一種穿戴式電生理數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種動態(tài)全方位電生理數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)，特別是一種穿戴式電生理數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)，基于2G/3G(三網(wǎng)通用)/藍(lán)牙/W1-Fi及以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)電生理數(shù)據(jù)的實(shí)時動態(tài)檢測，適用于家庭或社區(qū)醫(yī)療服務(wù)，實(shí)現(xiàn)健康狀況的實(shí)時跟蹤。
【背景技術(shù)】
[0002]人體循環(huán)系統(tǒng)由心臟和血管組成，主要功能是向生理系統(tǒng)輸送血液和排除代謝物，一旦出現(xiàn)功能障礙就會引發(fā)心血管疾病，從而威脅人類健康。隨著科技水平技術(shù)的進(jìn)步，家庭或社區(qū)醫(yī)院的動態(tài)生理參數(shù)監(jiān)護(hù)，實(shí)現(xiàn)對心血管系統(tǒng)功能的實(shí)時監(jiān)測及健康狀況跟蹤，有效地降低了心血管疾病的死亡率。計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、無線電通信技術(shù)、微弱信號檢測技術(shù)以及材料科學(xué)的快速發(fā)展，使得穿戴式健康監(jiān)測系統(tǒng)成為人們的研宄重點(diǎn)。穿戴式健康檢測系統(tǒng)可以方便地穿在使用者身上，而不影響其正常生活，可對使用者的生理參數(shù)進(jìn)行24小時實(shí)時監(jiān)測，能在使用者危險(xiǎn)期及時提供生理參數(shù)信息，而傳統(tǒng)臨床檢測系統(tǒng)限制了病人的活動，而且檢測系統(tǒng)體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，給監(jiān)護(hù)工作帶來眾多不便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的技術(shù)解決問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種穿戴式電生理數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)，各種傳感器檢測的電生理信號經(jīng)濾波放大及模數(shù)轉(zhuǎn)換處理后，傳輸?shù)絼討B(tài)監(jiān)護(hù)儀，動態(tài)監(jiān)護(hù)儀通過2G/3G (三網(wǎng)通用)/藍(lán)牙/W1-Fi將數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，或在DSP模塊的控制下測量單元將生理數(shù)據(jù)直接通過以太網(wǎng)直接傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，實(shí)現(xiàn)生理數(shù)據(jù)的實(shí)時動態(tài)監(jiān)測。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決方案為:一種穿戴式電生理數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)由穿戴設(shè)備、脈搏波傳感器、測量單元、動態(tài)監(jiān)護(hù)儀、上位機(jī)組成。穿戴設(shè)備包括穿戴衣、心電信號傳感器以及體溫傳感器。心電信號傳感器為導(dǎo)電紡織材料制成的心電測量電極，通過改變電極與皮膚接觸的涂層材料及調(diào)整外形尺寸，可改善由于電極與皮膚接觸阻抗變化引起的干擾，從而提高心電信號信噪比。脈搏波傳感器基于光電容積測量法，將人體指端光電容積脈搏波信號轉(zhuǎn)換為電信號。體溫傳感器與人體接觸，將人體溫度轉(zhuǎn)換為電信號。測量單元內(nèi)置心電信號檢測電路、體溫信號檢測電路、脈搏波信號檢測電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、濾波放大電路、RAM模塊及DSP模塊。各檢測電路的作用是完成對相應(yīng)生理信號的采集；濾波放大電路的作用是對采集到的各種生理信號進(jìn)行濾波，濾除混雜在生理信號中的噪聲并將濾波后的信號進(jìn)行放大至模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以識別的范圍；模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將濾波放大后的各種生理信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；RAM模塊用來暫存各種生理數(shù)據(jù)，采用的芯片為IDT70V24PF。心電信號傳感器、體溫傳感器及脈搏波傳感器通過導(dǎo)線與測量單元內(nèi)相應(yīng)的檢測電路相連接，并將檢測的各種生理數(shù)據(jù)傳輸?shù)綔y量單元，測量單元對檢測的各種生理數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波放大及模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將其存儲到RAM模塊中。DSP模塊采用TMS320C6747芯片，通過地址總線和數(shù)據(jù)總線與RAM模塊互連，心電數(shù)據(jù)、體溫?cái)?shù)據(jù)及脈搏波數(shù)據(jù)分別通過MIL-STD-1553B接口、擴(kuò)展RS-422接口及ARINC-429接口傳輸?shù)絼討B(tài)監(jiān)護(hù)儀，動態(tài)監(jiān)護(hù)儀內(nèi)裝有生理數(shù)據(jù)監(jiān)護(hù)軟件，可以實(shí)時查看使用者的生理數(shù)據(jù)，并能夠通過2G/3G/藍(lán)牙/W1-Fi向遠(yuǎn)端上位機(jī)發(fā)送生理數(shù)據(jù)包。動態(tài)監(jiān)護(hù)儀具有II/V1/V5三導(dǎo)聯(lián)同步/十二導(dǎo)聯(lián)同步實(shí)施監(jiān)測及Holter功能，支持事件記錄及時間自動更新；可以自動識別九種常見的心電異常，如心動過緩、心動過速、陣發(fā)性心動過速、心房顫動、室性二聯(lián)律、室性三聯(lián)律、停搏、室上性早搏、ST-T改變，支持體溫及血壓異常報(bào)警功能；可以進(jìn)行GPS/基站定位，快速獲得使用者的當(dāng)前地理位置；佩戴語音播報(bào)、導(dǎo)聯(lián)電極異常語音報(bào)警及語音對話功能；內(nèi)置可充電聚合物電池支持USB及底座數(shù)據(jù)傳輸、充電功能，一次充電可監(jiān)護(hù)24小時；緊急情況下，可按SOS鍵，發(fā)送求助短信至家屬手機(jī)，并同步發(fā)送此時間段的心電圖到遠(yuǎn)端上位機(jī)。DSP模塊內(nèi)部的EMAC/MD1模塊與以太網(wǎng)接口模塊互連，在DSP模塊的控制下測量單元也可以將生理數(shù)據(jù)直接通過以太網(wǎng)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)。上位機(jī)裝有監(jiān)護(hù)軟件，可建立和存儲數(shù)據(jù)、顯示生理信號圖像、提取或計(jì)算生理信號特征信息、識別異常心電波形及輔助功能，能夠根據(jù)動態(tài)監(jiān)護(hù)儀或測量單元傳送的數(shù)據(jù)包對生理信號作進(jìn)一步分析，最終實(shí)現(xiàn)使用者各種生理數(shù)據(jù)的動態(tài)實(shí)時監(jiān)測。
[0005]上述方案的原理是:穿戴式電生理數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)，通過各種傳感器檢測使用者的生理信號，其中心電信號傳感器采用基于織物電極的心電檢測技術(shù)；脈搏波傳感器采用基于光電容積測量法，將人體指端光電容積脈搏波信號轉(zhuǎn)換為電信號，脈搏波信號用來計(jì)算血氧飽和度，并與心電信號結(jié)合計(jì)算血壓值；體溫傳感器與人體接觸，將人體溫度轉(zhuǎn)換為電信號。各種傳感器檢測的生理信號經(jīng)過導(dǎo)線輸入到測量單元，測量單元對各種傳感器輸入的信號進(jìn)行濾波放大以及數(shù)模轉(zhuǎn)換并將其存儲在RAM模塊中，RAM模塊中的生理數(shù)據(jù)在DSP模塊的控制下通過數(shù)據(jù)線傳輸?shù)絼討B(tài)監(jiān)護(hù)儀，動態(tài)監(jiān)護(hù)儀內(nèi)裝有生理數(shù)據(jù)監(jiān)護(hù)軟件，可隨時查看生理數(shù)據(jù)狀態(tài)，并能夠通過2G/3G (三網(wǎng)通用)/藍(lán)牙/W1-Fi向遠(yuǎn)端上位機(jī)發(fā)送生理數(shù)據(jù)包。測量單元也可以直接通過以太網(wǎng)將RAM模塊中的生理數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)端上位機(jī)。上位機(jī)裝有監(jiān)護(hù)軟件，可以建立和存儲數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)各種生理數(shù)據(jù)的動態(tài)實(shí)時監(jiān)測。
[0006]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0007](I)本發(fā)明利用TMS320C6747中的EMAC/MD10模塊實(shí)現(xiàn)DSP模塊與以太網(wǎng)之間的通訊，可實(shí)現(xiàn)電生理數(shù)據(jù)的以太網(wǎng)下載方式，適用場合更廣泛。
[0008](2)本發(fā)明用DSP模塊結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)MIL-STD-1553B接口、ARINC-429接口、擴(kuò)展RS-422接口在同一數(shù)據(jù)總線和地址總線的情況下分時復(fù)用。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明所述的穿戴式電生理數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)；
[0010]圖2為本發(fā)明所述DSP模塊控制系統(tǒng)模塊示意圖；
[0011]圖3為本發(fā)明所述的以太網(wǎng)接口模塊；
[0012]圖4為本發(fā)明所述RAM模塊示意圖；
[0013]圖5為本發(fā)明所述的MIL-STD-1553B接口模塊示意圖；
[0014]圖6為本發(fā)明所述的擴(kuò)展RS-422接口模塊示意圖；
[0015]圖7為本發(fā)明所述的ARINC-429接口模塊示意圖；
【具體實(shí)施方式】
[0016]如圖1所示，穿戴式電生理數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)由穿戴設(shè)備、脈搏波傳感器、測量單元、動態(tài)監(jiān)護(hù)儀、上位機(jī)組成。穿戴設(shè)備包括穿戴衣、心電信號傳感器以及體溫傳感器。心電信號傳感器為導(dǎo)電紡織材料制成的心電測量電極，通過改變電極與皮膚接觸的涂層材料及調(diào)整外形尺寸，可改善由于電極與皮膚接觸阻抗變化引起的干擾，從而提高心電信號信噪比。脈搏波傳感器基于光電容積測量法，將人體指端光電容積脈搏波信號轉(zhuǎn)換為電信號。體溫傳感器與人體接觸，將人體溫度轉(zhuǎn)換為電信號。測量單元內(nèi)置心電信號檢測電路、體溫信號檢測電路、脈搏波信號檢測電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、濾波放大電路、RAM模塊及DSP模塊。各檢測電路的作用是完成對相應(yīng)生理信號的采集；濾波放大電路的作用是對采集到的各種生理信號進(jìn)行濾波，濾除混雜在生理信號中的噪聲并將濾波后的信號進(jìn)行放大至模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以識別的范圍；模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將濾波放大后的各種生理信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；RAM模塊用來暫存各種生理數(shù)據(jù)，采用的芯片為IDT70V24PF。心電信號傳感器、體溫傳感器及脈搏波傳感器通過導(dǎo)線與測量單元內(nèi)相應(yīng)的檢測電路相連接，并將檢測的各種生理數(shù)據(jù)傳輸?shù)綔y量單元，測量單元對檢測的各種生理數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波放大及模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將其存儲到RAM模塊中。DSP模塊采用TMS320C6747芯片，通過地址總線和數(shù)據(jù)總線與RAM模塊互連，心電數(shù)據(jù)、體溫?cái)?shù)據(jù)及脈搏波數(shù)據(jù)分別通過MIL-STD-1553B接口、擴(kuò)展RS-422接口及ARINC-429接口傳輸?shù)絼討B(tài)監(jiān)護(hù)儀，動態(tài)監(jiān)護(hù)儀內(nèi)裝有生理數(shù)據(jù)監(jiān)護(hù)軟件，可以實(shí)時查看使用者的生理數(shù)據(jù)，并能夠通過2G/3G/藍(lán)牙/W1-Fi向遠(yuǎn)端上位機(jī)發(fā)送生理數(shù)據(jù)包。動態(tài)監(jiān)護(hù)儀具有II/V1/V5三導(dǎo)聯(lián)同步/十二導(dǎo)聯(lián)同步實(shí)施監(jiān)測及Holter功能，支持事件記錄及時間自動更新；可以自動識別九種常見的心電異常，如心動過緩、心動過速、陣發(fā)性心動過速、心房顫動、室性二聯(lián)律、室性三聯(lián)律、停搏、室上性早搏、ST-T改變，支持體溫及血壓異常報(bào)警功能；可以進(jìn)行GPS/基站定位，快速獲得使用者的當(dāng)前地理位置；佩戴語音播報(bào)、導(dǎo)聯(lián)電極異常語音報(bào)警及語音對話功能；內(nèi)置可充電聚合物電池支持USB及底座數(shù)據(jù)傳輸、充電功能，一次充電可監(jiān)護(hù)24小時；緊急情況下，可按SOS鍵，發(fā)送求助短信至家屬手機(jī)，并同步發(fā)送此時間段的心電圖到遠(yuǎn)端上位機(jī)。DSP模塊內(nèi)部的EMAC/MD1模塊與以太網(wǎng)接口模塊互連，在DSP模塊的控制下測量單元也可以將生理數(shù)據(jù)直接通過以太網(wǎng)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)。上位機(jī)裝有監(jiān)護(hù)軟件，可建立和存儲數(shù)據(jù)、顯示生理信號圖像、提取或計(jì)算生理信號特征信息、識別異常心電波形及輔助功能，能夠根據(jù)動態(tài)監(jiān)護(hù)儀或測量單元傳送的數(shù)據(jù)包對生理信號作進(jìn)一步分析，最終實(shí)現(xiàn)使用者各種生理數(shù)據(jù)的動態(tài)實(shí)時監(jiān)測。