diào)（諸如心動過緩以及心動過速）是公知常識。所述傳感器201用于測量在遠程監(jiān)護過程中患者的電生理信號。所述的傳感器201種類包括但不限于加速度傳感器、陀螺儀（角速度傳感器）、心電傳感器、血氧飽和度傳感器等中的一種或多種。
加速度傳感器和陀螺儀是運動監(jiān)測領(lǐng)域中常見的跌倒監(jiān)測裝置，以Freescale公司的MEMs三軸加速度傳感器MMA7260為例，該傳感器具有低功耗、高靈敏度、響應(yīng)時間短的特點，抗震能力強，本實施例優(yōu)選使用以下參數(shù)：量程為正負6g，靈敏度由200mV/g，響應(yīng)時間1ms。
所述心電傳感器具有全面檢測心臟運行狀況的能力，例如精確區(qū)分細胞內(nèi)及細胞外心肌動力學、患者心臟容積變化、心肌收縮強度，以多種方式對患者的心臟接收到的數(shù)據(jù)進行分析，創(chuàng)建或生成患者心電圖的圖形表示，例如從患者的心臟接收到的電信號可以包括利用8位分辨率以1KHz進行數(shù)字化的模擬心電圖信號，以得到被存儲并稍后進行分析的參考波形。通過對心電圖QRS波群的分析，得到患者實時的心率、PR間期、RR間期、QRS間期，根據(jù)多種測量參數(shù)獲得的心率變異度評估患者當前的心臟功能，例如竇性心律不齊、竇性心動過速、竇性心動過緩、心房除極至心室除極時間、心室肌除極電位變化、心室肌除極和復(fù)極全程時間等。
血氧飽和度是血液中被氧結(jié)合的氧合血紅蛋白的容量占全部可結(jié)合的血紅蛋白容量的百分比，即血液中血氧的濃度。血氧保護度過低，直接影響心臟的搏動功能，首先出現(xiàn)的是代償性心率加速、心搏及心排血量增加，循環(huán)系統(tǒng)以高動力狀態(tài)代償氧含量不足，并伴有高風險的癲癇癥發(fā)生。在嚴重低氧狀況時，導致心動過緩、前期收縮、血壓下降與心排血量降低，以及出現(xiàn)室顫等心率失常乃至停搏。根據(jù)氧合血紅蛋白和非氧合血紅蛋白對不同波長入射光有著不同的吸收率，當單色光垂直照射動脈血液時，其對光的吸收量將隨透光區(qū)域動脈血管搏動而變化。當發(fā)光器件發(fā)射出波長為650nm的紅光和波長為940nm的紅外光，透過血液區(qū)域后，被光敏接收器件（一般為PIN型光敏二極管）接收，并將反射光信號轉(zhuǎn)換為電信號，根據(jù)對入射光吸收率的差異，最終獲得血氧飽和度信息。
在本發(fā)明的實施例中，所述傳感器201用于獲取的多種生理參數(shù)和運動參數(shù)，其包括信號輸入接口、信號整理電路、信號輸出接口，所述的信號輸入接口包括有線接口模塊、無線接口模塊和分別于所述有線接口模塊和無線接口模塊鏈接的選擇器模塊，其中所述有線接口模塊用于接收體表電極等電生理信號傳感器的電生理信號有線輸入，所述無線接口模塊用于接收心電傳感器等植入式醫(yī)療器械的無線發(fā)射裝置發(fā)射的無線電生理信號。即，體表電極傳感器與患者體外控制器有線連接，植入式醫(yī)療器械的生物傳感器與體外控制裝置無線連接。所述的選擇器模塊受控于所述處理器202，對數(shù)據(jù)通道進行選擇，從而實現(xiàn)對不同信號的采集。所述信號整理電路用對采集到的信號進行消除噪聲和放大處理后由所述信號輸出接口輸出。所述信號輸出接口包括模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和與該模數(shù)轉(zhuǎn)換電路連接的數(shù)字輸出端口。所述數(shù)字輸出端口與所述的處理器202接口相連。經(jīng)過轉(zhuǎn)換和處理的生理參數(shù)信號通過所述遠程通信模塊205傳輸至所述遠程服務(wù)器102以及所述醫(yī)生主機103。
在本發(fā)明的實施例中，所述遠程通信模塊205定期與所述傳感器201通信，獲取所述傳感器201實時監(jiān)測的生理數(shù)據(jù)以及運行狀況。所述的處理器202根據(jù)所述傳感器201的運行狀況判斷所述傳感器201的運行狀況有沒有明顯異常情況。當所述傳感器201的運行狀況沒有明顯異常時，通過所述遠程通信模塊205間歇性發(fā)送到所述遠程服務(wù)器102和所述醫(yī)生主機103。當所述傳感器201的運行狀況出現(xiàn)明顯異?；蛘哂龅酵话l(fā)事件時（例如生理數(shù)據(jù)異常：室顫、癲癇、患者跌倒等，或者植入設(shè)備斷電、數(shù)據(jù)溢出等），通過所述處理器202中的程序判斷該事件的屬性和級別，如果屬于緊急事件，則立即將數(shù)據(jù)通過所述遠程通信模塊205直接發(fā)送到所述遠程服務(wù)器102，并發(fā)送給所述醫(yī)生主機103。
在本發(fā)明的實施例中，還包括喚醒模塊203，當所述傳感器201的運行狀況出現(xiàn)明顯異?；蛘哂龅酵话l(fā)事件時（例如生理數(shù)據(jù)異常：室顫、癲癇、患者跌倒等，或者植入設(shè)備斷電、數(shù)據(jù)溢出等），立即通過所述第一近程通信模塊203將異常數(shù)據(jù)發(fā)送給所述喚醒模塊203，所述喚醒模塊203可以包括但不限于蜂鳴器、音樂播放器、震動馬達等，用于提醒或喚醒處于危險狀況中的患者及其患者家屬。所述喚醒模塊203在接收到異常數(shù)據(jù)的同時，立即激活所述定位模塊204，所述定位模塊204被激活后，患者的位置坐標信息通過所述遠程通信模塊205傳輸至所述遠程服務(wù)器102以及所述醫(yī)生主機103。所述定位模塊204包括但不限于GPS模塊、北斗定位模塊等。位置坐標信息發(fā)送完成后，所述定位模塊204立即停止工作，處于關(guān)閉狀態(tài)。
在本發(fā)明的實施例中，所述遠程通信模塊205與所述遠程服務(wù)器102之間的通信方式采用無線通信方式，例如蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)、無線局域網(wǎng)WLAN、通用分組無線服務(wù)GPRS、全球互通微波存取WiMAX、第三代或第四代移動通信網(wǎng)絡(luò)3G或4G等類似的無線通信服務(wù)。所述遠程通信模塊205與所述遠程服務(wù)器102直接無線通信從而更新通信密鑰。
在本發(fā)明的實施例中，所述遠程服務(wù)器102還包括一處理器、一存儲設(shè)備、一網(wǎng)絡(luò)接口、一無線網(wǎng)卡和一GSM模塊。所述處理器用于運行遠程監(jiān)控網(wǎng)站的程序。所述存儲器用于保存患者生理數(shù)據(jù)以及植入式醫(yī)療器械的工作狀態(tài)數(shù)據(jù)。所述網(wǎng)絡(luò)接口用于為所述醫(yī)生主機103提供通信接口。所述無線網(wǎng)卡用于所述處理器與所述體外控制器提供通信接口。所述GSM模塊用于給患者或者醫(yī)生的移動通信設(shè)備發(fā)送消息。
在本發(fā)明的實施例中，所述遠程服務(wù)器102還可包括一原始電生理數(shù)據(jù)顯示模塊、一電生理數(shù)據(jù)分析模塊、一運行狀態(tài)監(jiān)測模塊、一運行參數(shù)編程模塊以及一監(jiān)控參數(shù)及患者狀態(tài)查詢/保存模塊。所述原始電生理數(shù)據(jù)模塊用于顯示所述傳感器201采集的原始電生理信號。所述電生理數(shù)據(jù)分析模塊利用線性分析、非線性分析和機器學習等分析方法分析患者的電生理數(shù)據(jù)，并將對患者電生理數(shù)據(jù)的分析結(jié)果呈現(xiàn)在醫(yī)生面前，幫助醫(yī)生在遠程程控過程中評估患者的癥狀。所述電生理數(shù)據(jù)分析模塊利用患者的流行病學統(tǒng)計數(shù)據(jù)、臨床數(shù)據(jù)等進行專家打分，評估患者的健康狀態(tài)以及所述可植入醫(yī)療器械101的特異性，結(jié)果呈現(xiàn)在醫(yī)生面前，幫助醫(yī)生實現(xiàn)個性化的治療方案。所述運行狀態(tài)監(jiān)測模塊用于顯示所述可植入醫(yī)療器械101的當前運行狀態(tài)，可以獲得患者體內(nèi)的所述可植入醫(yī)療器械101當前工作參數(shù)和狀態(tài)。所述運行參數(shù)編程模塊用于向遠端的所述可植入醫(yī)療器械101發(fā)送程控指令，包括參數(shù)設(shè)置、信息設(shè)置、工作模式設(shè)置、時鐘校對等編程指令。所述監(jiān)控參數(shù)及患者狀態(tài)查詢/保存模塊用于提供電子病歷數(shù)據(jù)庫查詢/存儲的接口，醫(yī)生通過該監(jiān)控參數(shù)及患者狀態(tài)查詢/保存模塊可以查詢患者歷史程控參數(shù)及該參數(shù)下的患者癥狀嚴重程度或改善程度。所述監(jiān)控參數(shù)及患者狀態(tài)查詢/保存模塊在遠程程控中可以隨時保存所述可植入醫(yī)療器械101某一工作參數(shù)組合及其對應(yīng)的患者癥狀。
在本發(fā)明的實施例中，所述醫(yī)生主機103與所述可植入醫(yī)療設(shè)備101，分別通過所述遠程服務(wù)器102的網(wǎng)絡(luò)接口接入所述遠程服務(wù)器102，并分別訪問所述遠程服務(wù)器102。當所述可植入醫(yī)療器械101的工作狀態(tài)出現(xiàn)異常時，將所述可植入醫(yī)療器械101的運行狀況數(shù)據(jù)通過所述無線網(wǎng)卡發(fā)送給所述遠程服務(wù)器102，進行及時處理。當患者或醫(yī)生不在線時，通過所述GSM模塊將請求方的請求發(fā)送到被請求方的移動通信設(shè)備進行數(shù)據(jù)交互。
在本發(fā)明的實施例中，所述醫(yī)生主機103、所述可植入醫(yī)療設(shè)備101與所述遠程服務(wù)器102采用一定的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)保證通信安全，例如通過虛擬私人網(wǎng)絡(luò)VPN隧道技術(shù)進行連接，在運輸層可以采用LTF、LT2F、SSL等協(xié)議。在本發(fā)明的實施例中，遠程監(jiān)控網(wǎng)站采用MVC三層架構(gòu)實現(xiàn)，由M（Model）層負責數(shù)據(jù)庫讀寫，V（View）層負責頁面設(shè)計，C（Control）層負責網(wǎng)站邏輯控制。在本發(fā)明的實施例中，遠程監(jiān)控網(wǎng)站通過高速網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)，可以使用局域網(wǎng)、城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的任意一種。遠程監(jiān)控網(wǎng)站在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布后接受連接在同一網(wǎng)絡(luò)上的主機訪問，網(wǎng)站發(fā)布可以采用網(wǎng)站服務(wù)器發(fā)布軟件實現(xiàn)，例如Apache、IIS、NetBox等。
在本發(fā)明的實施例中，所述體外控制器包括四種模式，即定位模式、常規(guī)模式、關(guān)閉模式與周期模式。
所述的定位模式為：無論是否處于異常生理狀況，患者用戶的實時位置周期性地發(fā)送給所述遠程服務(wù)器102和所述醫(yī)生主機103。
所述常規(guī)模式的工作狀態(tài)為：系統(tǒng)啟動后，實時地、不間歇地采集患者的生理數(shù)據(jù)，并經(jīng)過前述的運行方式將數(shù)據(jù)發(fā)送至所述遠程服務(wù)器102和所述醫(yī)生主機103。這種模式的優(yōu)點在于不遺漏異常數(shù)據(jù)，但缺點在于耗電量大、浪費數(shù)據(jù)和占用醫(yī)療資源，造成冗余數(shù)據(jù)的堆積。
所述關(guān)閉模式開啟后，不進行任何突發(fā)狀況的檢測和定位。該模式主要針對電量較低，并且患者自認為身體狀況良好的情形。
所述周期模式的工作狀態(tài)包括兩種：
1、僅在所述傳感器201檢測到異常生理數(shù)據(jù)時，立即將患者的異常數(shù)據(jù)和位置信息發(fā)送給所述遠程服務(wù)器102和所述醫(yī)生主機103；
2、設(shè)定任意時長的作為檢測周期，周期性地獲取生理數(shù)據(jù)，并喚醒定位模塊，將患者實時的生理數(shù)據(jù)和位置坐標信息發(fā)送給所述遠程服務(wù)器102和所述醫(yī)生主機103，當一旦發(fā)生突發(fā)狀況時，所述的醫(yī)生主機103依然保持預(yù)警狀態(tài)。
本發(fā)明提供的遠程監(jiān)測定位系統(tǒng)具有以下優(yōu)點。第一，通過所述傳感器201采集患者的電生理信號，監(jiān)測手段多樣化，可以實現(xiàn)對患者的更全面監(jiān)測。第二，通過所述遠程服務(wù)器102和醫(yī)生主機103對患者的電生理數(shù)據(jù)進行在線分析，并將分析的結(jié)果呈現(xiàn)給醫(yī)生，使得對患者的監(jiān)測更安全有效。
另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以在本發(fā)明精神內(nèi)做其他變化，這些依據(jù)本發(fā)明精神所做的變化，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護的范圍內(nèi)。