一种基于心电采集系统的智能药盒

1.本实用新型涉及医疗用品技术领域，尤其涉及一种基于心电采集系统的智能药盒。


背景技术：

2.近五十年来我国人口老龄化比例不断增长，老年人随着年龄的增长，身体各项生理机能逐渐衰退，并且伴随着经济飞速发展生活压力增加，年轻人工作压力增大，工作繁忙，没有时间经常陪在年迈的父母身边，当父母身边无人照顾时，可能会造成无法挽回的后果。随着时代的发展，老年人的思想也发生了转变，当家庭养老无法正常实现时，越来越多的老人选择在自己满意的养老院安享晚年。但是我国的老龄化情况严峻，社会的经济发展情况不能满足“一护工一老人”需求，所以老年人的生命健康仍然存在一系列突发风险隐患，其中突发心脏类疾病是老年人生命健康的最大威胁；
3.而由于老年人难以察觉到心电的异常状况而及时服药，导致了老年人在心率异常时不能及时得到救助而发生危险的情况，有待解决。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型的目的在于提出一种基于心电采集系统的智能药盒，以解决老年人难以察觉到心电的异常状况从而无法及时服药的问题。
5.基于上述目的，本实用新型提供了一种基于心电采集系统的智能药盒，包括心电采集组件和药盒组件，心电采集组件包括心电采集传感器和控制芯片；
6.心电采集传感器用于采集被测者的心电信号，并发送给控制芯片；
7.控制芯片连接有无线通信芯片，用于将采集到的心电信号通过无线通信芯片将心电信号发送给药盒组件；
8.药盒组件包括若干个药仓，药仓包括仓体和仓盖，仓盖连接有驱动其转动的舵机，药盒组件还包括用于控制各舵机的单片机和用于接收信号的无线接收模块，单片机用于通过无线接收模块接收心电采集组件检测到的心电信号，并在发生心电信号异常时，控制舵机将对应的药仓中的仓盖打开。
9.优选地，药盒组件还包括时钟模块，时钟模块用于对各药仓的打开时间进行定时，并在达到打开时间时发送信号给单片机，单片机用于在接收到时钟模块的信号时，控制舵机将对应的药仓中的仓盖打开。
10.优选地，药盒组件还包括语音提醒模块，单片机在控制舵机将对应的药仓中的仓盖打开时，启动语音提醒模块发出提醒。
11.优选地，仓体内部设置有检测传感器，检测传感器用于检测仓体内部的药量是否发生变化，并发送信号给单片机，药仓还连接有用于对其打开时间进行计时的计时器，单片机判断药仓打开时间超过设定时长，且检测传感器检测到仓体内部的药量未变化时，通过语音提醒模块发出提醒。
12.优选地，药盒组件还包括gsm模块，单片机通过gsm模块向指定的发送号码发送预先编辑的短信。
13.优选地，药盒组件还包括显示屏，显示屏与单片机连接，显示屏还连接有用于对其进行操作的按键模块。
14.优选地，心电采集组件还包括数据储存模块，单片机与数据储存模块连接，用于将采集得到的心电信号发送给数据储存模块进行储存。
15.优选地，心电采集组件还包括gps模块，无线通信芯片无线连接有手机客户端，用于向手机客户端发送心电信号和gps模块获取的位置信息。
16.优选地，心电采集组件还包括手环，心电采集传感器、控制芯片和无线通信芯片均安装在手环中。
17.优选地，无线通信芯片包括wifi芯片和/或蓝牙芯片
18.从上面所述可以看出，本实用新型提供的基于心电采集系统的智能药盒，通过设置心电采集组件和药盒组件，通过心电采集组件中的心电传感器对被测者的心电信号进行测量，并将采集到的心电信号通过无线通信芯片发送给药盒组件，而药盒组件包括若干个药仓，药盒组件中的单片机通过无线接收模块接收心电信号，当心电信号显示出异常心电信息，即发生异常时，通过控制舵机将对应的药仓中的仓盖打开，从而实现当心电信号异常时通过无线通信实现药盒的自动打开功能，有助于周围的人或被测者自身对自己进行紧急救助，降低了突发情况给患者带来的风险。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本实用新型实施例的药仓结构示意图；
21.图2为本实用新型实施例的智能药盒系统框图；
具体实施方式
22.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。
23.需要说明的是，除非另外定义，本实用新型实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
24.本说明书实施例提供一种基于心电采集系统的智能药盒，包括心电采集组件和药
盒组件，其中心电采集组件包括心电采集传感器和控制芯片，心电采集传感器用于采集被测者的心电信号，并发送给控制芯片，控制芯片连接有无线通信芯片，用于将采集到的心电信号通过无线通信芯片将心电信号发送给药盒组件；
25.药盒组件包括若干个药仓，药仓包括仓体1和仓盖2，仓盖2连接有驱动其转动的舵机3，药盒组件还包括用于控制各舵机3的单片机和用于接收信号的无线接收模块，单片机用于通过无线接收模块接收所述心电采集组件检测到的心电信号，并在发生心电信号异常时，控制所述舵机3将对应的药仓中的仓盖2打开。
26.本说明书实施例公开的基于心电采集系统的智能药盒，通过设置心电采集组件和药盒组件，通过心电采集组件中的心电传感器对被测者的心电信号进行测量，并将采集到的心电信号通过无线通信芯片发送给药盒组件，而药盒组件包括若干个药仓，药盒组件中的单片机通过无线接收模块接收心电信号，当心电信号显示出异常心电信息，即发生异常时，通过控制舵机3将对应的药仓中的仓盖2打开，从而实现当心电信号异常时通过无线通信实现药盒的自动打开功能，有助于周围的人或被测者自身对自己进行紧急救助，降低了突发情况给患者带来的风险。
27.举例来说，上述无线通信芯片包括wifi芯片和/或蓝牙芯片，即既可以采用wifi芯片和蓝牙芯片中的一种，也可以采用其组合，且无线接收模块需要设置为对应的wifi接收模块或蓝牙接收模块。
28.举例来说，上述心电采集传感器采用max30102传感器，max30102是一个具有测脉搏血氧功能和心率监测功能的传感器模块。max30102包括内部led，光电探测器，光学元件以及带环境光遮蔽的低噪声电子电路。通信是通过标准的i2-c兼容的接口，通过max30102传感器对老年人的心电信号进行测量采集，max30102利用人体组织在血管搏动时造成透光率不同进行脉搏测量。光束通过人体外周血管，由于动脉充血容积变化导致这束光的透光率发生改变，此时由光电变换器接收经人体组织反射的光线，转变为电信号并将其放大，模拟信号经过max30102内部的a/d转换电路进行模数转换，最终输出能够被单片机及计算机处理的数字信号。
29.上述仓盖2铰接与仓体1的一侧，仓盖2连接有用于带动其转动的舵机3，当需要打开和关闭时，舵机3带动仓盖2转动。
30.上述控制芯片采用基于armcortex-m3内核的stm32系列处理器。stm32内部具有12位a/d转换器，最高采样频率可达1mhz，此处可将采样频率设置为500hz，同时将adc配置为独立模式、连续转换、外部触发，并禁止扫描模式，stm32系列微处理器得益于cortex-m3多项新型的增强架构，性能优异、功耗超低、集成度高，拥有复位电路、低电压检测、调压器、精确的rc振荡器等，并提供丰富的外设和usb接口，便于进行usb开发，并且还免费提供简单易用的开发工具，stm32固件库提供易用的函数可以使用户方便地访问stm32的各个标准外设，并使用它们所有特性，具体来说，选用st公司的stm32f103系列单片机作为本系统的微型处理器,stm32f103单片机是基于arm32位cortex-m3内核,最高72mhz工作频率,sram高达20k字节,运行速率高,同时可配置stm32f103的工作模式睡眠或者待机来降低处理器的功耗。
31.上述wifi芯片采用atk-rm04模块，该模块内嵌了tcp/ip协议栈，采用串口(rs232/lvttl)与mcu(或者其他串口设备)进行通信，可以实现串口和无线局域网络之间的数据交
换。模块支持串口转wifi站点、串口转接入点和wifi站点+wifi接入点的模式，从而快速构建串口到wifi的数据传输方案，进一步方便使用互联网传输数据，stm32f013利用spi串行外设接口接收adas1000传输的数据倾,并将数据进行归纳整理,并通过串口uart将数据发送给atk-rm04模块。
32.蓝牙芯片可选用nrf52832蓝牙芯片，上述无线接收模块可包括对应的相同型号通信芯片。
33.作为一种实施方式，药盒组件还包括时钟模块，时钟模块用于对各所述药仓的打开时间进行定时，并在达到打开时间时发送信号给所述单片机，所述单片机用于在接收到时钟模块的信号时，控制所述舵机3将对应的药仓中的仓盖2打开，从而实现定时提醒服药的功能。
34.举例来说，时钟模块可采用单片机自带的时钟电路，通过外部按键的方式完成定时的编程。
35.作为一种实施方式，药盒组件还包括语音提醒模块，单片机在控制舵机3将对应的药仓中的仓盖2打开时，启动语音提醒模块发出提醒，更好地提醒周围的人或被测者自己按时服药。
36.举例来说，语音提醒模块可选用isd404语音芯片，单片机选用stc89s52型单片机，当心电信号发生突变且较大偏离正常信号时，发出信号传送到stc89s52型单片机进行处理，遥控器用来产生遥控编码脉冲，用以驱动红外发射管输出红外信号，接收头完成对信号的放大、检波、整形、解调出遥控编码；遥控脉冲是一组串行二进制码，由单片机完威对指令解码,，并执行相应的功能，单片机通过spi总线发送操作命令以控制语音芯片的录音以及放音制作，并且通过蜂鸣器来实现语音提醒模块，蜂鸣器驱动电路为了增大驱动能力会加入三极管放驱动三极管相当于蜂鸣器驱动电路的开关，其基极的高电平使三极管饱和导通，使蜂鸣器发声；而基极低电平则使三极管关闭，从而蜂鸣器停止发声，，将提前录制好的提示语音播放。
37.作为一种实施方式，仓体1内部设置有检测传感器4，所述检测传感器4用于检测所述仓体1内部的药量是否发生变化，并发送信号给所述单片机，所述药仓还连接有用于对其打开时间进行计时的计时器，所述单片机判断所述药仓打开时间超过设定时长，且所述检测传感器4检测到所述仓体1内部的药量未变化时，通过所述语音提醒模块发出提醒，从而在药仓打开，已经进行提醒但患者并未服药的情况下，再次进行提醒。
38.举例来说，检测传感器4可采用设置在仓体1底部的压力传感器，通过测量药物对其施加的压力大小，判断药物量是否发生变化。
39.作为一种实施方式，药盒组件还包括gsm模块，所述单片机通过所述gsm模块向指定的发送号码发送预先编辑的短信。
40.作为一种实施方式，药盒组件还包括显示屏5，所述显示屏5与所述单片机连接，所述显示屏5还连接有用于对其进行操作的按键模块。
41.举例来说，可通过按键输入设置参考时钟的时间，设置每个药物的服药次数，药物位置开关等。到达指定时间，药物位置功能打开。设定时间内药物数量没有变化，蜂鸣器报警并发送短信提醒监护人。可一键查询当天服药种类、次数、时间，并显示在显示屏5上。通过设置单片机程序实现定时功能，蜂鸣器基于时钟模块和监测模块的控制发出尖锐的蜂鸣
声提醒老年人服药，使用gsm的ga6模块ga6短信模块的控制是通过单片机串口向模块发送at格式的指令实现对模块的控制，首先将短信模块配置为text的模式和字符格式换成gsm格式，编辑好绑定的发送短信号码和需要发送短信的内容，例如将发送号码设定为本机号码，提醒短信编辑为take medicine等到定时时间到达后，有单片机控制发送短信，所绑定的本机号码则会收到提醒短信take medicine，来提醒老人吃药，当手环监测到老人的心电信号大幅度偏离正常值(产生危机突发情况时)，手环将采集到的异常心电信号通过wifi或蓝牙传送到药盒部分，经过放大，滤波，降噪等一系列处理，再通过电压比较器设置谷值和峰值，再通过调节占空比使得电压比较器的输出信号为pwm信号，将pwm信号通过control线传送给舵机3，驱动舵机3工作进一步带动药盒打开，从而实现了当心电信号异常时通过wifi或蓝牙实现药盒的自动弹开。
42.作为一种实施方式，心电采集组件还包括数据储存模块，所述单片机与所述数据储存模块连接，用于将采集得到的心电信号发送给所述数据储存模块进行储存，举例来说，病人在心电监护过程中会产生了大量的数据，而这些心电数据隐含着巨大的信息量及潜在价值，如果能够得到有效开发，能使心电监护的参与方受益无穷。在日常检测时可以将心电数据存储在设备中，需要时再提供给医生，可避免单一通信机制的不足。
43.该存储机制的实现过程主要包括基于sdio模式的底层sd卡驱动的设计、文件系统的构建以及利用心电数据压缩算法来降低存储开销等方面。sd卡驱动主要完成对sd卡的识别和底层数据读写，包括硬件接口设计和驱动程序设计两部分。在实现对sd卡底层读写后，为方便对卡上数据的访问与管理，宜提供一个文件管理系统。fatfs是一个免费的通用文件系统模块，操作简单，可以很方便嵌入到嵌入式系统中。将fatfs文件系统移植到存储机制中，主要工作包括两部分:一是修改配置文件ff-con.h中有关参数，以满足本文文件管理要求；二是编写diskio.c文件，将fatfs与sd卡驱动联系起来。由于原始心电信号数据中包含有较多冗余信息，可以借助数据压缩技术去掉冗余信息。数据压缩可分为有损压缩和无损压缩。心电信号属于医学信号，虽然有损压缩的压缩比较高，但无法复原原始信号。为防止压缩后信号失真影响医生对用户病情的判断，本文采用了无损压缩处理机制。
44.作为一种实施方式，心电采集组件还包括gps模块，所述无线通信芯片无线连接有手机客户端，用于向所述手机客户端发送心电信号和所述gps模块获取的位置信息，举例来说，gps模块选用ne0-7m gps模块，具有高灵敏度、低功耗、小型化、其极高追踪灵敏度大大扩大了其定位的覆盖面，在普通gps接收模块不能定位的地方，如狭窄都市天空下、密集的丛林环境，ne0-7m都能高精度定位。
45.该功能是在手机客户端实时监测老人的心率信号和接收老人异常心电信号并采取紧急措施。
46.该部分的具体功能有：登陆注册功能，实时心电信号显示功能，wifi或蓝牙连接功能，求助功能，显示老年人地理位置信息功能，心电信息记录查看功能。手机客户端可以通过wifi或蓝牙与手环进行通信，使得手机客户端可以实时接收到手环采集到的心电信号数据。检测人员登录客户端可以选择查看老年人的心电数据，对老年人的信息进行管理。老年人心电发生突变时，手机客户端能够及时将信息传递给监测人员和医护人员。
47.具体实现：
48.手机客户端心电监测功能实现的前提是手机客户端与心电采集模块的通信，手机
客户端与心电采集模块的通信是以微控制器为桥梁建立的，心电采集模块采集到的心电信号先存储在微控制器内，当手机客户端与手环的无线通信芯片匹配成功后微控制器里的心电数据才交付给手机客户端。(接收异常信号并采取救援措施的功能详见突发信号报警模块。)
49.监测功能具体实现步骤如下：
50.(1)先打开手机客户端上wifi或蓝牙设备，设置设备名称；
51.(2)搜索附近wifi或蓝牙设备；
52.(3)找到手环wifi或蓝牙设备名称后进行配对；
53.(4)手机客户端wifi或蓝牙设备与手环建立信道，通过建立的信道进行通信。
54.gps模块将完成定位信息的采集工作，默认使用nmea0183协议输出gps定位数据，然后将数据通过串口传输给微处理器，gps定位传感器反馈的数据是ascii码。微处理器将对这些数据进行处理最终获取经纬度信息，在终端联网的情况下，通过网络编程将经纬度信息发送到远程监控终端。该模块是通过urat2串口与处理器进行通信的，只需将rxd1和txd1与处理器上对应的uart_txd2和uart_txd2引脚进行连接。
55.作为一种实施方式，心电采集组件还包括手环，所述心电采集传感器、所述控制芯片和所述无线通信芯片均安装在所述手环中，便于使用者如老年人佩戴和进行检测。
56.本说明书实施例的智能药盒系统框图如图2所示，其中的wifi芯片可替换为蓝牙芯片，或wifi芯片和蓝牙芯片均有设置。
57.所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
58.本实用新型的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。