老年人健康伴侶——基于MXTOS2-200的遠(yuǎn)程老年人監(jiān)測(cè)儀

　　摘要：采用提供高精度三維位置的MXTOS2-200模塊和MXT8051 MCU模塊設(shè)計(jì)了一種體積小巧的遠(yuǎn)程老年人監(jiān)測(cè)儀。利用獨(dú)特的過(guò)采樣技術(shù)和低功耗、器件少的傳感模塊，通過(guò)對(duì)老年人心電、呼吸頻率、行走狀況(跌倒)等生理狀態(tài)參數(shù)的實(shí)時(shí)采集測(cè)量，與正常生理參數(shù)范圍做比較，進(jìn)行預(yù)警動(dòng)作。作品測(cè)試效果良好，當(dāng)攜帶此監(jiān)測(cè)儀的老年人在外出現(xiàn)異常時(shí)，集控中心的上位機(jī)接收到由監(jiān)測(cè)儀中GSM/GPRS無(wú)線模塊傳送的位置信息和生理參數(shù)，實(shí)現(xiàn)快速定位和出勤急救，保障老年人的生命健康。

　　應(yīng)用需求分析

　　需求分析

　　隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們對(duì)自身的身體素質(zhì)和健康水平有了更高的要求。不管是在日常生活中定期的體格檢查，還是在特殊條件突發(fā)狀況時(shí)人們都需要了解身體的各項(xiàng)生理參數(shù)，如常見(jiàn)的體溫、呼吸頻率、脈搏、血壓、心電指數(shù)等等，以此作為初步的應(yīng)急狀況的篩查。然而社會(huì)節(jié)奏的加快導(dǎo)致人們照顧小孩(特別是剛出生的嬰幼兒)和老人的時(shí)間精力都大為減少，特別是年邁的老年人有時(shí)候出門(mén)在外突發(fā)的一系列疾病都會(huì)在其體溫、呼吸頻率等指標(biāo)上得以反映。新聞報(bào)導(dǎo)中，老人外出突發(fā)疾病等幾乎每天都在發(fā)生^[1,2]。

　　上述的需求告訴我們，有必要設(shè)計(jì)一些簡(jiǎn)單便攜的兼具報(bào)警功能的醫(yī)療電子系統(tǒng)來(lái)輔助人們快速尋找急救突發(fā)狀況的老年人，國(guó)內(nèi)外類(lèi)似的產(chǎn)品和概念近乎空白。如果借助這次北京時(shí)代民芯科技有限公司開(kāi)發(fā)的能提供高精度的載體三維位置、時(shí)間信號(hào)等的GPS、BD-2 雙模兼容接收機(jī)模塊MXTOS2-200，可以實(shí)現(xiàn)老年人的快速定位，再加上相應(yīng)的生理參數(shù)模塊進(jìn)行老年人的原始觀測(cè)和及時(shí)預(yù)警。

　　應(yīng)用領(lǐng)域

　　本次設(shè)計(jì)的監(jiān)測(cè)儀作為老年人的健康伴侶，采取佩戴的手環(huán)和胸前貼附電極的形式作檢測(cè)部件，實(shí)時(shí)采集檢測(cè)老年人的生理參數(shù)，應(yīng)用于突發(fā)狀況的老年人的快速定位和急救。

　　此系統(tǒng)也可應(yīng)用于平常的體格檢查，定時(shí)地將各項(xiàng)數(shù)據(jù)傳送到醫(yī)生處做備案和分析，起到遠(yuǎn)程體檢儀的作用。另外，如果將此系統(tǒng)加以完善制作應(yīng)用于飛機(jī)或輪船上面，可以更加方便準(zhǔn)確地檢測(cè)出駕駛員的各項(xiàng)生理參數(shù)，結(jié)合提供的高精度的載體三維位置、時(shí)間信號(hào)和速度信息，為后續(xù)的各項(xiàng)生理參數(shù)與航程、地理位置、航速等關(guān)系分析作建模和研究。

　　現(xiàn)狀

　　國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀

　　在國(guó)內(nèi)，基于便攜式的生理參數(shù)監(jiān)測(cè)儀的研究和開(kāi)發(fā)有了較大發(fā)展，如祝順燕、孟橋等使用RISC的 ARM 微處理器 S3C44B0X，設(shè)計(jì)了基于嵌入式系統(tǒng)的便攜式心電圖機(jī)^[3];馬進(jìn)、黃佐等提出了便攜式多功能體檢計(jì)設(shè)計(jì)的概念^[4];志宏、胡亮、邱峰志等采用CSN808模塊設(shè)計(jì)了基于Windows CE人體生理參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)病人生理參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)^[5];于遠(yuǎn)程醫(yī)療方面的研究，也有相關(guān)報(bào)道，如洪婷、楊印根等采用多生理參數(shù)采集器與客戶端PC機(jī)相連,客戶端PC機(jī)通過(guò)Internet網(wǎng)與醫(yī)院服務(wù)器相連而設(shè)計(jì)的一種方案^[6];天、陳萬(wàn)忠等利用GSM 模塊TC35 和 C8051F320 單片機(jī)進(jìn)行相關(guān)電路設(shè)計(jì)了人體生理參數(shù)采集傳輸系統(tǒng)^[7]。

　　不難看出，國(guó)內(nèi)的很多研究都只是單獨(dú)研究設(shè)計(jì)了便攜式的監(jiān)測(cè)儀或者采用物聯(lián)網(wǎng)的形式連接大型醫(yī)療設(shè)備，而且沒(méi)有針對(duì)老年人的特點(diǎn)設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)，采用很少的傳感、處理器件進(jìn)行高速有效的采集和MXTOS2-200模塊，兼具了便攜和遠(yuǎn)程發(fā)送的特點(diǎn)，可以起到定位急救的作用，具有成本低、功耗低的優(yōu)勢(shì)。

　　國(guó)外現(xiàn)狀

　　隨著iPhone的普及和應(yīng)用，App Store前些時(shí)間甚至推出了生理參數(shù)檢測(cè)的iPhone客戶端應(yīng)用下載，配套的硬件采集模塊可以購(gòu)買(mǎi)^[8,9]。如可隨時(shí)測(cè)量血糖、血壓和體重的iPhone新配件在英國(guó)上市，用戶可以購(gòu)置這樣的部件如iBGStar進(jìn)行日常自測(cè)自檢，利用客戶端軟件隨時(shí)將數(shù)據(jù)傳送給醫(yī)療機(jī)構(gòu)或與正常值進(jìn)行對(duì)比，方便的進(jìn)行遠(yuǎn)程醫(yī)療體檢和危機(jī)狀況處置。

　　方案總體設(shè)計(jì)及參賽作品目標(biāo)

　　本次設(shè)計(jì)的基于MXTOS2-200的遠(yuǎn)程生理參數(shù)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案主要包括：MXTOS2-200模塊、主控MCU模塊(將原來(lái)的MXT8051改進(jìn)為51內(nèi)核的pSoC CY8C38系列)、生理參數(shù)采集模塊、藍(lán)牙模塊(代替GSM/GPRS與無(wú)線串口)、人機(jī)交互模塊。設(shè)計(jì)整體框圖如圖1所示。