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        智慧醫(yī)療遠程監(jiān)護系統(tǒng)

        2017-04-01 21:56:28于瑋

        摘要:針對社會老齡化逐步加劇的問題,將生理傳感器與藍牙通信技術(shù)相結(jié)合,介紹了一種基于人體軀感網(wǎng)的智慧醫(yī)療遠程監(jiān)護系統(tǒng)。采用心電傳感器BMD101及溫度傳感器LM35實時監(jiān)測生理信息,設(shè)計了帶通濾波電路,進一步提高了測量前端的信噪比。測量結(jié)果交由藍牙模塊向配對的智能手機發(fā)送,最終通過GPRS網(wǎng)絡(luò)上傳至遠端的監(jiān)控端口。

        關(guān)鍵詞:遠程監(jiān)護 心電 體溫 藍牙通信

        中圖分類號:TP274 文獻標識碼:A 文章編號:1007-9416(2016)10-0001-01

        老齡化現(xiàn)象的加劇,帶來了許多社會問題。由于獨居老人越來越多,且往往患有各類心血管疾病,若發(fā)病時未能得到及時救助,后果不堪設(shè)想。如何實現(xiàn)獨居老人的醫(yī)療保健和安全監(jiān)護已然成為全社會共同關(guān)注的重大議題。本文介紹了一種智慧醫(yī)療遠程監(jiān)護系統(tǒng)。

        1 系統(tǒng)總體設(shè)計

        系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示,考慮到實時在線檢測對低功耗的客觀需求,采用MSP430單片機為處理核心,前端生理信號的采集電路包括心電檢測和體溫檢測兩部分,生理信息經(jīng)分析處理后在液晶屏上顯示,并通過HC-05藍牙通信電路發(fā)送至手機,最終從手機端經(jīng)GPRS網(wǎng)絡(luò)向監(jiān)管中心遠程傳送。

        2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

        2.1 心電檢測電路

        本系統(tǒng)采用生理采集芯片BMD101作為心電檢測的核心,其集成度較高,片內(nèi)低噪聲放大器有利于后續(xù)電路捕捉到μV級的信號,再經(jīng)濾波、A/D轉(zhuǎn)換后,以串行總線的形式向單片機上傳測量數(shù)據(jù)。芯片的引腳2和引腳3分別與電極的陽極和陰極相連。由于心電信號的頻率集中于0.05-150Hz,且經(jīng)過皮膚組織時存在衰減,容易受到電磁干擾時。因此本系統(tǒng)在電極與BMD101之間設(shè)置了一個帶通濾波電路,使得噪聲信號在進入傳感器之前就被濾除,保證了模擬前端的信噪比。帶通濾波器的設(shè)計如圖2所示,考慮到濾波器的上下限截止頻率與心電信號帶寬之間的關(guān)系,此處下限截止與上限截止頻率分別取0.02Hz和200Hz。根據(jù)諧振頻率計算公式f0=1/2πRC,求得對應(yīng)的時間常數(shù)分別為7.9s和0.8ms,取R1=3.6MΩ,C1=2.2μF,R2=400Ω,C2=2μF。

        2.2 體溫檢測電路

        體溫是醫(yī)療監(jiān)護的重要參數(shù),為了充分調(diào)動MSP430單片機的內(nèi)部ADC資源,此處采用模擬溫度傳感器LM35,該器件在常溫常壓下能達到±1/4℃的精度。LM35可適應(yīng)多種電源供電方式,為簡化電路,采用單電源供電,休眠電流在毫安級別。傳感器的輸出電壓與測量溫度在量程范圍內(nèi)保持了良好的線性度,且每當(dāng)上升1℃,輸出電壓增加10mV。

        3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

        系統(tǒng)程序流程圖如圖3所示。初始化配置完成后啟動藍牙連接,當(dāng)測量數(shù)據(jù)超出閾值時,打開蜂鳴器報警,直到下一個檢測周期內(nèi)數(shù)據(jù)正常后才將其關(guān)閉。信息在本地顯示的同時通過藍牙向手機端匯總,如果發(fā)送過程意外中斷,系統(tǒng)自動重發(fā)。在此通訊過程中,監(jiān)護系統(tǒng)中的藍牙模塊為主設(shè)備,而智能手機內(nèi)藍牙模塊為從設(shè)備。過程可描述為:主藍牙設(shè)備預(yù)先設(shè)定認證碼并等待會話請求,從設(shè)備隨后通過搜索功能發(fā)現(xiàn)主設(shè)備并發(fā)起連接申請;當(dāng)主設(shè)備確認獲取的從設(shè)備信息有效后完成連接,否則重新配對。

        4 結(jié)語

        將移動軀感網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用與智慧醫(yī)療領(lǐng)域,實現(xiàn)了部分生理指標的實時在線測量與上傳,為主治醫(yī)師對病情的進一步分析提供了大數(shù)據(jù)支撐,拓展了醫(yī)療監(jiān)護的廣度。將智能手機作為中繼器使用,為醫(yī)療設(shè)備無線組網(wǎng)提供了新的解決方案。本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、方便高效,有利于向居家養(yǎng)老的人群推廣。

        參考文獻

        [1]繆潔,徐文龍,徐冰俏.一種可穿戴式心電采集系統(tǒng)的設(shè)計[J].中國計量學(xué)院學(xué)報,2015,26(3): 305-310.

        [2]薛詩靜,高帥鋒,周平.可穿戴式心電監(jiān)護系統(tǒng)設(shè)計及實現(xiàn)[J].中國醫(yī)療設(shè)備,2015,30(1):6-9.

        [3]潘健勇,董齊芬,潘浩.基于無線傳感網(wǎng)的遠程心電監(jiān)護系統(tǒng)研究與設(shè)計[J].東南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2010,40(SupⅠ):167-171.

        收稿日期:2016-09-09

        基金項目:2014年南通大學(xué)自然科學(xué)類科研基金一般項目(14Z006)

        作者簡介:于瑋(1986—),男,漢族,江蘇南通人,碩士,實驗師,研究方向為計算機測控技術(shù)。

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