魏 佳， 賈婧媛， 趙香玉， 宋 雷

(1.佳木斯大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,黑龍江 佳木斯 154007；2.佳木斯大學(xué)信息電子技術(shù)學(xué)院，黑龍江 佳木斯 154007；3.佳木斯大學(xué)校醫(yī)院，黑龍江 佳木斯 154007；4. 佳木斯市疾病預(yù)防控制中心，黑龍江 佳木斯 154007)

0 引 言

傳統(tǒng)的醫(yī)療方式是當(dāng)病人發(fā)現(xiàn)身體有不舒服的情況的時(shí)候，就要去醫(yī)院找醫(yī)生進(jìn)行病痛的治療。這樣既麻煩又耽誤時(shí)間，甚至是幾分鐘治療的關(guān)鍵時(shí)間，嚴(yán)重的話會(huì)導(dǎo)致病痛的加重甚至是有生命的危險(xiǎn)。隨著Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，如果人們自己可以在家進(jìn)行一些基礎(chǔ)的身體信息測(cè)量，再將這些信息通過(guò)Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)傳到醫(yī)生那里，這樣既方便又節(jié)省了時(shí)間[1]?；赪i-Fi物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的家居護(hù)理系統(tǒng)可以為用戶提供更便捷、更高效的生活方式。在這個(gè)科技愈發(fā)成熟的時(shí)代中，家居護(hù)理系統(tǒng)可以為用戶做很多基礎(chǔ)的事情，比如測(cè)量體溫、測(cè)量血壓、測(cè)量血氧、測(cè)量心率等。通過(guò)與Wi-Fi互聯(lián)網(wǎng)的連接，可以實(shí)時(shí)的觀察人體健康水平，做一些最基礎(chǔ)的保障健康的工作。當(dāng)人體發(fā)出危險(xiǎn)信號(hào)時(shí)，家居護(hù)理系統(tǒng)都可以速度并且靈敏的發(fā)現(xiàn)并發(fā)送給用戶，以阻止危險(xiǎn)的發(fā)生或者降低安全風(fēng)險(xiǎn)[2]。

1 基于CC3200物聯(lián)網(wǎng)家居護(hù)理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

1.1 總體設(shè)計(jì)方案的結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)總體方案結(jié)構(gòu)如圖1所示[3]。

1.2 采集終端節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)

采集終端節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2所示。通過(guò)采集終端節(jié)點(diǎn)從而將獲得的數(shù)據(jù)通過(guò)屏幕給病者看，甚至可以傳送到網(wǎng)上。在終端節(jié)點(diǎn)的電路中，整個(gè)電路的核心是CC3200芯片，它可以通過(guò)天線與路由器網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通信，從而受到開(kāi)關(guān)的控制以及網(wǎng)絡(luò)的控制。當(dāng)該家居護(hù)理系統(tǒng)收到測(cè)量命令的時(shí)候，該家居護(hù)理系統(tǒng)可以同時(shí)向三個(gè)傳感器發(fā)送信號(hào)，因此系統(tǒng)會(huì)接受數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)分為三個(gè)模塊，分別是測(cè)量體溫、血壓血氧以及脈率。而CC3200芯片在這里起到的作用就是將這些測(cè)量信息傳輸?shù)揭壕梁头澍Q器。整個(gè)系統(tǒng)的能量由充電電池來(lái)提供，該充電電池可以進(jìn)行充電反復(fù)利用，無(wú)線也便于攜帶，還可以通過(guò)休眠而節(jié)能，這樣可以節(jié)省能工作時(shí)間[4]。

2 系統(tǒng)的具體方案設(shè)計(jì)

2.1 溫度采集方案

人體的體溫是人體健康狀況的重要數(shù)據(jù)之一，正常人體的溫度是在36℃～37℃之間，一旦低于或者高于這個(gè)數(shù)值就會(huì)產(chǎn)生不良的后果，說(shuō)明人體正在發(fā)生疾病或者已經(jīng)發(fā)生疾病。體溫是人體發(fā)生新陳代謝等一系列行為而產(chǎn)生的熱量，所以體溫作為人體健康的基本測(cè)量信息是有依據(jù)的。在實(shí)際生活中，最為常見(jiàn)的是用水銀測(cè)量計(jì)進(jìn)行人體體溫的測(cè)量，運(yùn)用的原理就是水銀遇熱體積會(huì)變大。還有的是用熱敏電阻原理以及獲取人體紅外熱譜圖的方式來(lái)進(jìn)行人體體溫的測(cè)量?？傊@取溫度的方式有很多種，但是在此家居護(hù)理系統(tǒng)中選擇的是接觸式熱敏電子元件的方式進(jìn)行人體體溫的測(cè)量。需要做的就是把溫度傳感器貼緊手腕，這樣就可以進(jìn)行人體體溫的測(cè)量。但是測(cè)量需要等待十分鐘左右，需要的是一個(gè)穩(wěn)定的數(shù)據(jù)，這樣的數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確，有利于作為診療依據(jù)。選擇DS18B20溫度傳感器進(jìn)行操作，DS18 B20體積小，價(jià)格低，抗磨，它小巧玲瓏，便于使用[5]。

圖1 系統(tǒng)總體方案結(jié)構(gòu)圖

圖2 采集終端節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)圖

2.2 血壓采集方案

有一種表示血壓值的方法是用舒張壓和收縮壓的平均值來(lái)表示，醫(yī)學(xué)上稱它為平均壓。高血壓應(yīng)該不陌生，這是老年人最常見(jiàn)的疾病之一，所以血壓的檢測(cè)特別地重要。目前，絕大多數(shù)電子無(wú)創(chuàng)血壓測(cè)量技術(shù)都是基于示波法設(shè)計(jì)的。在手臂或手腕上戴上充氣袖套，在測(cè)試開(kāi)始后加壓，并停止動(dòng)脈血流。這個(gè)時(shí)候可以通過(guò)心跳頻率，血管就能隨之產(chǎn)生周期性的震動(dòng)，也就是平常所說(shuō)的脈搏的跳動(dòng)。血管震動(dòng)的幅度如果與充氣袖帶的壓力重疊，那么充氣和放氣的動(dòng)作就會(huì)停止，血管震動(dòng)的幅度會(huì)隨著充氣袖帶的壓力的降低而變化著，血壓的測(cè)量采用了EP85v1.5型號(hào)的電子血壓測(cè)量模塊。

圖3 血氧的采集程序框圖

2.3 血氧采集方案

血氧是SpO2，它是指血液中血紅蛋白與氧氣結(jié)合的百分比，然后達(dá)到一定程度的飽和度。一克血紅蛋白可溶解高達(dá)1.36mL的氧氣，因此100%氧飽和度為1.36mL氧飽和度可以用以下方式來(lái)表示：氧飽和度等于實(shí)際一克的血紅蛋白結(jié)合的氧氣除以1.36，按百分比計(jì)算，單位為毫升。人體正常血管的氧飽和度在95%至99%之間，血氧是人體血液中攜帶的氧氣，氧氣量不應(yīng)該過(guò)低，正常來(lái)講一般不宜低于百分之九十四。如果血氧含量低于百分之九十四，那么血液中攜帶的氧氣量就不足，就會(huì)產(chǎn)生供氧不足的現(xiàn)象，所以，血氧也應(yīng)該作為人體健康的基本測(cè)量信息之一。血氧模塊YS1000數(shù)字血氧模塊，該模塊采用朗伯-比爾定律設(shè)計(jì)，該測(cè)量模塊獲取信息后由電路以及微處理器處理后再通過(guò)設(shè)備或者PC將測(cè)得的結(jié)果顯示出來(lái)。這個(gè)血氧模塊由兩部分組成：一個(gè)橡膠探針和一個(gè)處理電路。該血氧處理模塊有很多優(yōu)點(diǎn)，比如體積小，便于安裝，可靠性強(qiáng)，可以為人體基本健康信息提供準(zhǔn)確的測(cè)量信息等等。該血氧測(cè)量模塊也易于集成[6]。

3 軟件設(shè)計(jì)

基于CC3200物聯(lián)網(wǎng)家居護(hù)理系統(tǒng)的軟件很多，可以分成采集終端節(jié)點(diǎn)軟件、無(wú)線路由器軟件、上位機(jī)監(jiān)控軟件三大方面，不在此一一舉例，僅給出采集終端節(jié)點(diǎn)血氧的采集程序框圖如圖3所示。

4 結(jié) 語(yǔ)

利用Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，采用高性能、接口方便的CC3200芯片作為系統(tǒng)主要元器件，著重對(duì)于家居護(hù)理系統(tǒng)方面進(jìn)行研究與設(shè)計(jì)，以期為人們的生活和工作提供更多的幫助。