專利名稱：智能健康監(jiān)護系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及健康監(jiān)護領域，特別涉及一種具有被動監(jiān)護功能的智能健康監(jiān)護 系統(tǒng)。
二背景技術：
家庭生活空間的智能化和以人為本的理念是主導人們從事智能家居研究的源動 力，當今人口的高齡化是一種全球性的發(fā)展趨勢。按照國際標準來衡量，中國已經步入高齡 化社會，而且在今后幾十年其高齡化趨勢將愈加明顯。近些年來，隨著社會經濟的發(fā)展，居 住方式的變化，家庭結構的小型化，以及人口流動的加速，子女數(shù)的減少，代際居住的分離 傾向，人口預期壽命的延長等因素導致老年人家庭空巢率正在不斷的加大。通用電氣公司曾經對21個照顧過獨居老年人或者是有早期老年癡呆癥狀的病人 的社區(qū)服務人員做過調查，他們提出了 125種可能引起這些人注意的活動事件，其中排名 最靠前的事件包括老年人跌倒、忘記吃藥、迷路、廚房失火及其他緊急事件等。以往的智能 監(jiān)控系統(tǒng)通常是將攝像機的輸出結果普通地保存記錄下來，如老年人出現(xiàn)跌倒等異常情況 時，相關人員必須通過瀏覽全部記錄的結果來觀察發(fā)生的事實，這對防止或避免異常情況 的發(fā)生沒有時效上的意義，實時監(jiān)督和反饋作用差。監(jiān)護系統(tǒng)如何能夠主動連續(xù)地向監(jiān)護 人和居住者準確及時地發(fā)出警報，從而避免災難性和緊急事件的發(fā)生，是智能健康監(jiān)護研 究亟待解決的一個問題。實用新型200920056659. 3公開了一種移動式老年人求救包的裝置，該裝置將現(xiàn) 下流行的GPS導航裝置與GSM無線技術相結合提供了一種老年人應急求救的方案。但該裝 置的缺點是，在使用時需要老年人主動發(fā)出求救信號，然而在發(fā)生如休克等緊急情況時，就 會因為老年人不能自己按下求救鍵而失效。實用新型200920300291. 0公開了一種多功能 健康監(jiān)護要帶裝置，該裝置將GPS定位技術與心率、體溫、計步器等信息及GSM無線技術相 結合，使被監(jiān)護人能隨時隨地了解到自己的狀態(tài)，并在危急時通過GPS報警。該裝置將健康 參數(shù)與GPS技術相結合是很好的突破，但在使用時還是需要通過被監(jiān)護人主動發(fā)出求救的 信號來啟動的。
三、發(fā)明內容針對以上現(xiàn)有技術的不足，本實用新型提供了一種智能健康監(jiān)護系統(tǒng)，由終端設 備、監(jiān)護人手機、無線網絡、以及主機服務器四部分組成。終端設備的作用是監(jiān)控被監(jiān)護對 象的生理參數(shù)，如心電、血氧、血壓以及運動信息，并將監(jiān)控到的數(shù)據通過無線網絡撥號上 網，通過Internet發(fā)送給主機服務器；無線網絡是公共的手機網絡如GSM/GPRS/3G等；主 機服務器是一個數(shù)據庫專家系統(tǒng)，將分析好的結果通過Internet經由無線網絡發(fā)送給監(jiān) 護人手機。具體來說，在本技術方案中，終端設備可以集成各種健康監(jiān)護參數(shù)模塊，如心電、 血壓、血氧、血糖等，然后在備用電池的支持下對各種健康參數(shù)實時掃描監(jiān)控，有異常情況時，如心律失常、心律不齊、房顫、血壓過高、血氧飽和度不足、血糖偏高/低等，會被自動掃 描。終端設備中含有高速、低功耗的微處理器，能夠對采集到的各項參數(shù)進行簡單地計算和 對比，將異常的數(shù)據片段存儲起來，通過GSM撥號上網將異常信息通過Internet發(fā)送給主 機服務器。主機服務器是一個基于Internet的網絡服務器，該服務器上集成了數(shù)據庫系 統(tǒng)，每個用戶都有一個賬戶，每個接收到的數(shù)據放到各自的賬戶中，服務器算法程序對接收 到的數(shù)據進行分析，確定病情。數(shù)據庫的作用在于能夠對歷史數(shù)據進行對比，從而得出更 精確的判斷以及給出預測結果。主機的診斷結果可以通過Internet發(fā)送給監(jiān)護人手機或 者信箱。本終端設備還集成了重力加速度傳感器以及GPS模塊，重力加速度傳感器可以用 于跌倒檢測以及日常運動量的檢測，GPS模塊提供被監(jiān)護人的位置信息，這些信息都可通過 GSM傳輸。主機服務器端包括四個模塊，即Internet收/發(fā)模塊、輸入/輸出模塊、數(shù)據庫以 及專家系統(tǒng)。Internet收發(fā)模塊將接收到的信號傳遞給輸入/輸出模塊，并將輸入/輸出 模塊的輸出通過Internet發(fā)送出去。輸入\輸出模塊主要負責將無線網絡的信息轉換成 服務器數(shù)據庫的規(guī)定格式或將專家系統(tǒng)的輸出轉換成無線數(shù)據包格式。數(shù)據庫是一個數(shù)據 的存儲倉庫，能夠記錄很多人的大量歷史數(shù)據。專家系統(tǒng)是基于數(shù)據庫工作的，專家系統(tǒng) 針對存儲在數(shù)據庫中的數(shù)據進行分析，得出有效結論，并將結果輸出至輸入輸出模塊，通過 Internet收/發(fā)模塊發(fā)送出去。本系統(tǒng)對被監(jiān)護人來說是一種被動監(jiān)護的概念，即被監(jiān)護人的生理參數(shù)被實時監(jiān) 護、分析，微處理器可以實現(xiàn)對健康參數(shù)的實時監(jiān)護、分析，一旦發(fā)現(xiàn)異?；蚴菂?shù)超過預 設的指標，裝置可以自動報警并發(fā)送異常數(shù)據給主機服務器做進一步的診斷。本系統(tǒng)通過GSM撥號上網的方式實現(xiàn)Internet數(shù)據傳輸，使大批量的數(shù)據可實時 傳輸。因為病人的健康數(shù)據是被實時采樣的，異常數(shù)據通常只有幾秒種的片段，具有診斷意 義的心電數(shù)據通常大于IOKB每次，簡單的GSM傳輸技術如短信只能傳輸大約140B每次，而 且延時較大，實時性不好，GSM撥號上網的方法解決了這個問題。更重要的是GSM撥號上網 后可以通過Internet與基于PC的主機服務器相連，服務器可以做進一步的算法處理。這一 技術提高了本裝置的擴展性，也降低了裝置的成本和功耗，因為復雜的工作由服務器做了。 更進一步，本系統(tǒng)也不僅限于使用GSM技術，現(xiàn)有的手機網絡如GPRS/CDMA/3G都具有類似 的功能。作為改進，本系統(tǒng)還集成了具有臨床診斷意義的健康參數(shù)模塊，采集到的數(shù)據可 以用于醫(yī)生的診斷參考。與現(xiàn)有技術相比，本系統(tǒng)的有益效果是具有低功耗、低成本、方便實用的特點。在 老年人遇到突發(fā)情況時系統(tǒng)可以自動報警，醫(yī)護人員可以在遠端的監(jiān)護中心觀察老年人的 健康狀況并為老年人的監(jiān)護者提供實時的信息。
四
圖1為系統(tǒng)原理框圖；圖2為服務器的結構圖；圖3為終端設備結構圖；圖4為GSM模塊原理4[0016]圖5為心電傳感器模塊原理圖。 五具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型技術方案的具體實施進行說明。終端設備如圖3所示主要包含傳感器11、采樣濾波電路12、微處理器13、GSM模塊 14、鍵盤顯示模塊15、存儲模塊16、加速度傳感器器模塊17、GPS模塊18、以及電源19。傳感器11將采集到的被監(jiān)護人10的生理信號如心電、血氧飽和度等信息，轉換成 模擬信號，該模擬信號經采樣、濾波電路12進行處理。濾波電路12先對信號采用采樣保持， 然后用帶通濾波器獲取感興趣的信號帶寬。將采樣濾波電路的輸出是模擬信號，因此需要 模數(shù)轉換器將模擬信號轉換成數(shù)字信號，為了節(jié)約成本我們選擇內置模數(shù)轉換器的微處理 13，微處理器13將采樣濾波電路輸出的模擬信號轉換成數(shù)字信號。加速度傳感器模塊17和GPS模塊18各自通過串口與微處理器13相連。微處理 器13可以定時通過串口查詢當前的運動狀態(tài)以及位置信息。微處理器13的查詢間隔時間可以由鍵盤、顯示模塊15來設置，用戶可以根據自己 的需要設置查詢的頻率，以及設置報警。報警的選項有心律不齊、摔倒、運動量不夠、血氧飽 和度低(供血不足)等。微處理器13定時查詢各項參數(shù)，一旦發(fā)現(xiàn)超過設置警戒線的情況 就立即通過GSM模塊14向服務器發(fā)送數(shù)據。GSM模塊14在發(fā)送數(shù)據時不是直接使用GSM 網絡進行點對點的互傳，而是先利用撥號上網的方式接入Internet，利用TCP/IP協(xié)議，模 塊可以實現(xiàn)連續(xù)的大批來那個數(shù)據傳輸。本實用新型還配有存儲模塊16，微處理器13可以將少量的監(jiān)護信息存儲在存儲 模塊中。如圖4所示的GSM模塊原理圖，是對圖3中GSM模塊14的實施。GSM模塊U3采用 SIMCOM公司的模塊產品SIM900，該模塊具有體積小、低成本、低功耗、支持TCP/IP協(xié)議棧的 特點。該模塊支持兩個UART接口(見圖4中的信號UARTO、DB_XX)，UARTO是與CPU的數(shù)據 接口，數(shù)據的發(fā)送以及狀態(tài)的讀取都是通過此口完成的，模塊支持同步或者異步的接口模 式。DB_XX是調試接口，模塊的調試信息通過此口輸出至調試設備上以方便用戶查看調試的 狀態(tài)和信息。為實現(xiàn)撥號上網的功能，本系統(tǒng)還集成了 SIM卡電路，見由C0N2、R9 R12、Cl 組成的SIM卡電路，Ul為此電路提供ESD保護功能，SIM卡可以從通訊服務商那里辦理(但 要開通GPRS上網服務功能)。C0N1、Rl、R2組成了 GSM的天線電路，這是一個RF的阻容網 絡，提供收發(fā)功能。具體的工作方式分為幾步第一步，CPU初始化端口模式，準備撥號；第 二步，CPU發(fā)送撥號的AT命令給模塊，建立通訊鏈接；第三步，CPU將帶要發(fā)送的數(shù)據通過 UARTO傳送給GSM模塊SIM900 ；第四步，SIM900將接收到的數(shù)據調制成天線的電磁波發(fā)射 出去。接收的的過程與發(fā)送過程類似，只是信號流的方向是相反的。圖5所示的心電傳感器模塊原理圖是對圖3中的傳感器11和采樣濾波電路12的 細化，這里以心電傳感器為例。R72、C39、D3和R73、C40、D4共同組成了 ESD/RF濾波電路， 主要為醫(yī)用儀器提供抗高頻干擾的能力，主要體現(xiàn)在抗醫(yī)用除顫儀、手術室高頻電刀等高 頻干擾源的作用。U4組成的跟隨電路起到了增大輸入阻抗的作用，同時運放輸入的高阻抗 性也減小了人體接入電阻不匹配而引起的輸入阻抗不匹配問題，從而有利于系統(tǒng)共模抑制 比CMRR的提高(增益是7. 99)。TO是一個儀表放大器，儀表放大器可以有效地抑制共模信號，具有極高的共模抑制比。U6的兩個運放組成了帶通濾波器，帶通范圍是0. 05Hz 265Hz， U6A以及R68，R85以及C41構成了反相放大及低通濾波電路，放大倍數(shù)是15. 4，低通濾波頻 率是265Hz。U6B以及R91、R92、C42、C43構成了積分器，與儀表放大器TO共同構成了高通 濾波電路，濾波頻率是0. 05Hz。這樣，系統(tǒng)的總增益=儀表放大器增益*反相放大器增益= 7. 99*15. 4 = 123. 046，在12位ADC的分辨率下，ECG的信號是5uV/LSB。非常符合醫(yī)療診 斷。上述心電傳感器模塊，其最小可分辨信號可達5uV，具備臨床診斷價值。
權利要求一種智能健康監(jiān)護系統(tǒng)，其特征是，由終端設備、監(jiān)護人手機、無線網絡、以及主機服務器四部分組成，終端設備監(jiān)控被監(jiān)護對象的生理參數(shù)，并將監(jiān)控到的數(shù)據通過無線網絡撥號上網，通過互聯(lián)網發(fā)送給主機服務器。
2.如權利要求1所述的智能健康監(jiān)護系統(tǒng)，其特征是所述無線網絡為公共的手機網 絡，包括 GSM、GPRS、3G 等。
3.如權利要求1或2所述的智能健康監(jiān)護系統(tǒng)，其特征是所述終端設備中含有高速、低 功耗的微處理器，能夠對采集到的各項參數(shù)進行簡單地計算和對比，將異常的數(shù)據片段存 儲起來，終端設備還集成了重力加速度傳感器以及GPS模塊。
4.如權利要求1至3所述的任一項智能健康監(jiān)護系統(tǒng)，其特征是所述主機服務器是一 個基于Internet的網絡服務器，該服務器集成了數(shù)據庫系統(tǒng)，每個用戶都有一個賬戶。
專利摘要本實用新型公開了一種智能健康監(jiān)護系統(tǒng)，由終端設備、監(jiān)護人手機、無線網絡、以及主機服務器四部分組成。終端設備的作用是監(jiān)控被監(jiān)護對象的生理參數(shù)，如心電、血氧、血壓以及運動信息，并將監(jiān)控到的數(shù)據通過無線網絡撥號上網，通過Internet發(fā)送給主機服務器；無線網絡是公共的手機網絡如GSM/GPRS/3G等；主機服務器是一個數(shù)據庫專家系統(tǒng)，將分析好的結果通過Internet經由無線網絡發(fā)送給監(jiān)護人手機。與現(xiàn)有技術相比，本系統(tǒng)的有益效果是具有低功耗、低成本、方便實用的特點。在老年人遇到突發(fā)情況時系統(tǒng)可以自動報警，醫(yī)護人員可以在遠端的監(jiān)護中心觀察老年人的健康狀況并為老年人的監(jiān)護者提供實時的信息。
文檔編號A61B19/00GK201710473SQ201020249450
公開日2011年1月19日 申請日期2010年7月2日 優(yōu)先權日2010年7月2日
發(fā)明者羅倩倩 申請人:羅倩倩