基于無線穿戴技術(shù)的獨居老人健康監(jiān)護設計

蔡偉超

摘 要：當今社會已經(jīng)步入老齡化階段[1]，城市的快節(jié)奏生活以及鄉(xiāng)村的空心化導致相當數(shù)量的獨居老人。獨居老人的健康狀況成為兒女擔憂的問題，本課題旨在提供一種在不妨礙老人生活的健康監(jiān)護方案。研究數(shù)據(jù)表明，老人健康的最大威脅為摔倒及心血管疾病發(fā)作。本設計擬采用無線穿戴技術(shù)監(jiān)測老人的運動狀態(tài)及心電信號，家庭個人電腦作為數(shù)據(jù)存儲和發(fā)送中心并具有簡單數(shù)據(jù)處理能力。實驗結(jié)果表明，該設計能夠?qū)⒓铀俣刃盘柤靶碾娦盘柾ㄟ^無線方式傳送至個人電腦，數(shù)據(jù)處理后能夠滿足專業(yè)醫(yī)護人員判斷。

關(guān)鍵詞：獨居老人；健康監(jiān)護；無線穿戴

中圖分類號：TP311.52 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）08-0197-02

老齡化社會[2]條件下的獨居老人監(jiān)護引起人們重視，研究表明超過65歲老人健康的最大威脅為心臟病[3]；超過60歲老人摔倒的發(fā)生機率為百分之十八，其中導致骨折的為1.3%，數(shù)據(jù)表明隨著年齡的增大摔倒的發(fā)生機率也隨之上升[4]。本文采用無線技術(shù)采集健康信息，利用家庭電腦作為數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)經(jīng)處理后可以作為醫(yī)護人員的判斷依據(jù)。

1 總體設計

在研究目前常見的無線技術(shù)基礎(chǔ)上，本設計綜合斟酌設備體積，功耗，通訊速率及距離，成本，無線組網(wǎng)便利等條件后，選取ZigBee技術(shù)采集健康監(jiān)護信息。每一個無線監(jiān)護節(jié)點監(jiān)測一種健康信息，設計為穿戴用品樣式，數(shù)據(jù)接收節(jié)點接收存儲數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)傳送至個人電腦，電腦將數(shù)據(jù)簡單處理后通過網(wǎng)絡發(fā)送至遠程數(shù)據(jù)中心。其總體設計如圖1所示。

2 設計實現(xiàn)

2.1 心電監(jiān)護子節(jié)點

本節(jié)點設計為背心樣式，電極固定在衣服內(nèi)側(cè)，電極采集心電信號，后繼信號處理電路將信號放大100倍左右，然后經(jīng)高低通濾波器，電壓提升電路，模數(shù)轉(zhuǎn)化后通過無線方式發(fā)送至主節(jié)點，放大濾波部分用運算放大器實現(xiàn)，模數(shù)轉(zhuǎn)換及無線發(fā)送用CC2430單片機實現(xiàn)，該單片機內(nèi)置模數(shù)模塊，支持ZigBee協(xié)議。設計框圖如圖2所示。

2.2 摔倒監(jiān)護子節(jié)點設計

摔倒監(jiān)測通過采集老人的加速度信息來實現(xiàn)，該節(jié)點設計為腰帶樣式，加速度傳感器固定在后腰正中。此設計既能保護老人隱私，又能實時的監(jiān)護老人的運動信息，合理設置加速度閾值即可監(jiān)測到異常的運動信息。加速度傳感器采用MMA7260Q，該傳感器低功耗，外圍電路簡單，靈敏度可調(diào)，供電靈活。模數(shù)轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)發(fā)送采用CC2430實現(xiàn)。該節(jié)點框圖如圖3所示。

2.3 緊急報警節(jié)點

該節(jié)點設計為手環(huán)樣式，可實現(xiàn)主動報警，由CC2430配置按鈕實現(xiàn)，通過按鈕實現(xiàn)主動報警，可用于突發(fā)事務報警。

2.4 主節(jié)點

該節(jié)點主要作用為收集數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至個人電腦，該節(jié)點放置在PC機旁邊通過USB線纜連接機箱，節(jié)點具有蜂鳴器及顯示部分，可觀察監(jiān)護節(jié)點組網(wǎng)情況及簡單報警。

3 數(shù)據(jù)測試

完成軟硬件設計后，通過實驗無線組網(wǎng)功能，采集心電信號，走路加速度信號。個人電腦接收數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理后可得圖4所示。

由圖片5可以可以看出，原始數(shù)據(jù)恢復后明顯帶有干擾，經(jīng)簡單低通濾波后的數(shù)據(jù)更具有可讀性，可以清晰地看到心電信號的各個群波以及行走時的加速減速情況，該數(shù)據(jù)可以作為專業(yè)醫(yī)護人員的判斷依據(jù)。

4 結(jié)語

實驗結(jié)果表明本設計可以在保護老人隱私的的前提下采集到老人的健康數(shù)據(jù)，處理后的數(shù)據(jù)能夠再現(xiàn)心電信息及加速度信息，這些曲線可以作為專業(yè)人員的判斷依據(jù)，也可以研究算法實現(xiàn)報警。后繼設計可在報警判斷、4G數(shù)據(jù)傳送及手機APP報警方向繼續(xù)深入研究。

參考文獻

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[3]黃成禮，龐麗華.人口老齡化對醫(yī)療資源配置的影響分析[J].人口與發(fā)展，2011，17（02）：33-39.

[4]于普林，覃朝暉，吳迪等.北京城市社區(qū)老年人跌倒發(fā)生率的調(diào)查.中華老年醫(yī)學雜志[J]，2006，25（4）：305-308.