智慧醫療遠程監護系統

摘要：針對社會老齡化逐步加劇的問題，將生理傳感器與藍牙通信技術相結合，介紹了一種基于人體軀感網的智慧醫療遠程監護系統。采用心電傳感器BMD101及溫度傳感器LM35實時監測生理信息，設計了帶通濾波電路，進一步提高了測量前端的信噪比。測量結果交由藍牙模塊向配對的智能手機發送，最終通過GPRS網絡上傳至遠端的監控端口。

關鍵詞：遠程監護 心電 體溫 藍牙通信

中圖分類號：TP274 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）10-0001-01

老齡化現象的加劇，帶來了許多社會問題。由于獨居老人越來越多，且往往患有各類心血管疾病，若發病時未能得到及時救助，后果不堪設想。如何實現獨居老人的醫療保健和安全監護已然成為全社會共同關注的重大議題。本文介紹了一種智慧醫療遠程監護系統。

1 系統總體設計

系統結構框圖如圖1所示，考慮到實時在線檢測對低功耗的客觀需求，采用MSP430單片機為處理核心，前端生理信號的采集電路包括心電檢測和體溫檢測兩部分，生理信息經分析處理后在液晶屏上顯示，并通過HC-05藍牙通信電路發送至手機，最終從手機端經GPRS網絡向監管中心遠程傳送。

2 系統硬件設計

2.1 心電檢測電路

本系統采用生理采集芯片BMD101作為心電檢測的核心，其集成度較高，片內低噪聲放大器有利于后續電路捕捉到μV級的信號，再經濾波、A/D轉換后，以串行總線的形式向單片機上傳測量數據。芯片的引腳2和引腳3分別與電極的陽極和陰極相連。由于心電信號的頻率集中于0.05-150Hz，且經過皮膚組織時存在衰減，容易受到電磁干擾時。因此本系統在電極與BMD101之間設置了一個帶通濾波電路，使得噪聲信號在進入傳感器之前就被濾除，保證了模擬前端的信噪比。帶通濾波器的設計如圖2所示，考慮到濾波器的上下限截止頻率與心電信號帶寬之間的關系，此處下限截止與上限截止頻率分別取0.02Hz和200Hz。根據諧振頻率計算公式f0=1/2πRC，求得對應的時間常數分別為7.9s和0.8ms，取R1=3.6MΩ，C1=2.2μF，R2=400Ω，C2=2μF。

2.2 體溫檢測電路

體溫是醫療監護的重要參數，為了充分調動MSP430單片機的內部ADC資源，此處采用模擬溫度傳感器LM35，該器件在常溫常壓下能達到±1/4℃的精度。LM35可適應多種電源供電方式，為簡化電路，采用單電源供電，休眠電流在毫安級別。傳感器的輸出電壓與測量溫度在量程范圍內保持了良好的線性度，且每當上升1℃，輸出電壓增加10mV。

3 系統軟件設計

系統程序流程圖如圖3所示。初始化配置完成后啟動藍牙連接，當測量數據超出閾值時，打開蜂鳴器報警，直到下一個檢測周期內數據正常后才將其關閉。信息在本地顯示的同時通過藍牙向手機端匯總，如果發送過程意外中斷，系統自動重發。在此通訊過程中，監護系統中的藍牙模塊為主設備，而智能手機內藍牙模塊為從設備。過程可描述為：主藍牙設備預先設定認證碼并等待會話請求，從設備隨后通過搜索功能發現主設備并發起連接申請；當主設備確認獲取的從設備信息有效后完成連接，否則重新配對。

4 結語

將移動軀感網技術應用與智慧醫療領域，實現了部分生理指標的實時在線測量與上傳，為主治醫師對病情的進一步分析提供了大數據支撐，拓展了醫療監護的廣度。將智能手機作為中繼器使用，為醫療設備無線組網提供了新的解決方案。本系統結構簡單、方便高效，有利于向居家養老的人群推廣。

參考文獻

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收稿日期：2016-09-09

基金項目：2014年南通大學自然科學類科研基金一般項目（14Z006）

作者簡介：于瑋（1986—），男，漢族，江蘇南通人，碩士，實驗師，研究方向為計算機測控技術。