老年人健康伴侶——基于MXTOS2-200的遠程老年人監測儀

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

　　應用需求分析

　　需求分析

　　隨著(zhù)經(jīng)濟社會(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生理參數，如常見(jiàn)的體溫、呼吸頻率、脈搏、血壓、心電指數等等，以此作為初步的應急狀況的篩查。然而社會(huì )節奏的加快導致人們照顧小孩(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、呼吸頻率等指標上得以反映。新聞報導中，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，有必要設計一些簡(jiǎn)單便攜的兼具報警功能的醫療電子系統來(lái)輔助人們快速尋找急救突發(fā)狀況的老年人，國內外類(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)間信號等的GPS、BD-2 雙模兼容接收機模塊MXTOS2-200，可以實(shí)現老年人的快速定位，再加上相應的生理參數模塊進(jìn)行老年人的原始觀(guān)測和及時(shí)預警。

　　應用領(lǐng)域

　　本次設計的監測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部件，實(shí)時(shí)采集檢測老年人的生理參數，應用于突發(fā)狀況的老年人的快速定位和急救。

　　此系統也可應用于平常的體格檢查，定時(shí)地將各項數據傳送到醫生處做備案和分析，起到遠程體檢儀的作用。另外，如果將此系統加以完善制作應用于飛機或輪船上面，可以更加方便準確地檢測出駕駛員的各項生理參數，結合提供的高精度的載體三維位置、時(shí)間信號和速度信息，為后續的各項生理參數與航程、地理位置、航速等關(guān)系分析作建模和研究。

　　現狀

　　國內現狀

　　在國內，基于便攜式的生理參數監測儀的研究和開(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，設計了基于嵌入式系統的便攜式心電圖機^[3];馬進(jìn)、黃佐等提出了便攜式多功能體檢計設計的概念^[4];志宏、胡亮、邱峰志等采用CSN808模塊設計了基于Windows CE人體生理參數監測系統，實(shí)現了對病人生理參數的實(shí)時(shí)監測^[5];于遠程醫療方面的研究，也有相關(guān)報道，如洪婷、楊印根等采用多生理參數采集器與客戶(hù)端PC機相連,客戶(hù)端PC機通過(guò)Internet網(wǎng)與醫院服務(wù)器相連而設計的一種方案^[6];天、陳萬(wàn)忠等利用GSM 模塊TC35 和 C8051F320 單片機進(jìn)行相關(guān)電路設計了人體生理參數采集傳輸系統^[7]。

　　不難看出，國內的很多研究都只是單獨研究設計了便攜式的監測儀或者采用物聯(lián)網(wǎng)的形式連接大型醫療設備，而且沒(méi)有針對老年人的特點(diǎn)設計。本次設計，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。

　　國外現狀

　　隨著(zhù)iPhone的普及和應用，App Store前些時(shí)間甚至推出了生理參數檢測的iPhone客戶(hù)端應用下載，配套的硬件采集模塊可以購買(mǎi)^[8,9]。如可隨時(shí)測量血糖、血壓和體重的iPhone新配件在英國上市，用戶(hù)可以購置這樣的部件如iBGStar進(jìn)行日常自測自檢，利用客戶(hù)端軟件隨時(shí)將數據傳送給醫療機構或與正常值進(jìn)行對比，方便的進(jìn)行遠程醫療體檢和危機狀況處置。

　　方案總體設計及參賽作品目標

　　本次設計的基于MXTOS2-200的遠程生理參數監測預警系統的總體設計方案主要包括：MXTOS2-200模塊、主控MCU模塊(將原來(lái)的MXT8051改進(jìn)為51內核的pSoC CY8C38系列)、生理參數采集模塊、藍牙模塊(代替GSM/GPRS與無(wú)線(xiàn)串口)、人機交互模塊。設計整體框圖如圖1所示。