專利名稱：一種人體日常行為信息物聯(lián)網(wǎng)采集系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種醫(yī)學(xué)檢測技術(shù)，特別是涉及一種人體日常行為信息物聯(lián)網(wǎng)采集系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
人在65歲以后，身體機能會隨著年齡的增長而下降。80歲老人的肌肉力量大約只有20—30歲青年人的80%，老年人的肌肉力，會給他們生活帶來極大的不便、表現(xiàn)為日常生活能力下降，還會使跌倒等危險性增加，如果救治不及時會出現(xiàn)更為嚴(yán)重的后果。預(yù)計2020 年60歲以上的老年人口將從增加到2. 4億，占總?cè)丝诒壤龑⑦_到16. 6%。從2020年到2050 年，60歲以上的老年人口將從2. 4億上升到4億，占總?cè)丝诒壤龑⑦_到26%左右，醫(yī)療資源不足等問題突顯。采用目前的康復(fù)醫(yī)師陪同陪護的方法照看老人會消耗大量的醫(yī)療資源， 并且無法實現(xiàn)對患者身體狀態(tài)的定量采集，無法對患者身體康復(fù)趨勢進行分析。對于無陪護的老人在室內(nèi)行走時等，發(fā)生意外時無法進行實時的監(jiān)控?，F(xiàn)有的人體運動狀態(tài)檢測技術(shù)可分為兩類基于視頻的人體監(jiān)護檢測技術(shù)，基于穿戴式傳感器的人體監(jiān)護檢測技術(shù)?；谝曨l的人體監(jiān)護檢測技術(shù)是在一定區(qū)域內(nèi)安裝攝像頭，通過對人體活動的視頻的圖像處理，監(jiān)護人體運動狀態(tài)，此種方法受環(huán)境光線的影響較大?；诖┐魇絺鞲衅鞯娜梭w運動狀態(tài)檢測技術(shù)，指穿戴微型課穿戴設(shè)備，如衣服、帽了、首飾等，來試試檢測人體的活動，此種方法局限于一定范圍內(nèi)獨立的個體檢測?，F(xiàn)有的人體生命體征檢測傳感器主要有設(shè)置于人體表面的心電傳感器、血壓傳感器、脈搏傳感器、體溫傳感器、體位傳感器、血氧含量傳感器等，此種傳感器通常應(yīng)用于患者靜止時檢測。人體日常行為活動(ADL，Activities of daily living)信息。它指人類在日常生活中一般所從事的各種活動，包括日常起居(如飲食、入浴、穿衣、梳洗等等)、工作、家務(wù)、休閑等。同樣，人體的生物醫(yī)學(xué)信號如體溫、脈搏等也會隨著日常行為活動變化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種醫(yī)學(xué)檢測技術(shù)，即一種人體日常行為信息物聯(lián)網(wǎng)采集系統(tǒng)。實現(xiàn)對人體日常行為信息的采集與實時監(jiān)控，并與終端進行信息交互，實現(xiàn)對意外發(fā)生時的快速反映，方便醫(yī)生人體行為及生物信號變化趨勢的定量分析。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
一種人體日常行為信息物聯(lián)網(wǎng)采集系統(tǒng)該系統(tǒng)包括基于ZIGBEE無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的人體日常行為ADL activity of daily living信息檢測節(jié)點、用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信息處理的路由節(jié)點及人體ADL信息監(jiān)控服務(wù)器及第三方終端；采集過程包括檢測節(jié)點將采集到的人體ADL信息處理并發(fā)送到路由節(jié)點，路由節(jié)點處理檢測節(jié)點擁堵并將信息轉(zhuǎn)發(fā)到人體ADL信息監(jiān)控服務(wù)器，人體ADL信息監(jiān)控服務(wù)器對接收到的信息進行存儲，分類，顯示并通過INTERNET與第三方終端進行信息交互。
所述的一種人體日常行為信息物聯(lián)網(wǎng)采集系統(tǒng)，所述的基于ZIGBEE無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的人體日常行為信息檢測節(jié)點為可穿戴式包括可穿戴式傳感器模塊、微控制器模塊、 無線通信模塊、電源模塊。所述的一種人體日常行為信息物聯(lián)網(wǎng)采集系統(tǒng)，其基于ZIGBEE無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的人體日常行為信息檢測節(jié)點
a.每一個檢測節(jié)點都有唯一的電子標(biāo)簽，患者通過佩戴檢測節(jié)點的方式自由在檢測區(qū)域進行人體ADL信息采集；
b.可穿戴式傳感器模塊包括采用多三軸加速度傳感器檢測人體姿態(tài)、脈搏傳感器、體溫信號傳感器、血壓傳感器。其中三軸加速度傳感器選用MMA7260QT芯片，脈搏及血壓傳感器選用PVDF壓電傳感器，體溫信號傳感器選用DS18B20溫度傳感器；
c.微控制器模塊芯片選用CC2530芯片，完成ZIGBEE協(xié)議處理，一對多無線傳感器通信處理及人體姿態(tài)判斷功能；
d.無線通信模塊ZIGBEE前端處理芯片選用CC2591芯片、一對多無線傳感器通信芯片選用nRFMLOl芯片，nRF24L01控制芯片選用C8051F340芯片；
e.電源模塊由電池供電。所述的一種人體日常行為信息物聯(lián)網(wǎng)采集系統(tǒng)，其可穿戴式傳感器模塊用于人體姿態(tài)檢測的三軸加速度傳感器分別位于大腿兩側(cè)、上臂兩側(cè)及胸前，通過無線通信模塊與微控制器模塊芯片CC2530交換數(shù)據(jù)。脈搏及血壓傳感器分別位于手腕及上臂，通過導(dǎo)線連接到微控制器模塊。所述的一種人體日常行為信息物聯(lián)網(wǎng)采集系統(tǒng)，其所述的用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信息處理的路由節(jié)點包括ZIGBEE前端處理芯片、ZIGBEE協(xié)議處理芯片、微處理器、以太網(wǎng)協(xié)議處理芯片。所述的一種人體日常行為信息物聯(lián)網(wǎng)采集系統(tǒng)，其用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信息處理的路由節(jié)點
a.每一個路由節(jié)點都有唯一的電子標(biāo)簽；
b.ZIGBEE前端處理芯片選用CC2591芯片，ZIGBEE協(xié)議處理芯片選用CC2530進行多協(xié)議轉(zhuǎn)換、通信擁堵處理、重癥優(yōu)先處理功能，并負(fù)責(zé)將信息通過WIFI發(fā)送到無線路由處理節(jié)點，以太網(wǎng)協(xié)議該芯片DM9161AE將信息傳輸?shù)饺梭wADL信息監(jiān)控服務(wù)器。所述的一種人體日常行為信息物聯(lián)網(wǎng)采集系統(tǒng)，其所述的人體ADL信息監(jiān)控服務(wù)器完成人體信息的集中處理，包括與路由節(jié)點信息交換模塊，信息記錄、查詢、顯示模塊，第三方通信模塊。所述的一種人體日常行為信息物聯(lián)網(wǎng)采集系統(tǒng)，其所述的人體ADL信息監(jiān)控服務(wù)器根據(jù)設(shè)置參數(shù)及病人的檢測節(jié)點電子標(biāo)簽自動的分別為每一位病人記錄ADL信息及并通過路由節(jié)點標(biāo)簽記錄病人所處環(huán)境位置；根據(jù)記錄時間自動評估病人活動量，病人的康復(fù)程度變化趨勢。所述的一種人體日常行為信息物聯(lián)網(wǎng)采集系統(tǒng)，其所述的人體ADL信息監(jiān)控服務(wù)器根據(jù)設(shè)置參數(shù)自動進行患者異常狀態(tài)判斷，并提示判斷信息將信息發(fā)送到第三方終端。所述的一種人體日常行為信息物聯(lián)網(wǎng)采集系統(tǒng)，其所述的第三方終端包括手機、 PDA、個人電腦，通過GPRS或INTERNET與人體ADL信息監(jiān)控服務(wù)器進行信息交互。
本發(fā)明的優(yōu)點與效果是
1，節(jié)約醫(yī)療資源，減輕醫(yī)生負(fù)擔(dān)。從現(xiàn)有的陪同、陪護式看護到集中、遠程式看護。使醫(yī)生全身心投入到治療方案的改進，及探索人體ADL變化規(guī)律中。2，有效的采集患者身體狀態(tài)信息。有效定量的采集患者每天的日?；顒有袨椋坏梢粤私獠煌颊叩纳眢w健康狀況、行為能力的變化趨勢，還可以給醫(yī)生對醫(yī)療方案的改進提供重要的數(shù)據(jù)支持。3，加快患者發(fā)生意外時的反映速度。及時的救治發(fā)生意外的患者有著重要意義， 本發(fā)明采用重癥排序算法，重點監(jiān)護重癥病人，并且可以迅速檢測到不正常人體行為狀態(tài) (如跌倒等)、不正常人體參數(shù)變化(如脈搏等)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)募斜O(jiān)控中心或預(yù)先設(shè)定的手機上。實現(xiàn)對發(fā)生意外患者的快速救助。4，可以取得可觀的經(jīng)濟效益。本發(fā)明立足于醫(yī)療看護及患者身體數(shù)據(jù)采集，并且可以移動運營商、網(wǎng)絡(luò)運營商相結(jié)合帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。


圖1是基于物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)架人體ADL信息采集系統(tǒng)框圖； 圖2為人體ADL傳感器分布示意圖3為人體ADL路由節(jié)點原理框圖； 圖4為人體ADL檢測節(jié)點原理框圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行具體說明
本發(fā)明公開了一種人體日常行為信息物聯(lián)網(wǎng)采集系統(tǒng)。融合了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)， 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，及人體生命體征檢測技術(shù)，提出了多傳感器人體姿態(tài)分析方法。不僅實現(xiàn)了對人體姿態(tài)的準(zhǔn)確分析，還可以在患者治療或居住場所，長時間，大范圍的檢測人體日常行為信息，在患者進行日?？祻?fù)時定量的記錄患者狀態(tài)。并與第三方終端進行信息交互實現(xiàn)對意外發(fā)生時的快速反映的同時方便醫(yī)生人體行為及生物信號變化趨勢的定量分析。本發(fā)明采用MEMS器件作為人體姿態(tài)采集傳感器，采用微型電信號傳感器采集人體生命體征參數(shù)，采用基于ZIGBEE協(xié)議的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及GPRS協(xié)議作為人體姿態(tài)及人體生物醫(yī)學(xué)參數(shù)數(shù)據(jù)傳輸手段，并將無線傳感器基站與hternet連接實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)功能。請參見圖1所示，本發(fā)明所述的一種人體日常行為信息物聯(lián)網(wǎng)采集系統(tǒng)，包括基于ZIGBEE無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的人體日常行為(ADL，activity of daily living)信息檢測節(jié)點、用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信息處理的路由節(jié)點及人體ADL信息監(jiān)控服務(wù)器、第三方終端。 所述的檢測節(jié)點將采集到的人體ADL信息處理并發(fā)送到路由節(jié)點。所述的路由節(jié)點處理檢測節(jié)點擁堵并將信息轉(zhuǎn)發(fā)到人體ADL信息監(jiān)控服務(wù)器。所述的人體ADL信息監(jiān)控服務(wù)器對接收到的信息進行存儲，分類，顯示并通過INTERNET與第三方終端進行信息交互。本發(fā)明的基于ZIGBEE無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的人體日常行為信息檢測節(jié)點為可穿戴式包括可穿戴式傳感器模塊、微控制器模塊、無線通信模塊、電源模塊。人體姿態(tài)傳感器及人體生命體征傳感器分布請參見圖2所示。人體姿態(tài)檢測部分是完成人體日常行為信息檢測的重要組成部分。本項目選用的MMA7260傳感器由于工藝及工作原理問題，使器件自身處于靜態(tài)及動態(tài)時會產(chǎn)生大量的噪聲，因此濾波器的設(shè)計尤為關(guān)鍵?？纱┐魇絺鞲衅鲗w積的限制也有嚴(yán)格要求，需要即采集到人體信號，又不妨礙人體的正常日常生活行為。傳感器終端微處理器實現(xiàn)截止頻率可變的巴特沃斯低通濾波器作為人體姿態(tài)信號濾波器，即有效的去掉了噪聲干擾，又避免了主計算機處理傳感器數(shù)字信號的負(fù)擔(dān)。圖4所示為CC2530為檢測節(jié)點的一對多總匯處理器原理框圖。傳感器信息首先會傳輸?shù)紺C2530，然后通過CC2530轉(zhuǎn)換成ZIGBEE協(xié)議信息，通過ZIGBEE無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)铰酚晒?jié)點。為減輕總服務(wù)信息處理負(fù)擔(dān)，減輕網(wǎng)絡(luò)通信負(fù)擔(dān)。本發(fā)明通過對人體四肢軀干的數(shù)學(xué)模型分析，建立四肢及軀干各角度變化同正常人體姿態(tài)的關(guān)系。通過MMA7260 的三軸加速度傳感器檢測各點角度，通過人體姿態(tài)相似度算法，判斷與正常人體姿態(tài)的相似程度，并將計算結(jié)果上傳至路由節(jié)點。圖3所示為路由節(jié)點原理框圖。路由節(jié)點的ZIGBEE前端處理芯片選用CC2591芯片，ZIGBEE協(xié)議處理芯片選用CC2530進行多協(xié)議轉(zhuǎn)換、通信擁堵處理、重癥優(yōu)先處理功能， 并負(fù)責(zé)將信息通過WIFI發(fā)送到無線路由處理節(jié)點，以太網(wǎng)協(xié)議該芯片DM9161AE將信息傳輸?shù)饺梭wADL信息監(jiān)控服務(wù)器。路由節(jié)點被安裝到室內(nèi)屋頂上，每一個路由節(jié)點都有獨立的電子標(biāo)簽。在檢測節(jié)點到當(dāng)前的路由節(jié)點后，路由節(jié)點會將自身的標(biāo)簽與檢測節(jié)點檢測到的信息及其標(biāo)簽打包上傳至無線路由節(jié)點處理終端及ADL監(jiān)控服務(wù)器。通過預(yù)先繪制的建筑物的地圖及節(jié)點位置就能得到檢測節(jié)點的位置，從而得到檢測節(jié)點的運動軌跡。路由節(jié)點需要處理檢測節(jié)點擁堵問題。由于同一路由節(jié)點數(shù)目具有不確定性，在路由節(jié)點繁忙時會造成檢測節(jié)點與路由節(jié)點傳輸?shù)淖铋L時間為T增大。本使用新型提出重癥患者優(yōu)先監(jiān)護的方法，對路由節(jié)點內(nèi)的患者狀況進行排序，優(yōu)先查詢重癥患者，此種方法解決了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)在路由節(jié)點擁擠時對重癥病人監(jiān)視延時過大問題，減少了系統(tǒng)傳輸延時對病人及時救治有重要意義。人體ADL信息監(jiān)控服務(wù)器，采用VC++為主要編程工具實現(xiàn)PC端的數(shù)據(jù)接收、采集、數(shù)據(jù)庫管理、患者監(jiān)視、意外報警等功能。采用JAVA為主要編程工具實現(xiàn)手機端的數(shù)據(jù)接收與監(jiān)視等功能。普通用戶可以通過互聯(lián)網(wǎng)對某個患者的ADL行為進行監(jiān)視，管理員用戶通過網(wǎng)絡(luò)對傳感器參數(shù)進行設(shè)置。第三方終端訪問人體ADL信息監(jiān)控服務(wù)器。用戶通過運行在第三方終端銷售終端軟件與移動或網(wǎng)絡(luò)運營商達成購買協(xié)議合同，達到享受報警服務(wù)，獲得監(jiān)控特定患者時長的服務(wù)。合同內(nèi)容被記錄于第三方終端，合同信息通過互聯(lián)網(wǎng)上傳到人體ADL信息監(jiān)控服務(wù)器。檢測節(jié)點具有唯一的電子標(biāo)簽，用戶在康復(fù)中心或老人之家購買監(jiān)控時長。在用戶在達成銷售合同后，獲得檢測節(jié)點。每一個檢測節(jié)點對應(yīng)一個賬號，運行在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中與ADL服務(wù)器進行信息交互，在合同執(zhí)行的過程中進行結(jié)算。
權(quán)利要求
1.一種人體日常行為信息物聯(lián)網(wǎng)采集系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括基于ZIGBEE無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的人體日常行為ADL信息檢測節(jié)點、用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信息處理的路由節(jié)點及人體ADL信息監(jiān)控服務(wù)器及第三方終端；采集過程包括檢測節(jié)點將采集到的人體ADL 信息處理并發(fā)送到路由節(jié)點，路由節(jié)點處理檢測節(jié)點擁堵并將信息轉(zhuǎn)發(fā)到人體ADL信息監(jiān)控服務(wù)器，人體ADL信息監(jiān)控服務(wù)器對接收到的信息進行存儲，分類，顯示并通過INTERNET 與第三方終端進行信息交互。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種人體日常行為信息物聯(lián)網(wǎng)采集系統(tǒng)，其特征在于，所述的基于ZIGBEE無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的人體日常行為信息檢測節(jié)點為可穿戴式包括可穿戴式傳感器模塊、微控制器模塊、無線通信模塊、電源模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種人體日常行為信息物聯(lián)網(wǎng)采集系統(tǒng)，其特征在于，基于 ZIGBEE無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的人體日常行為信息檢測節(jié)點a.每一個檢測節(jié)點都有唯一的電子標(biāo)簽，患者通過佩戴檢測節(jié)點的方式自由在檢測區(qū)域進行人體ADL信息采集；b.可穿戴式傳感器模塊包括采用多三軸加速度傳感器檢測人體姿態(tài)、脈搏傳感器、體溫信號傳感器、血壓傳感器；其中三軸加速度傳感器選用MMA7260QT芯片，脈搏及血壓傳感器選用PVDF壓電傳感器，體溫信號傳感器選用DS18B20溫度傳感器；c.微控制器模塊芯片選用CC2530芯片，完成ZIGBEE協(xié)議處理，一對多無線傳感器通信處理及人體姿態(tài)判斷功能；d.無線通信模塊ZIGBEE前端處理芯片選用CC2591芯片、一對多無線傳感器通信芯片選用nRFMLOl芯片，nRF24L01控制芯片選用C8051F340芯片；e.電源模塊由電池供電。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種人體日常行為信息物聯(lián)網(wǎng)采集系統(tǒng)，其特征在于，可穿戴式傳感器模塊用于人體姿態(tài)檢測的三軸加速度傳感器分別位于大腿兩側(cè)、上臂兩側(cè)及胸前，通過無線通信模塊與微控制器模塊芯片CC2530交換數(shù)據(jù)；脈搏及血壓傳感器分別位于手腕及上臂，通過導(dǎo)線連接到微控制器模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種人體日常行為信息物聯(lián)網(wǎng)采集系統(tǒng)，其特征在于，所述的用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信息處理的路由節(jié)點包括ZIGBEE前端處理芯片、ZIGBEE協(xié)議處理芯片、微處理器、以太網(wǎng)協(xié)議處理芯片。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種人體日常行為信息物聯(lián)網(wǎng)采集系統(tǒng)，其特征在于，用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信息處理的路由節(jié)點a.每一個路由節(jié)點都有唯一的電子標(biāo)簽；b.ZIGBEE前端處理芯片選用CC2591芯片，ZIGBEE協(xié)議處理芯片選用CC2530進行多協(xié)議轉(zhuǎn)換、通信擁堵處理、重癥優(yōu)先處理功能，并負(fù)責(zé)將信息通過WIFI發(fā)送到無線路由處理節(jié)點，以太網(wǎng)協(xié)議該芯片DM9161AE將信息傳輸?shù)饺梭wADL信息監(jiān)控服務(wù)器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種人體日常行為信息物聯(lián)網(wǎng)采集系統(tǒng)，其特征在于，所述的人體ADL信息監(jiān)控服務(wù)器完成人體信息的集中處理，包括與路由節(jié)點信息交換模塊，信息記錄、查詢、顯示模塊，第三方通信模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的所述的一種人體日常行為信息物聯(lián)網(wǎng)采集系統(tǒng)，其特征在于，所述的人體ADL信息監(jiān)控服務(wù)器根據(jù)設(shè)置參數(shù)及病人的檢測節(jié)點電子標(biāo)簽自動的分別為每一位病人記錄ADL信息及并通過路由節(jié)點標(biāo)簽記錄病人所處環(huán)境位置；根據(jù)記錄時間自動評估病人活動量，病人的康復(fù)程度變化趨勢。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的所述的一種人體日常行為信息物聯(lián)網(wǎng)采集系統(tǒng)，其特征在于，所述的人體ADL信息監(jiān)控服務(wù)器根據(jù)設(shè)置參數(shù)自動進行患者異常狀態(tài)判斷，并提示判斷信息將信息發(fā)送到第三方終端。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種人體日常行為信息物聯(lián)網(wǎng)采集系統(tǒng)，其特征在于，所述的第三方終端包括手機、PDA、個人電腦，通過GPRS或INTERNET與人體ADL信息監(jiān)控服務(wù)器進行信息交互。
全文摘要
一種人體日常行為信息物聯(lián)網(wǎng)采集系統(tǒng)，涉及一種醫(yī)學(xué)檢測技術(shù)?；赯IGBEE無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的人體日常行為ADL,activityofdailyliving信息檢測節(jié)點、用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信息處理的路由節(jié)點及人體ADL信息監(jiān)控服務(wù)器及第三方終端；檢測節(jié)點將采集到的人體ADL信息處理并發(fā)送到路由節(jié)點，處理檢測節(jié)點擁堵并將信息轉(zhuǎn)發(fā)到人體ADL信息監(jiān)控服務(wù)器，人體ADL信息監(jiān)控服務(wù)器對接收到的信息進行存儲，分類，顯示并通過INTERNET與第三方終端進行信息交互。實現(xiàn)對人體日常行為信息的采集與實時監(jiān)控，對意外發(fā)生時的快速反映，方便醫(yī)生人體行為及生物信號變化趨勢的定量分析。
文檔編號A61B5/11GK102512146SQ20111035922
公開日2012年6月27日 申請日期2011年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月14日
發(fā)明者于靜淼, 劉天惠, 周昕, 孫穎, 汪楠, 董艷妮, 高玉潼 申請人:沈陽大學(xué)