一种便携式可穿戴人体生命体征参数监测系统的制作方法

本发明涉及医疗设备技术领域，具体涉及一种便携式可穿戴人体生命体征参数监测系统。

背景技术：

随着人民生活水平的提高和科技水平的进步，人民群众对于医疗卫生水平的要求日渐提高。如果为居民提供适用于家庭或社区医院的动态生理参数监护，实现对心血管系统功能的医疗诊治、健康情况跟踪等功能，为上级医疗机构在诊治过程中提供基础健康数据，可以减轻大型医院的工作负担，提高疾病诊断的准确率与效率，进而达到降低心血管疾病死亡率的目的。

本世纪初，随着计算机技术、微电子技术、无线电通信技术、微弱信号检测技术，以及材料科学的快速发展，集成有各种小型传感器、无线发射-接收模块和控制处理单元，可以由患者在家庭环境中使用的穿戴式健康监测系统WHMS(Wearable Health Monitoring Systems)已经成为国内外研究人员关注的热点。在社区和家庭健康监护中，穿戴式健康监测系统可以方便的穿在用户身上，而不影响其正常的生活，对用户的生理参数可以做到24小时连续监测，可以有效在用户危险期提供重要的生理参数信息，为医务人员的工作带来诸多便利之处，具有重要的实际意义。

近几年，国外在穿戴式健康监测方法及应用仪器的研究方面取得了很大进展，其中具有代表性的研究成果有：AMON腕式健康与预警网络监护仪器、MyHeart心血管疾病监测智能穿戴系统，以及LifeShirt生命衫，此外还有其它一些针对单元技术进行的方法改进。AMON包括基于振荡法的血压传感器、血氧饱和度传感器和单导联心电测量电路，测量数据通过内置的蜂窝网传送到远程医疗中心，由后者给出病患的健康评价。它的创新性，主要体现在对多传感器的腕式集成化设计和对生理参数的实时处理上，但由于使用了血压袖带和心电导联线，所以在使用舒适性和灵活性上，尚未达到实用标准。

MyHeart系统将心电测量模块和加速度测量模块嵌入到智能生物穿戴服装中，通过早期诊断来降低心血管疾病的突发风险。它的特点是，实现了心电电极和穿戴衣的一体化设计，增强了使用舒适性，但只实现了对心电和身体姿态这两项人体参数的监测，临床应用范围比较有限。

LifeShirt是美国VivoMetrics公司研发的穿戴式生理参数监护系统，目前已在世界上超过1000家的医院中进行了临床应用。穿戴衣的主体是一件仅重8盎司的可机洗棉质背心，将感应容积描记传感器嵌入其中监测呼吸状况，利用采集到的单通道心电信号来计算心率，使用三维加速度计感知人体的姿态和身体活动情况，当与其它外围设备相连时，还可以测量血压和血氧饱和度。但是，LifeShirt在心电测量中使用的是传统的Ag/AgCl电极，因此并不适合患者长期穿戴使用，并且单通道心电信号所能反映的心脏活动信息有限，容易造成漏诊。

此外，还有学者研制了采用导电和压电材料设计的集传感器、电极、导线和穿戴衣于一体的三导联心电和呼吸率监测系统，虽然消除了连接导联线，但由于需要将金属导电线和纺织纱线沿穿戴衣缠绕排列，制作成本非常高。在此基础上，集成有心电、加速度计和血氧传感器的胸带式和腕式穿戴测量方法，以及由智能手机和穿戴心电传感器组成的心脏病自我监测和评价平台，也相继出现。在穿戴仪器的结构研究方面，基于SoC(System on Chip)片上系统设计，集成了数字微处理器、片上存储器和微功率模数转换器的低电压、微功耗的穿戴式心电监测仪器，也已开发出来。但受生理信号测量方法的限制，穿戴式生理参数监护系统还处于研究阶段，距离实用化还有一定距离。

总体来说，现有的技术存在有许多的缺陷，主要表现为如下：

(1)监测装置较庞大，便携性不好，多数需要到医院使用。

(2)目前的可穿戴式监测设备，功能单一，只能单独监测心电或者血压或者温度等单一的参数，缺少多参数同时采集、监测与诊断一体的系统，而且实时性存在问题，缺少医疗专家的介入环节，无法给予实时的专业性诊断建议。

(3)康复医疗资源短缺，使用成本极高。

技术实现要素：

针对现有人体生命参数监测系统存在的问题，本发明提供一种便携式可穿戴人体生命体征参数监测系统，实现患者心电信号、血压信号、体温信号的实时采集，监测心脏、血压和体温的异常，及时进行疾病的诊断，保护患者的健康。

为实现上述目的，本发明的具体技术方案如下：一种便携式可穿戴人体生命体征参数监测系统，包括：穿戴式人体生命体征参数采集装置、患者监控与诊断移动终端和医疗专家监控诊断服务端；穿戴式多生命体征参数采集装置包括嵌入式智能控制模块、心电信号采集与处理模块、血压信号采集与处理模块、体温信号采集与处理模块、心电传感器、血压传感器、温度传感器、蓝牙无线通信模块、显示驱动模块、LCD液晶显示器和存储模块；其中，心电信号采集与处理模块与心电传感器和嵌入式智能控制模块相连，用于控制心电传感器采集心电数据，并将心电数据通过并行端口传送给嵌入式智能控制模块；血压信号采集与处理模块与血压传感器和嵌入式智能控制模块相连，用于控制血压传感器采集血压数据，并将血压数据通过并行端口传送给嵌入式智能控制模块；温度信号采集与处理模块与温度传感器和嵌入式智能控制模块相连，用于控制温度传感器采集温度数据，并将温度数据通过并行端口传送给嵌入式智能控制模块；LCD液晶显示器通过显示驱动模块与嵌入式智能控制模块相连，用于显示心电、血压和温度数据；存储模块通过并口与嵌入式智能控制模块相连，用于存储心电、血压和温度数据；蓝牙无线通信模块通过并口与嵌入式智能控制模块相连，用于与患者监控与诊断移动终端的无线连接，实现心电、血压、温度数据上传和控制指令的接收；嵌入式智能控制模块为穿戴式生命体征参数采集装置的核心处理器，用于发送控制指令，控制心电信号采集与处理模块采集心电数据，控制血压信号采集与处理模块采集血压数据，控制体温信号采集与处理模块采集温度数据，控制将心电、血压、温度数据传送至存储模块、患者监控与诊断移动终端和LCD液晶显示器；患者监控与诊断移动终端由智能移动终端设备组成，通过蓝牙无线通信模块与嵌入式智能控制模块无线相连，用于接收来自穿戴式人体生命体征参数采集装置的心电、血压、温度数据，实现疾病的初步诊断，给出初步的诊疗建议；医疗专家监控诊断服务端通过WIFI与患者监控与诊断移动终端无线连接，用于接收来自于患者监控与诊断移动终端的心电、血压、温度数据，并向患者监控与诊断移动终端发送诊断结果及医疗建议。

进一步的，上述患者监控与诊断移动终端运行监控软件，实现与穿戴式人体生命体征参数采集装置和医疗专家监控诊断服务端的数据通信，所述监控软件包括用户登录管理模块、生命体征数据的实时采集模块、患者历史数据存储与查询模块、数据上传与专家诊断模块。

进一步的，上述心电信号采集与处理模块采用AD7061模数转换芯片和AD8232芯片实现；上述血压信号采集与处理模块采用AD7061模数转换芯片、BP01压力传感器和MAX4472集成运算放大器实现；上述温度信号采集与处理模块采用AD7061模数转换芯片和PT100温度传感器实现；上述存储模块采用三星KMR7X0001M-B511FLASH存储芯片实现；上述蓝牙无线通信模块采用HC-05串口蓝牙模块实现；上述嵌入式智能控制模块采用三星的S3C2410ARM9嵌入式处理器芯片实现。

进一步的，上述患者监控与诊断移动终端为智能手机或PAD。

本发明的便携式可穿戴人体生命体征参数监测系统，属于新型康复医疗装备，具有成本低、便携性好、实时监测、多参数同时采集等特点，可以大大降低患者生命体征参数监测的难度和使用的医疗成本，可广泛应用于家庭、康复训练中心、医院等场所，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是便携式可穿戴人体生命体征参数监测系统组成图。

图2是穿戴式多生命体征参数采集装置功能模块图。

具体实施方式

下面结合附图和实施实例对本发明作进一步描述。

如图1所示为便携式可穿戴人体生命体征参数监测系统组成图，该便携式可穿戴人体生命体征参数监测系统由穿戴式人体生命体征参数采集装置、患者监控与诊断移动终端和医疗专家监控诊断服务端组成。

穿戴式多生命体征参数采集装置由嵌入式智能控制模块、心电信号采集与处理模块、血压信号采集与处理模块、体温信号采集与处理模块、心电传感器、血压传感器、温度传感器、蓝牙无线通信模块、显示驱动模块、LCD液晶显示器和存储模块组成，如图2所示。

心电信号采集与处理模块与心电传感器和嵌入式智能控制模块相连，用于控制心电传感器采集心电数据，并将心电数据通过并行端口传送给嵌入式智能控制模块；本实施例中，心电信号采集与处理模块采用AD7061模数转换芯片和AD8232芯片实现。

血压信号采集与处理模块与血压传感器和嵌入式智能控制模块相连，用于控制血压传感器采集血压数据，并将血压数据通过并行端口传送给嵌入式智能控制模块；本实施例中，血压信号采集与处理模块采用AD7061模数转换芯片和BP01压力传感器、MAX4472集成运算放大器实现。

温度信号采集与处理模块与温度传感器和嵌入式智能控制模块相连，用于控制温度传感器采集温度数据，并将温度数据通过并行端口传送给嵌入式智能控制模块；本实施例中，温度信号采集与处理模块采用AD7061模数转换芯片和PT100温度传感器实现。

LCD液晶显示器用于显示心电、血压和温度数据，通过显示驱动模块与嵌入式智能控制模块相连。

存储模块用于存储心电、血压和温度数据，通过并口与嵌入式智能控制模块相连；本实施例中，存储模块采用三星KMR7X0001M-B511FLASH存储芯片实现。

蓝牙无线通信模块通过并口与嵌入式智能控制模块相连，用于与患者监控与诊断移动终端的无线连接，实现心电、血压、温度数据上传和控制指令的接收；本实施例中，蓝牙无线通信模块采用HC-05串口蓝牙模块实现。

嵌入式智能控制模块为穿戴式生命体征参数采集装置的核心处理器，用于发送控制指令，控制心电信号采集与处理模块采集心电数据，控制血压信号采集与处理模块采集血压数据，控制体温信号采集与处理模块采集温度数据，控制将心电、血压、温度数据传送至存储模块、患者监控与诊断移动终端和LCD液晶显示器；在具体实施中，嵌入式智能控制模块采用三星的S3C2410ARM9嵌入式处理器芯片实现。

患者监控与诊断移动终端由智能移动终端设备组成，通过蓝牙无线通信模块与嵌入式智能控制模块的无线相连，用于实现心电、血压、温度数据上传和控制指令的接收；具体实施中可以是智能手机或PAD；

医疗专家监控诊断服务端通过WIFI与患者监控与诊断移动终端无线连接，用于接收来自于患者监控与诊断移动终端的心电、血压、温度数据，并向患者监控与诊断移动终端发送诊断结果及医疗建议。

便携式可穿戴人体生命体征参数监测系统的具体的工作流程如下：

(1)患者将穿戴式人体生命体征参数采集装置穿戴在身上；

(2)开启患者监控与诊断移动终端监控软件，在输入用户名和密码后，自动连接医疗专家监控诊断服务端；

(3)启动蓝牙搜索监测装置，并自动连接和初始化该装置，然后进入实时监测界面，点击开始测量，进入检测模式，该软件可以以图形化的方式展示患者当前的心电图形，并在参数框中展示实时的心率、血压和体温等体征参数，以便患者及时了解自己身体的健康状况；

(4)点击诊断按钮，进入诊断界面，可以即时给出患者身体状况的评估结果，包括正常、心电异常、血压异常、体温异常，而且能够根据具体的数据初步分析出引起异常的病症，如心率不齐、心动过速、房颤、以及高血压、低血压等，并且给出初步的医疗建议，如卧床休息、到医院就诊等；

(5)点击存储和查询按钮，移动终端自动将采集的本次数据存入数据库，同时患者可以查询以往的数据，并以图形化的方式展示出来，便于查看各种历史记录；

最后患者可以将数据上传给医疗专家，便于专家评价其升提状况，并制定具体的诊疗意见和计划，同时对训一些问题给予针对性指导。

其中，患者监控与诊断移动终端监控软件主要包括如下功能模块：

(1)用户登录管理模块：通过用户名和密码登录监控与诊断系统，首先选择连接医疗专家服务器，选择对应的医疗专家，然后启动蓝牙搜索监测装置，并完成连接。

(2)生命体征数据的实时采集模块：通过蓝牙连接监测装置，实时采集患者的生命体征数据，包括心电数据、血压数据、体温数据等，将采集的数据以图形化的方式展示给患者，同时对这些数据进行处理，初步判断使用者的健康状况，以及是否有某种疾病症状，如心动过速、高血压等，给出诊断结果和医疗建议。

(3)患者历史数据的存储与查询模块：通过该系统患者可以查询已往的历史过程，包括详细的数据记录，可以将疑问和解决不了的问题反馈给专家，并通过该软件接受专家指导，实现实时交互等。

(4)数据上传与专家诊断模块：每次采集完成，选择数据上传，将本次详细数据上传到服务器，便于专家的实时监控患者情况，给予诊断和指导，同时制定治疗计划等。