CN208942118U - 一种基于物联网的copd康复锻炼智能监护可穿戴*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于物联网的COPD康复锻炼智能监护可穿戴***，其包括可穿戴***、云端处理器、康复锻炼评估端、临床服务端，其中可穿戴***用于搜集COPD患者信息，实时记录患者康复锻炼信息进行存储分析，并向患者进行语音提示；云端处理器对患者的运动模式、实际运动情况、运动结果进行分析，通过康复锻炼评估协议或标准生成初步康复锻炼评估结果和进一步锻炼意见；康复锻炼评估端对从云端处理器传输的结果进行审核和修订，生成康复锻炼结果和康复锻炼指导；临床服务端将康复锻炼评估结果和康复锻炼指导意见提供给COPD患者和辅助医师。该***有助于医院远程监护并指导患者的康复锻炼。

Description

一种基于物联网的COPD康复锻炼智能监护可穿戴***

技术领域

本实用新型属于医疗成套设备和信息技术领域，具体涉及一种基于物联网的COPD康复锻炼智能监护可穿戴***。

背景技术

慢性阻塞性肺病(COPD)是一种全身性疾病，目前居世界死亡病因的第四位，预计2020年将升至慢性疾病死因的第三位。2017年全国流行病学调查数据显示，中国有1亿的COPD患者，COPD患者的运动耐量和生活质量均有明显下降，致残、致死率均高，造成重大疾病负担。肺康复锻炼是COPD患者肺功能和症状改善的重要措施，是目前唯一被证实可适用于COPD各组可延长生存的治疗方式，其中增强呼吸肌锻炼是肺康复的重要方面。腹式呼吸和缩唇呼吸是常用的两种呼吸锻炼方式。

随着时代的进步，智能可穿戴设备的应用范围越来越广泛。利用物联网、云计算、大数据、传感器、硬件等信息技术产品，能够实现个人、家庭、社区、医院康复资源的有效对接和优化配置，提升康复锻炼的质量效率水平，最终推动康复领域的发展。

目前，适用于COPD康复患者的锻炼方式繁多，家庭稳定期病人，不需要器械的锻炼方式包括：太极拳、瑜伽、慢跑等全身有氧运动；家庭或社区稳定期病人，需要器械的锻炼方式可有：平板踏车、三球训练器等；住院病人包括术后康复病人及需要卧床患者，其康复方式可有：康复运动车、康复床等。由于现在存在多种康复锻炼模式，而每种锻炼模式对不同患者的动作要求、锻炼频率、锻炼程度存在差异；在使用过程中，患者的康复锻炼动作、血压、心率、血氧饱和度、呼吸频率、呼吸方式、持续的时间、锻炼效果并不能准确判断、记录和监测，医师不能判断患者是否存在锻炼不足或锻炼过量的情况，医师不能对患者进行有效的锻炼管理。而在家庭或社区的病人常缺乏专业医师的指导，而住院病人的锻炼更需关注锻炼过程中各项指标，以防出现锻炼不规范或过度情况。可穿戴设备的应用能极大提高康复锻炼的质量和覆盖面。

实用新型内容

为了顺应COPD患者康复锻炼规范化的需要，也考虑到许多COPD患者的康复锻炼主要在家庭、社区进行，并且需要及时规范指导或远程监测实际情况。为了解决上述问题，我们设计出具有采集病人信息、实时监测患者康复锻炼情况、云端计算、信息反馈、辅助康复锻炼等功能的康复锻炼智能监护可穿戴设备及物联网***。可穿戴设备的发展、云端计算机的大数据计算为该监护***的运行提供了支持。具体而言，本实用新型包含如下技术方案。

一种基于物联网的COPD康复锻炼智能监护可穿戴***，其包括可穿戴***、云端处理器、康复锻炼评估端、临床服务端，所述云端处理器经由通讯链路分别与可穿戴***、康复锻炼评估端和临床服务端进行通讯。其中

可穿戴***用于搜集COPD患者信息，实时记录患者康复锻炼信息进行存储分析，并向患者进行语音提示，其包括传感器模块、处理器模块、语音提示模块，其中传感器模块包括血压监测模块、血氧监测模块、心率监测模块、呼吸监测模块、胸腹运动监测模块、运动检测模块；处理器模块包括蓝牙通信模块、GPU及存储器、显示模块、身份识别模块、第一通信单元；

云端处理器包括数据处理中心、第二通信单元，用于对从上述可穿戴***的处理器模块获得的数据进行存储和分析，对患者的运动模式、实际运动情况、运动结果进行分析，通过康复锻炼评估协议或标准生成初步康复锻炼评估结果和进一步锻炼意见；

康复锻炼评估端包括第三通信单元、存储单元、人机交互单元，用于对上述云端处理器传输过来的初步康复锻炼评估结果和进一步锻炼意见进行审核和修订，生成康复锻炼结果和康复锻炼指导，并反馈给云端处理器；

临床服务端包括第四通信单元、存储单元、人机交互单元，用于接收从云端处理器传输的康复锻炼评估结果和康复锻炼指导意见，并提供给COPD患者和辅助医师。

上述可穿戴***中各模块之间通过蓝牙通信模块进行通讯连接。

优选地，上述可穿戴***的各模块中可包含有电源模块比如可充电锂电池，为各个模块供电。

在一种实施方式中，上述血压监测模块、血氧监测模块和心率监测模块可集成于一体，通过运动手环实现。并且上述呼吸监测模块、胸腹运动监测模块、运动检测模块分别为胸带、腹带、位置传感器。

上述传感器模块通过相应的传感器装置比如运动手环、胸带、腹带、位置传感器等实时采集患者康复锻炼时的血压、心率、血氧饱和度、呼吸频率、胸腹运动、肢体运动信号，这些信号通过蓝牙与处理器模块相连接，并由处理器模块进行存储和分析。

在一种优选的实施方式中，上述语音提示模块为蓝牙耳机。

在一种实施方式中，上述可穿戴***中的处理器模块为手机或便携式电脑及其内安装的APP。该处理器模块包括患者状态判断、在相应患者状态及运动模式下各个指标的正常范围。身份识别模块采集到的患者信息经处理器模块处理后，判断患者状态；传感器模块采集到的数据经处理器模块处理后，若监测的指标超出正常范围，则处理器模块控制所述语音提示模块进行语音提示及指导。

优选地，上述身份识别模块包括患者信息输入及指纹录入设备，保存患者的个人信息。在患者第一次登陆设备时，需要患者填写的信息比如包括：姓名、性别、身高、体重、年龄等，同时录入指纹方便下次直接登录。在患者以后的使用当中，就可以每次都通过指纹识别来对应相应的个人信息。如果患者发现自己的信息有误，或者原始数据已经发生了变化，可以在登陆之后进行修改。患者在进行康复锻炼时，选择康复锻炼模式，如瑜伽、三球训练器、平板踏车等。这些信息由处理器模块进行存储和分析。

上述第一通信单元与第二通信单元之间、第二通信单元与第三通信单元之间、第二通信单元与第四通信单元之间分别通过Internet/Intranet网络进行通讯。上述云端处理器中的第二通信单元通过通讯链路接收从上述可穿戴***中的处理器模块第一通信单元传送过来的数据，第二通信单元连接用以对数据进行分析的云端计算机。

上述云端处理器中的数据处理中心包含云端计算程序，用于对数据进行分析并产生COPD患者康复锻炼评估结果和进一步锻炼内容的调整建议。

优选地，所述云端计算程序包括结点Node1、Node2、Node3和Node4中的至少一个，其中Node1为患者资料数据库，Node2为COPD康复锻炼评估结果生产***，Node3为人机交流***，Node4为COPD患者资料下载库。

在一种实施方式中，上述康复锻炼评估端是具有上网功能的手机或者便携式电脑。康复锻炼评估端中的第三通信单元通过通讯链路接收从云端处理器中第二通信单元发送过来的数据，第三通信单元连接一个处理单元，该处理单元将接收的数据存入大容量的存储单元，人机交互单元根据指令从大容量存储单元中读取数据并显示，或将数据通过通讯链路发回给所述云端处理器。

在一种实施方式中，上述临床服务端是具有上网功能的手机、掌上电脑、或者医院自助机。上述临床服务端中的第四通讯单元通过通讯链路接收从云端处理器中第二通信单元传送过来的数据，第四通信单元连接一个处理单元，该处理单元将接收的数据存储入大容量存储单元，人机交互单元根据指令从大容量存储单元中读取数据并显示。

本实用新型能够在COPD患者进行康复锻炼时，实时记录并监测患者的锻炼情况、体征信息；在整合患者的基本信息、根据患者选择进行的锻炼模式后，能通过处理器模块判断患者的锻炼动作及程度是否合理；经云端计算，完成COPD患者的康复锻炼评估，并由一位或多位康复医师进行康复锻炼评估校正，有助于及时、准确掌握COPD患者的康复锻炼情况，并对患者的康复锻炼及下一步锻炼内容进行指导，改善病人的康复锻炼方案。

附图说明

图1是根据本实用新型的物联网***的逻辑结构示意图。

图2是本实用新型的可穿戴***中传感器模块的使用模式图。

图3是本实用新型的物联网***的工作流程图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本实用新型的技术方案进行描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式；并且附图中所示的结构和逻辑关系仅仅是示意性的，并不代表实物。需要说明的是，基于本实用新型中的这些实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

云端计算为COPD患者康复锻炼的规范化和标准化打下了基础，通过患者可穿戴设备、手机APP软件、存储、网络、数据等平台，辅以IT技术架构方法，将数据放在云端，可以应用云端强大的计算和存储能力，并能在远程服务器上建立强大的患者信息数据库。可穿戴设备与物联网结合，可以有效利用现有的技术，收集患者信息，运用云端运行康复锻炼评估协议，医生可随时获得患者康复锻炼评估信息，掌握患者康复锻炼内容和各项体征情况；用户亦可以轻易按需要从网络获取服务，了解自己的康复锻炼评估结果，并到医院康复门诊获得进一步的康复锻炼指导。

为描述简便起见，在本实用新型中有时将“基于物联网的COPD康复锻炼智能监护可穿戴***”简称为“物联网***”、“***”或者“***1”，它们表示相同的意义，可以互换使用。

在文中有时将“可穿戴设备”称为“可穿戴***”，它们表示相同的意义，可以互换使用。

在本实用新型中，术语“连接”包括电连接和/或通信连接。本领域的技术人员可以根据该术语的使用环境毫无异义地确定是电连接还是通信连接。在“连接”表示通信连接(即通讯连接)时，包括有线连接和无线连接。

参见图1，本实用新型提供的物联网***基于云端计算技术建立了康复锻炼智能监护***，主要包括可穿戴***A、云端处理器B2、康复锻炼评估端B3和临床服务端B4。云端处理器B2经由通讯链路B1分别与可穿戴***A、康复锻炼评估端B3和临床服务端B4进行通讯。以下分别描述这些模块。

可穿戴***A用于搜集COPD患者信息，实时记录患者康复锻炼信息进行存储分析，并向患者进行语音提示。可穿戴***A包括：传感器模块A1、处理器模块A3、语音提示模块A4。传感器模块A1又包括血压监测模块A11、血氧监测模块A12、心率监测模块A13、呼吸监测模块A21、胸腹运动监测模块A22、运动检测模块A23。

如图2所示，血压监测模块A11、血氧监测模块A12、心率监测模块A13这三个模块可集成于一体，通过运动手环实现，通过可充电锂电池A14为其供电，通过蓝牙通信模块A15与处理器模块A3的蓝牙通信模块A31连接。

呼吸监测模块A21，胸腹运动监测模块A22可呈现为胸带、腹带，运动检测模块A23可呈现为穿戴于四肢和躯体部位的位置传感器，可充电锂电池A24为各模块供电，这些传感器采集到的信号通过蓝牙通信模块A25与处理器模块A3的蓝牙通信模块A31连接。

处理器模块A3可以是手机或便携式电脑及其内安装的APP。处理器模块A3中包括的蓝牙通信模块A31接收A1中各个传感器发送的信号，包括：COPD患者锻炼时的血压、血氧、心率、呼吸频率、胸腹呼吸运动情况、肢体运动情况的信号。可充电锂电池模块A32为处理器模块A3供电，蓝牙通信模块A31接收到的信号保存在GPU及存储器A33中，通过GPU对信号进行分析并通过显示模块A34进行数据显示，显示模块A34包括显示屏及屏内驱动板等。身份识别模块A36包括指纹识别***、COPD患者信息输入界面及锻炼模式选择界面，可通过手机或电脑的App实现，患者在下次登入时可通过指纹进行身份识别；COPD患者可选择自己的锻炼模式，如瑜伽、平板踏车等，GPU及存储器A33对患者信息及选择的锻炼模式进行分析，确定患者的合适运动范围并与蓝牙通信模块A31接收到的信号进行比较及分析，当患者体征信息不在正常范围时，蓝牙通信模块A31可向语音提示模块A4发送信号，对患者进行提示，语音提示模块A4可以是蓝牙耳机。

GPU及存储器A33将存储及分析的信息通过第一通信模块A37经通讯链路B1传输至云端处理器B2的第二通信单元B21。通讯链路B2可以采用Internet/Intranet网络，实现外网-内网的连接。

云端处理器B2包括数据处理中心B22和第二通信单元B21，云端数据处理中心B22是处理器及运行在该处理器上的一套云端计算程序，可对数据进行分析，产生COPD康复锻炼评估结果和患者康复锻炼内容的调整建议，包括建议对患者锻炼项目和程度的改变、增减和维持不变。云端计算程序包括结点Node1、Node2、Node3和Node4，其中Node1为患者资料数据库，存储处理器模块A3传输的病人数据以病人指纹信息，方便COPD康复锻炼评估及随访。Node2为COPD康复锻炼评估结果生产***，用于根据COPD康复锻炼评估协议进行分析，有争议的结合康复医师的评估校正得到最终的COPD康复锻炼评估结果。Node3为人机交流***，允许COPD康复锻炼评估端B3编辑***生成的COPD康复锻炼评估结果及康复医师的评估校正内容，资料用于建立或优化COPD康复锻炼评估协议。Node4为COPD患者资料下载库，COPD患者可凭自身指纹下载个人COPD康复锻炼评估结果、及康复锻炼指导，方便患者获得标准、规范的康复锻炼治疗。

处理器模块A3采集的数据以及数据处理中心B22产生的分析结果通过第二通信单元B21传输给康复锻炼评估端B3的第三通信单元B31。通讯链路B1可以采用GSM/3G，或Internet网络。

康复锻炼评估端B3确定评估结果后，经第三通信单元B31反馈信息至云端处理器B2的第二通信单元B21。通讯链路B1可以采用GSM/3G，或Internet网络。COPD康复锻炼评估信息经处理后于Node2生成COPD康复锻炼评估结果及康复指导意见。

云端处理器B2的第二通信单元B21将COPD康复锻炼评估结果及康复指导意见传送至临床服务端B4的第四通信单元B41。通讯链路B1可以采用GSM/3G，或Internet网络。

康复锻炼评估端B3包括一台具有上网功能的手机/便携式电脑，将接收到的数据保存在大容量的存储单元B32，存储单元B32可以为固态硬盘。人机交互单元B33包括显示器和一套程序，可将云端计算的康复锻炼评估结果展现给康复医师，可与医师进行康复意见交流，反馈信息通过第三通信单元B31经通讯链路B1传输至云端处理器B21。

临床服务端B4可以为具有上网功能的手机/掌上电脑/医院自助机，将接收到的数据保存在大容量的存储单元B42，存储单元B42可以为固态硬盘或云存储器。人机交互单元B43包括显示器和一套程序，可将COPD患者的康复锻炼评估结果及康复锻炼指导意见展示给临床医师；病人也可凭借用指纹下载获得下载个人COPD康复锻炼评估结果、及康复锻炼指导方案，方便患者获得标准、规范的康复锻炼治疗。

作为本实用新型的基于物联网的COPD康复锻炼智能监护可穿戴***的运行实施例，如图3所述，具体工作流程例如包括下述步骤：

步骤1、COPD患者启动智能监护可穿戴***A。患者开启处理器模块A3，录入个人指纹、姓名、性别、年龄、身高、体重信息，选择要进行的康复锻炼模式。COPD患者正确穿戴传感器模块A1，包括运动手环、胸带、腹带、位置传感器(参考图2)；

步骤2、处理器模块A3根据COPD患者录入的信息确定标准锻炼体征范围及运动幅度；

步骤3、传感器模块A1将患者康复锻炼时采集的信息通过蓝牙传送给处理器模块A3；

步骤4、处理器模块A3接收传感器模块A1发送的信号；

步骤5、处理器模块A3对患者实际锻炼信息与标准范围进行比较，不在标准范围内时，向语音提示模块A4发送信号；

步骤6、语音提示模块A4接收处理器模块A3发送的信号；

步骤7、语音提示模块A4对患者进行提示或报警；

步骤8、处理器模块A3采集的数据通过Internet/Intranet网络发送至云端处理器B2；

步骤9、云端处理器B2接收处理器模块A3发送的数据；

步骤10、处理器模块A3的患者数据储存于Node1；

步骤11、从Node1调动特定患者数据至Node2，程序运行COPD康复锻炼评估协议得出推荐康复锻炼评估结果及可能的康复锻炼指导意见；

步骤12、推荐评估及锻炼指导意见发送到康复锻炼评估端B3；

步骤13、康复锻炼评估端B3接收云端处理器B2发送的数据；

步骤14、康复医师查看、审核推荐COPD康复锻炼评估结果及可能的康复锻炼指导意见；

步骤15、康复医师经审核后决定推荐评估结果是否合理，必要时可由Node1调出相关病人信息或联系患者或监护人以明确COPD康复锻炼评估结果及锻炼指导意见；

步骤16、如果不合理，康复医师可由Node3调出Node1信息，进行下列操作：(a)联系患者或监护人对患者改正患者康复锻炼；(b)定义及标示存在问题的康复锻炼及体征信息；(c)修正推荐COPD患者康复锻炼评估结果及康复锻炼指导意见；

步骤17、更新后的COPD患者康复锻炼评估结果及康复锻炼指导意见将被保存至云端处理器B2，同时如果存在康复医师的修改，该信息也将被保存；

步骤18、康复锻炼评估端B3发送更新COPD患者康复锻炼评估结果及康复锻炼指导意见到云端处理器B2；

步骤19、云端处理器B2接收康复锻炼评估端B3反馈的数据；

步骤20、在更新结果的执行采用自动配置的情况下，云端处理器B2判断是否有COPD康复锻炼评估及康复锻炼指导意见的更新；

步骤21、如果存在更新，云端处理器B2：(a)将新的COPD患者康复锻炼评估结果及康复锻炼指导意见发送给临床服务端B4；(b)修订Node2的COPD患者康复锻炼评估结果及康复锻炼指导意见报告；(c)优化康复锻炼评估协议；

步骤22、临床服务端B4接收云端处理器B2所发送的COPD患者康复锻炼评估结果及康复锻炼指导意见。

需说明的是，在本文中的术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

以上实施例仅用以说明本实用新型专利的技术方案，而非对其限制。本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于物联网的COPD康复锻炼智能监护可穿戴***，其包括可穿戴***、云端处理器、康复锻炼评估端、临床服务端，所述云端处理器经由通讯链路分别与可穿戴***、康复锻炼评估端和临床服务端进行通讯，其中

可穿戴***用于搜集COPD患者信息，实时记录患者康复锻炼信息进行存储分析，并向患者进行语音提示，其包括传感器模块、处理器模块、语音提示模块，其中传感器模块包括血压监测模块、血氧监测模块、心率监测模块、呼吸监测模块、胸腹运动监测模块、运动检测模块；处理器模块包括蓝牙通信模块、GPU及存储器、显示模块、身份识别模块、第一通信单元；

云端处理器包括数据处理中心、第二通信单元，用于对从上述可穿戴***的处理器模块获得的数据进行存储和分析，对患者的运动模式、实际运动情况、运动结果进行分析，通过康复锻炼评估协议或标准生成初步康复锻炼评估结果和进一步锻炼意见；

康复锻炼评估端包括第三通信单元、存储单元、人机交互单元，用于对上述云端处理器传输过来的初步康复锻炼评估结果和进一步锻炼意见进行审核和修订，生成康复锻炼结果和康复锻炼指导，并反馈给云端处理器；

临床服务端包括第四通信单元、存储单元、人机交互单元，用于接收从云端处理器传输的康复锻炼评估结果和康复锻炼指导意见，并提供给COPD患者和辅助医师。

2.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述可穿戴***中各模块之间通过蓝牙通信模块进行通讯连接。

3.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述血压监测模块、血氧监测模块和心率监测模块集成于一体，通过运动手环实现；所述呼吸监测模块、胸腹运动监测模块、运动检测模块分别为胸带、腹带、位置传感器；所述语音提示模块为蓝牙耳机。

4.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述可穿戴***中的处理器模块为手机或便携式电脑及其内安装的APP。

5.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述身份识别模块包括患者信息输入及指纹录入设备，保存患者的个人信息。

6.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述康复锻炼评估端是具有上网功能的手机或者便携式电脑。

7.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述临床服务端是具有上网功能的手机、掌上电脑、或者医院自助机。

8.如权利要求1所述的***，其特征在于，第一通信单元与第二通信单元之间、第二通信单元与第三通信单元之间、第二通信单元与第四通信单元之间分别通过Internet/Intranet网络进行通讯。

9.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述数据处理中心包含云端计算程序，用于对数据进行分析并产生COPD患者康复锻炼评估结果和进一步锻炼内容的调整建议。

10.如权利要求9所述的***，其特征在于，所述云端计算程序包括结点Node1、Node2、Node3和Node4中的至少一个，其中Node1为患者资料数据库，Node2为COPD康复锻炼评估结果生产***，Node3为人机交流***，Node4为COPD患者资料下载库。