專利名稱：：基于嵌入式Web服務(wù)器的心電遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型涉及心電遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了一種基于瀏覽器/服務(wù)器模式的心電遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)。技術(shù)背景近些年來(lái)，心電遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)在社區(qū)醫(yī)療和家庭醫(yī)療保健中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。社區(qū)醫(yī)療和家庭監(jiān)護(hù)設(shè)備目前正朝著便攜式、智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。社區(qū)或家庭通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向醫(yī)院監(jiān)護(hù)中心傳送生理數(shù)據(jù)，醫(yī)院回送診斷結(jié)果及治療方案，使病人在家中得到監(jiān)護(hù)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在單位、社區(qū)、家庭中逐漸普及，各種新的、更高帶寬的接入方式不斷進(jìn)入日常生活，所需費(fèi)用也逐漸低廉，這就使基于Internet進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)成為社區(qū)醫(yī)療的重要發(fā)展方向。基于Internet網(wǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)大多采用客戶機(jī)/服務(wù)器模式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，整個(gè)系統(tǒng)主要由客戶機(jī)、Internet和監(jiān)護(hù)中心服務(wù)器三部分組成?？蛻魴C(jī)通常位于家庭、社區(qū)，完成患者生理數(shù)據(jù)的采集、簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)處理和將數(shù)據(jù)傳送到Internet等功能。家庭端可以采用個(gè)人電腦、專用便攜式監(jiān)護(hù)儀、PDA等設(shè)備采集發(fā)送生理信號(hào)?？蛻舳嗽O(shè)備通過(guò)MODEM撥號(hào)、ISDN、ADSL、以太網(wǎng)、移動(dòng)Internet等幾種方式接入Internet。服務(wù)器一般是位于監(jiān)護(hù)中心的高性能的PC、工作站或服務(wù)器。中心站的功能主要是存儲(chǔ)并分析處理數(shù)據(jù)，管理用戶的基本信息，對(duì)已有數(shù)據(jù)回顧以及對(duì)監(jiān)護(hù)端檔案和使用記錄的管理、智能診斷等。這種基于客戶機(jī)/服務(wù)器模式的遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)除了需要家庭端的心電記錄器外，在醫(yī)療中心還需要建立大型服務(wù)器，系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜，成本較高，不易與推廣。且大部分監(jiān)護(hù)中心的服務(wù)器是負(fù)責(zé)存儲(chǔ)并回放、分析心電數(shù)據(jù)的，實(shí)時(shí)性較差。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于，利用嵌入式Web服務(wù)器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)一種基于瀏覽器/服務(wù)器模式的心電遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)方法，并設(shè)計(jì)了一種基于嵌入式Web服務(wù)器的心電遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)裝置。本實(shí)用新型提供一種基于嵌入式Web服務(wù)器的心電遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)裝置，其特征在于由心電記錄器、Internet和瀏覽器組成，所述的心電記錄器包括心電電極201、放大濾波處理模塊202、微處理器203、顯示模塊204、電源模塊205、存儲(chǔ)器206、網(wǎng)絡(luò)接口207、用于與PC機(jī)通信的串口208;放大濾波處理模塊202將心電電極201采集到的心電信號(hào)放大、濾波、電壓提升后送入微處理器203進(jìn)行分析處理，并在顯示模塊204上顯示波形及分析結(jié)果。記錄器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口207連接到Internet并傳送心電監(jiān)護(hù)網(wǎng)頁(yè)到瀏覽器上進(jìn)行顯不。應(yīng)用上述的基于嵌入式Web服務(wù)器的心電遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)裝置的方法，包括以下步驟1)在微處理器203上移植支持TCP/IP協(xié)議的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)101;盡量選用具有網(wǎng)絡(luò)功能，支持TCP/IP協(xié)議的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。若所選操作系統(tǒng)不支持TCP/IP，則需再移植嵌入式TCP/IP協(xié)議，如lwip。2)在微處理器203上移植并配置嵌入式Web服務(wù)器102，使嵌入式Web服務(wù)器支持CGI程序；3)在HTML頁(yè)面上嵌入Applet程序104，置于嵌入式Web服務(wù)器上，用支持Applet的瀏覽器訪問(wèn)服務(wù)器端的HTML網(wǎng)頁(yè)；4)Applet程序104進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)時(shí)，瀏覽器發(fā)送請(qǐng)求給嵌入式Web服務(wù)器，請(qǐng)求連接服務(wù)器端的CGI程序103。5)嵌入式Web服務(wù)器102運(yùn)行CGI程序103，建立Applet程序104與CGI程序103的連接；CGI程序分為三個(gè)部分CGI1負(fù)責(zé)讀取記錄器上存儲(chǔ)的病人基本信息，并將信息以網(wǎng)頁(yè)的形式在瀏覽器上顯示；CGI2負(fù)責(zé)從AD讀取心電信號(hào)，進(jìn)行QRS波檢測(cè)、心率計(jì)算及五種心律失常分析，將心電數(shù)據(jù)及分析結(jié)果編碼后發(fā)送給Applet程序；CGI3負(fù)責(zé)接收由瀏覽器上設(shè)置的病人基本信息，將病人的基本信息存儲(chǔ)在心電記錄器上；6)瀏覽器上顯示的Applet程序通過(guò)嵌入式Web服務(wù)器從CGI2上讀取數(shù)據(jù)，在瀏覽器上顯示心電波形以及心電信號(hào)分析結(jié)果。嵌入式Web服務(wù)器102負(fù)責(zé)監(jiān)聽(tīng)瀏覽器請(qǐng)求。當(dāng)Web服務(wù)器監(jiān)聽(tīng)到瀏覽器請(qǐng)求后，如果是靜態(tài)網(wǎng)頁(yè)請(qǐng)求，它將發(fā)送靜態(tài)HTML網(wǎng)頁(yè)給瀏覽器進(jìn)行顯示。如果是動(dòng)態(tài)監(jiān)護(hù)請(qǐng)求，它將請(qǐng)求提交給CGI程序進(jìn)行處理，并將CGI程序返回的網(wǎng)頁(yè)或數(shù)據(jù)提交給瀏覽器進(jìn)行顯示。心電記錄器位于家庭端，負(fù)責(zé)采集、分析病人的心電信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)嵌入式Web服務(wù)器功能。當(dāng)心電記錄器連接到Internet之后，醫(yī)學(xué)專家在任何地方都可以通過(guò)瀏覽器訪問(wèn)心電記錄器上的嵌入式Web服務(wù)器，通過(guò)瀏覽器上的動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)進(jìn)行心電遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)與診斷。該方法克服了以往心電遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)中系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高等缺點(diǎn)，具有便攜、智能化、實(shí)時(shí)性以及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。圖l本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；101、嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，102、嵌入式Web服務(wù)器，103、服務(wù)器端的CGI程序，104、HTML網(wǎng)頁(yè)上的Applet程序；圖2本實(shí)用新型的心電記錄器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；201、心電電極,202、放大濾波處理模塊，203、微處理器，204、顯示模塊，205、電源模塊，206、存儲(chǔ)器，207、網(wǎng)絡(luò)接口，208、串口；圖3嵌入式Web服務(wù)器功能示意圖；301、病人基本信息，302、Applet程序，303、用戶登錄及基本信息設(shè)置，304、BOA服務(wù)器，305、嵌入式Linux操作系統(tǒng)，306、CGIl，307、CGI2,308、CGI3，A、瀏覽器端監(jiān)護(hù)網(wǎng)頁(yè)，B、瀏覽器端，C、服務(wù)器端；圖4CGI2整體流程圖；圖5CGI2中多線程通信流程圖；圖6JavaApplet程序流程圖；具體實(shí)施方式本實(shí)用新型采用前述的基于嵌入式Web服務(wù)器的心電遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)。如圖2所示，本實(shí)用新型的實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括心電電極201、放大濾波處理模塊202、微處理器203、顯示模塊204、電源模塊205、存儲(chǔ)器206、網(wǎng)絡(luò)接口207、用于與PC機(jī)通信的串口208等。放大濾波處理模塊202將心電電極201采集到的心電信號(hào)放大、濾波、電壓提升后送入微處理器203進(jìn)行分析處理，并在顯示模塊204上顯示波形及分析結(jié)果。顯示模塊204具有為帶觸摸的液晶屏，因此可通過(guò)顯示模塊204中功能菜單控制心電信號(hào)的采集、存儲(chǔ)、分析等功能。記錄器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口207連接到Internet并傳送心電監(jiān)護(hù)網(wǎng)頁(yè)到瀏覽器上進(jìn)行顯示。本實(shí)用新型的實(shí)施例中采用了32位低功耗ARM9微處理器S3C2410，利用其內(nèi)置的8路10位AD進(jìn)行心電信號(hào)的采集。本實(shí)用新型的實(shí)施例中采用了嵌入式Linux操作系統(tǒng)，它成本低，可移植性強(qiáng)，支持TCP/IP協(xié)議，安全性高，穩(wěn)定性強(qiáng)。通過(guò)簡(jiǎn)單的功能剪裁和定制，本實(shí)用新型移植了Linux內(nèi)核，并以cramfs文件系統(tǒng)作為根文件系統(tǒng)。本實(shí)用新型的實(shí)施例中，采用了MiniGUI來(lái)進(jìn)行顯示屏上的界面及監(jiān)護(hù)功能設(shè)計(jì)。用戶可以通過(guò)界面上的控件對(duì)記錄器進(jìn)行控制，包括心電信號(hào)的采集、顯示、存儲(chǔ)及基本信息設(shè)置等功能，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。如圖3所示，本實(shí)用新型的實(shí)施例中利用BOA服務(wù)器實(shí)現(xiàn)了嵌入式Web服務(wù)器功能。該服務(wù)器代碼空間小，源代碼公開(kāi)，性能高，響應(yīng)速度快。在本實(shí)用新型中，BOA服務(wù)器負(fù)責(zé)監(jiān)聽(tīng)并響應(yīng)瀏覽器請(qǐng)求，運(yùn)行CGI程序?qū)崿F(xiàn)心電動(dòng)態(tài)監(jiān)護(hù)等功能。瀏覽器提交請(qǐng)求給BOA服務(wù)器，服務(wù)器監(jiān)聽(tīng)到瀏覽器請(qǐng)求后首先發(fā)送監(jiān)護(hù)網(wǎng)頁(yè)給瀏覽器進(jìn)行顯示，在瀏覽器上顯示Applet程序。當(dāng)瀏覽器向服務(wù)器請(qǐng)求顯示病人基本信息時(shí)，服務(wù)器將請(qǐng)求提交給負(fù)責(zé)顯示病人基本信息的CGIl306進(jìn)行處理，并返還處理結(jié)果的網(wǎng)頁(yè)給瀏覽器。當(dāng)要在網(wǎng)頁(yè)上進(jìn)行心電監(jiān)護(hù)時(shí)，Applet程序通過(guò)瀏覽器發(fā)送連接請(qǐng)求給BOA服務(wù)器，服務(wù)器將請(qǐng)求提交到負(fù)責(zé)監(jiān)護(hù)的CGI2307，由CGI2307對(duì)心電數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與分析，產(chǎn)生分析結(jié)果提交給BOA服務(wù)器，由服務(wù)器發(fā)送給瀏覽器上的Applet控件進(jìn)行顯示。當(dāng)瀏覽器提交設(shè)置的基本信息給BOA服務(wù)器時(shí)，服務(wù)器把提交的數(shù)據(jù)交給CGI3308，由CGI3308將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到心電記錄器中。本實(shí)用新型的實(shí)施例中，Web服務(wù)器上運(yùn)行的CGI程序分為三個(gè)部分:CGI1負(fù)責(zé)讀取記錄器上存儲(chǔ)的病人基本信息，并將信息以網(wǎng)頁(yè)的形式在瀏覽器上顯示；CGI2負(fù)責(zé)從AD讀取心電信號(hào)，進(jìn)行QRS波檢測(cè)、心率計(jì)算及五種心律失常分析心律不齊、心動(dòng)過(guò)速、心動(dòng)過(guò)緩、漏搏、停搏，將心電數(shù)據(jù)及分析結(jié)果編碼后發(fā)送給Applet程序；CGI3負(fù)責(zé)接收由瀏覽器上設(shè)置的病人基本信息，將病人的基本信息存儲(chǔ)在心電記錄器上。為了保證采集、分析的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，節(jié)省嵌入式系統(tǒng)資源，CGI2程序中采用了多線程機(jī)制由定時(shí)器響應(yīng)函數(shù)來(lái)進(jìn)行心電信號(hào)的采集，R波檢測(cè)線程進(jìn)行QRS波群檢測(cè)、心率計(jì)算及心律失常分析，分析結(jié)果輸出線程負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)輸出給Web服務(wù)器。如圖4，當(dāng)服務(wù)器調(diào)用CGI2時(shí)，程序首先向Web服務(wù)器輸出數(shù)據(jù)頭，指定CGI2程序的輸出結(jié)果為數(shù)據(jù)型；接著初始化條件變量，用于多線程間通信，包括阻塞、喚醒線程；然后創(chuàng)建并阻塞QRS波檢測(cè)線程和分析結(jié)果輸出線程；然后初始化微處理器203中的AD設(shè)備；設(shè)置定時(shí)器，由定時(shí)器實(shí)現(xiàn)心電數(shù)據(jù)的采集。定時(shí)器響應(yīng)函數(shù)中，程序從AD讀取心電數(shù)據(jù)，利用海寧平滑濾波器濾除干擾。采集一定時(shí)間的心電數(shù)據(jù)后，程序?qū)l(fā)送信號(hào)喚醒被阻塞的R波檢測(cè)線程，對(duì)采集到的心電數(shù)據(jù)進(jìn)行QRS波群檢測(cè)、心率計(jì)算及心律失常分析。為了進(jìn)行QRS波群檢測(cè)和心律失常分析，進(jìn)行分析的心電數(shù)據(jù)至少要包含四五個(gè)心電周期。本實(shí)施例中用6秒的心電數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)于正常人，至少出現(xiàn)5個(gè)心電周期，可進(jìn)行心律失常分析。R波檢測(cè)線程中采用差分閾值法檢測(cè)QRS波，在檢測(cè)出RR間期后，計(jì)算心率。同時(shí)，對(duì)5種心律失常進(jìn)行檢測(cè)心動(dòng)過(guò)速、心動(dòng)過(guò)緩、心律不齊、停搏和漏搏。分析完成后，該線程發(fā)送信號(hào)喚醒分析結(jié)果輸出線程。在分析結(jié)果輸出線程中，程序首先在心電數(shù)據(jù)及分析結(jié)果前添加一個(gè)特定的數(shù)據(jù)頭，以區(qū)別傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型，然后將數(shù)據(jù)發(fā)送到Web服務(wù)器上，最后R波檢測(cè)線程和結(jié)果輸出線程被阻塞直到下一次被喚醒。線程間通信軟件流程如圖5所示。本實(shí)用新型的實(shí)施例中，HTML網(wǎng)頁(yè)上的Applet程序?qū)崿F(xiàn)了與服務(wù)器端的CGI2建立連接，從遠(yuǎn)程連接讀取心電數(shù)據(jù)及分析結(jié)果，解碼后在Applet上繪制波形，顯示分析結(jié)果，流程圖如圖6所示。Applet程序中，程序首先與服務(wù)器端的CGI2建立連接，獲取遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)流，即從遠(yuǎn)程連接讀取數(shù)據(jù)。然后設(shè)置定時(shí)器，用來(lái)定時(shí)從遠(yuǎn)程CGI2程序中讀取心電數(shù)據(jù)并在網(wǎng)頁(yè)上畫(huà)出波形。接收到數(shù)據(jù)后，程序會(huì)通過(guò)數(shù)據(jù)頭進(jìn)行分類，在網(wǎng)頁(yè)上繪制心電波形，顯示分析結(jié)果。利用本實(shí)用新型的實(shí)施例裝置與Internet相連構(gòu)成基于嵌入式Web服務(wù)器的遠(yuǎn)程心電監(jiān)護(hù)裝置。使用美國(guó)福祿克公司生產(chǎn)的心電信號(hào)模擬發(fā)生MPS450產(chǎn)生各種類型的心電信號(hào)，用本實(shí)用新型實(shí)施例裝置進(jìn)行采集。在一臺(tái)聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)的瀏覽器地址欄輸入本實(shí)施例的IP地址。瀏覽器上將顯示心電遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)頁(yè)面，頁(yè)面的左邊將顯示本實(shí)施例中存儲(chǔ)的病人的基本信息。頁(yè)面右半部分為Applet程序，點(diǎn)擊Applet上的采集按鈕，頁(yè)面上將動(dòng)態(tài)顯示心電波形、心率和心律失常分析結(jié)果。改變心電信號(hào)發(fā)生器的波形幅度和心率，監(jiān)護(hù)網(wǎng)頁(yè)上的波形也隨之迅速發(fā)生變化，這表明該裝置可以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。實(shí)驗(yàn)完成后，將檢測(cè)結(jié)果與心電信號(hào)發(fā)生器所產(chǎn)生的心電波形的實(shí)際參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，其結(jié)果如表l所示?？梢?jiàn)檢測(cè)結(jié)果的心率參數(shù)基本上與實(shí)際產(chǎn)生的心電信號(hào)參數(shù)一致，這反映了裝置的準(zhǔn)確性。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在單位、社區(qū)、家庭中逐漸普及，各種新的、更高帶寬的接入方式不斷進(jìn)入日常生活，為基于Internet的遠(yuǎn)程心電監(jiān)護(hù)帶來(lái)了便利。本實(shí)用新型所述的心電遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)方法僅須本實(shí)用新型實(shí)施例中的心電記錄器與Internet相連即可構(gòu)成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，大大節(jié)省了建立大型服務(wù)器所需的費(fèi)用。這種基于瀏覽器/服務(wù)器模式的心電監(jiān)護(hù)方法，不必在PC機(jī)上安裝軟件，給病人和醫(yī)生的操作帶來(lái)了便利，是一種簡(jiǎn)單、便于推廣的心電監(jiān)護(hù)方法。表l檢測(cè)結(jié)果比3<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權(quán)利要求1、一種基于嵌入式Web服務(wù)器的心電遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)裝置，其特征在于由心電記錄器、Internet和瀏覽器組成，所述的心電記錄器包括心電電極(201)、放大濾波處理模塊(202)、微處理器(203)、顯示模塊(204)、電源模塊(205)、存儲(chǔ)器(206)、網(wǎng)絡(luò)接(207)、用于與PC機(jī)通信的串口(208)；放大濾波處理模塊(202)將心電電極(201)采集到的心電信號(hào)放大、濾波、電壓提升后送入微處理器(203)進(jìn)行分析處理，并在顯示模塊(204)上顯示波形及分析結(jié)果；記錄器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接(207)連接到Internet并傳送心電監(jiān)護(hù)網(wǎng)頁(yè)到瀏覽器上進(jìn)行顯示。專利摘要一種基于嵌入式Web服務(wù)器的心電遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)裝置，其特征在于由心電記錄器、Internet和瀏覽器組成，所述的心電記錄器包括心電電極(201)、放大濾波處理模塊(202)、微處理器(203)、顯示模塊(204)、電源模塊(205)、存儲(chǔ)器(206)、網(wǎng)絡(luò)接口(207)、用于與PC機(jī)通信的串口(208)；放大濾波處理模塊(202)將心電電極(201)采集到的心電信號(hào)放大、濾波、電壓提升后送入微處理器(203)進(jìn)行分析處理，并在顯示模塊(204)上顯示波形及分析結(jié)果；記錄器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口(207)連接到Internet并傳送心電監(jiān)護(hù)網(wǎng)頁(yè)到瀏覽器上進(jìn)行顯示。文檔編號(hào)A61B5/0402GK201104878SQ20072018737公開(kāi)日2008年8月27日申請(qǐng)日期2007年12月21日優(yōu)先權(quán)日2007年12月21日發(fā)明者吳水才,佳李,李艷崢,楊春蘭,白燕萍申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)