一种基于ZigBee协议的儿童智能骨骼钙质检系统技术方案

本发明专利技术涉及的一种基于ZigBee协议的儿童智能骨骼钙质检系统，包括客户端和服务器端，所述服务器端包括骨骼信号采集模块、骨骼识别模块、骨骼钙质检测模块、上位控制处理机，所述客户端包括可视化显示控制模块，使用ZigBee无线网络来完成采集，依据人体骨骼多质点模型来设置运动传感器在人体上的位置,建立起数据采集和无线传输平台，对于骨骼参数的影响考虑待测人员在不同运动状态下的骨质度动态变化情况，实时的对于待测人员的骨质钙质给出准确的测量结果，其中，尤其对于儿童人群，骨质变化迅速，运动量大，这种实时测量骨质钙质的方案更具备实用性和针对性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于ZigBee协议的儿童智能骨骼钙质检系统
本专利技术涉及医疗信息领域，特别是涉及一种基于ZigBee协议的儿童智能骨骼钙质检系统。
技术介绍
骨质疏松症(OP)是临床上最为常见的疾病之一，表现为骨量的降低、骨组织的微结构衰退以及骨脆性的增加，常导致骨折的发生及肢体功能永久性丧失。随着我国人口老龄化速度的加剧，OP给我国带来的经济和社会负担也逐年加重。19世纪著名的Wolff定律提出：骨骼作为机体的应力承载系统，其能够通过改变自身的结构以对外界应力刺激作出适应性改变，而OP发生的主要原因之一就是骨骼上的应力负荷不足或骨骼自身应力响应能力衰退，造成骨钙大量丢失，进而诱发OP。但是，这种骨适应原理的具体发生机制目前仍未彻底阐明，骨组织是如何响应、转导外界应力刺激的，目前仍不得而知。骨细胞(OCY)是成骨细胞(OB)的终端分化细胞，约占骨中细胞总数的95％，它们沉积在骨矿化基质中，彼此相连形成OCY细胞网络。OCY细胞网络是响应外界力学刺激的主要组件，OCY能响应外界的应力刺激从而调控OB和破骨细胞(OC)的生物活性和功能。因此，深入研究OCY力学信号响应及转导的机制，对于进一步揭示骨适应的机制，深入了解OP的发生机理具有重要的意义。信号是机体中最重要的第二信使分子，它可以将细胞外的信号传导入细胞内，从而调控细胞的各种生理功能，包括增殖、分化及凋亡等。同时，钙信号也是最重要的力学信号转导分子，已被发现是多个机体组织内在应力刺激下最早发生变化的信号转导分子。目前，国际上研究应力刺激对于骨细胞钙信号响应的方法主要采用体外实验的方法，即在细胞表面施加应力的刺激，包括流体剪切力、细胞压痕、基底拉伸等。但是，体外细胞实验无法真实的模拟骨细胞的原位生长环境，同时体外骨细胞分离培养也很难保持其生物学特性与其在体环境中的完全一致。因此，能够实时的监测原位细胞内钙信号并深入研究其特征对于研究细胞力学信号转导有着十分重要的意义，它相比于体外细胞钙信号研究具有更加明显的优势。现有的骨骼钙质检测一般是采集待测人员的静态参数，对于骨骼参数的影响缺少由于考虑待测人员在不同运动状态下的骨质度动态变化情况，无法实时的对于待测人员的骨质钙质给出准确的测量结果，其中，尤其对于儿童人群，骨质变化迅速，运动量大，这种实时测量骨质钙质的方案更具备实用性；而对于生理信号在不同状态下的采集工具来说，zigbee通过网络的自动路由功能来完成，在现有技术中较为常见，因此，亟需一种采用相关技术的测量儿童骨骼钙质的技术方案。
技术实现思路
一种基于ZigBee协议的儿童智能骨骼钙质检系统，包括客户端和服务器端，所述服务器端包括骨骼信号采集模块、骨骼识别模块、骨骼钙质检测模块、上位控制处理机，所述客户端包括可视化显示控制模块，其特征在于：所述骨骼信号采集模块使用ZigBee无线网络来完成采集，依据人体骨骼多质点模型来设置运动传感器在人体上的位置,建立起数据采集和无线传输平台,根据收到的上位控制处理机指令执行采集动作，将子节点采集的运动信息转发到上位控制处理机，所述子节点采集运动加速度信息、将采集的数据进行预处理并发送和接收来自协调器的控制指令；所述骨骼识别模块在得到所述骨骼信号采集模块采集的原始数据之后,需要对数据进行预处理,包括滤波处理,数据归一化,主成分分析，之后进行骨骼活动信号的特征提取和特征选择，设计与训练分类器，识别骨骼活动信号；所述骨骼钙质检测模块基于所述骨骼识别模块识别的骨骼活动信号传送至图像后处理工作站,利用可视化软件进行数据浏览、处理,以碘-水为基物质对碘溶液进行物质分离,重建碘基物质图像,在碘基图像上测量碘浓度，对于人Ca2+抗原-水悬独液体模和人Ca2+抗原-血琼脂混合凝胶体模则以人Ca2+抗原-水及人Ca2+抗原-脂肪、Ca2+-水及Ca2+-脂肪作为基物质对进行物质分离,并重建人Ca2+抗原或Ca2+物质图像,在基物质图像上测量体模的Ca2+浓度；所述可视化显示控制模块根据所述测量体模的Ca2+浓度的属性判断所述图像后处理工作站中的Ca2+浓度库中是否存在与该测量体模的Ca2+浓度相匹配的机理分析结果，若否，则根据所述测量体模的Ca2+浓度的属性加载机理分析结果，将该机理分析结果进行分类之后存储在所述机理分析结果库中，并为所述机理分析结果与相应的待显示模型建立索引，将加载后的机理分析结果根据所述索引渲染至相应的测量体模的Ca2+浓度，并将该测量体模的Ca2+浓度的属性进行三维显示。本专利技术涉及的一种基于ZigBee协议的儿童智能骨骼钙质检系统，包括客户端和服务器端，所述服务器端包括骨骼信号采集模块、骨骼识别模块、骨骼钙质检测模块、上位控制处理机，所述客户端包括可视化显示控制模块，使用ZigBee无线网络来完成采集，依据人体骨骼多质点模型来设置运动传感器在人体上的位置,建立起数据采集和无线传输平台，对于骨骼参数的影响考虑待测人员在不同运动状态下的骨质度动态变化情况，实时的对于待测人员的骨质钙质给出准确的测量结果，其中，尤其对于儿童人群，骨质变化迅速，运动量大，这种实时测量骨质钙质的方案更具备实用性和针对性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术所涉及的一种基于ZigBee协议的儿童智能骨骼钙质检系统的结构模块图；图2为本专利技术所涉及的的一种基于ZigBee协议的儿童智能骨骼钙质检系统实施例1的工作流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参照附图1，本专利技术请求保护一种基于ZigBee协议的儿童智能骨骼钙质检系统；包括客户端和服务器端，所述服务器端包括骨骼信号采集模块、骨骼识别模块、骨骼钙质检测模块、上位控制处理机，所述客户端包括可视化显示控制模块，其特征在于：所述骨骼信号采集模块使用ZigBee无线网络来完成采集，依据人体骨骼多质点模型来设置运动传感器在人体上的位置,建立起数据采集和无线传输平台,根据收到的上位控制处理机指令执行采集动作，将子节点采集的运动信息转发到上位控制处理机，所述子节点采集运动加速度信息、将采集的数据进行预处理并发送和接收来自协调器的控制指令；所述骨骼识别模块在得到所述骨骼信号采集模块采集的原始数据之后,需要对数据进行预处理,包括滤波处理,数据归一化,主成分分析，之后进行骨骼活动信号的特征提取和特征选择，设计与训练分类器，识别骨骼活动信号；所述骨骼钙质检测模块基于所述骨骼识别模块识别的骨骼活动信号传送至图像后处理工作站,本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于ZigBee协议的儿童智能骨骼钙质检系统，包括客户端和服务器端，所述服务器端包括骨骼信号采集模块、骨骼识别模块、骨骼钙质检测模块、上位控制处理机，所述客户端包括可视化显示控制模块，其特征在于：/n所述骨骼信号采集模块使用ZigBee无线网络来完成采集，依据人体骨骼多质点模型来设置运动传感器在人体上的位置,建立起数据采集和无线传输平台,根据收到的上位控制处理机指令执行采集动作，将子节点采集的运动信息转发到上位控制处理机，所述子节点采集运动加速度信息、将采集的数据进行预处理并发送和接收来自协调器的控制指令；/n所述骨骼识别模块在得到所述骨骼信号采集模块采集的原始数据之后,需要对数据进行预处理,包括滤波处理,数据归一化,主成分分析，之后进行骨骼活动信号的特征提取和特征选择，设计与训练分类器，识别骨骼活动信号；/n所述骨骼钙质检测模块基于所述骨骼识别模块识别的骨骼活动信号传送至图像后处理工作站,利用可视化软件进行数据浏览、处理,以碘-水为基物质对碘溶液进行物质分离,重建碘基物质图像,在碘基图像上测量碘浓度，对于人Ca2+抗原-水悬独液体模和人Ca2+抗原-血琼脂混合凝胶体模则以人Ca2+抗原-水及人Ca2+抗原-脂肪、Ca2+-水及Ca2+-脂肪作为基物质对进行物质分离,并重建人Ca2+抗原或Ca2+物质图像,在基物质图像上测量体模的Ca2+浓度；/n所述可视化显示控制模块根据所述测量体模的Ca2+浓度的属性判断所述图像后处理工作站中的Ca2+浓度库中是否存在与该测量体模的Ca2+浓度相匹配的机理分析结果，若否，则根据所述测量体模的Ca2+浓度的属性加载机理分析结果，将该机理分析结果进行分类之后存储在所述机理分析结果库中，并为所述机理分析结果与相应的待显示模型建立索引，将加载后的机理分析结果根据所述索引渲染至相应的测量体模的Ca2+浓度，并将该测量体模的Ca2+浓度的属性进行三维显示。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于ZigBee协议的儿童智能骨骼钙质检系统，包括客户端和服务器端，所述服务器端包括骨骼信号采集模块、骨骼识别模块、骨骼钙质检测模块、上位控制处理机，所述客户端包括可视化显示控制模块，其特征在于：
所述骨骼信号采集模块使用ZigBee无线网络来完成采集，依据人体骨骼多质点模型来设置运动传感器在人体上的位置,建立起数据采集和无线传输平台,根据收到的上位控制处理机指令执行采集动作，将子节点采集的运动信息转发到上位控制处理机，所述子节点采集运动加速度信息、将采集的数据进行预处理并发送和接收来自协调器的控制指令；
所述骨骼识别模块在得到所述骨骼信号采集模块采集的原始数据之后,需要对数据进行预处理,包括滤波处理,数据归一化,主成分分析，之后进行骨骼活动信号的特征提取和特征选择，设计与训练分类器，识别骨骼活动信号；
所述骨骼钙质检测模块基于所述骨骼识别模块识别的骨骼活动信号传送至图像后处理工作站,利用可视化软件进行数据浏览、处理,以碘-水为基物质对碘溶液进行物质分离,重建碘基物质图像,在碘基图像上测量碘浓度，对于人Ca2+抗原-水悬独液体模和人Ca2+抗原-血琼脂混合凝胶体模则以人Ca2+抗原-水及人Ca2+抗原-脂肪、Ca2+-水及Ca2+-脂肪作为基物质对进行物质分离,并重建人Ca2+抗原或Ca2+物质图像,在基物质图像上测量体模的Ca2+浓度；
所述可视化显示控制模块根据所述测量体模的Ca2+浓度的属性判断所述图像后处理工作站中的Ca2+浓度库中是否存在与该测量体模的Ca2+浓度相匹配的机理分析结果，若否，则根据所述测量体模的Ca2+浓度的属性加载机理分析结果，将该机理分析结果进行分类之后存储在所述机理分析结果库中，并为所述机理分析结果与相应的待显示模型建立索引，将加载后的机理分析结果根据所述索引渲染至相应的测量体模的Ca2+浓度，并将该测量体模的Ca2+浓度的属性进行三维显示。


2.如权利要求1所述的一种基于ZigBee协议的儿童智能骨骼钙质检系统，其特征在于：
所述骨骼信号采集模块使用ZigBee无线网络来完成采集，依据人体骨骼多质点模型来设置运动传感器在人体上的位置，建立起数据采集和无线传输平台，根据收到的上位控制处理机指令执行采集动作，将子节点采集的运动信息转发到上位控制处理机，所述子节点采集运动加速度信息、将采集的数据进行预处理并发送和接收来自协调器的控制指令，具体包括：
上位控制处理机对骨骼信号采集模块的信息采集需要手动操作，加载动态链接库，加载之后可调用其中的函数，进行设备连接，根据连接状态不同返回不同值，返回值0：正常，1：己连接设备，2：无应答，3：无可用的串口；
上位控制处理机发送指合给单片机，0x01指合作为标识符，告诉骨骼信号采集模块可开始信息采集，单片机在上电后一直等待上位控制处理机指合，当接收到上位控制处理机数据并判断为0X01时开始执行传感器信息采集程序；
信息采集结束后将存储在的单片机内的所有数据逐倾发送至数据总线，上位控制处理机定时从CAN总线上读数据，当发现和自己设置的ID相同的数据则开始将数据读取到上位控制处理机，并存储于采集文件中；
上位控制处理机再接收设定组数的数据之后停止接收，发送指令0x02给单片机，表示接收完成；
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【专利技术属性】
技术研发人员：王林彬，潘永德，
申请(专利权)人：王林彬，
类型：发明
国别省市：山东;37