便攜式智能醫(yī)療數(shù)據(jù)設備組概念模型的研究與設計

關嘯林 孫良瑋 和若愚 李梓豪 魯琪

摘 要 隨著信息技術的快速發(fā)展，人們已步入智能化時代。傳統(tǒng)的醫(yī)療形式已經難以滿足人們對醫(yī)療保健的需求，特別對于老年人、殘疾人，在智能化醫(yī)療的大趨勢下依然面臨諸多困境。本文設計的是便攜式智能醫(yī)療數(shù)據(jù)設備組概念模型，能夠對人體的各項基本生理參數(shù)進行實時的監(jiān)控、記錄、預警等，在出現(xiàn)緊急情況時，能夠及時幫助病人發(fā)出求救信號，有效爭取寶貴的搶救時間[1]。

關鍵詞 智能化;便攜;概念模型

相對于普通人而言特定人群需要一種或者多種能夠方便攜帶的生理監(jiān)護設備，這樣的設備能夠隨時隨地的監(jiān)護特殊人群的健康狀況。在出現(xiàn)緊急情況時，能夠及時幫助病人發(fā)出求救信號，有效爭取寶貴的搶救時間。現(xiàn)如今，傳感技術、信息通信技術日益發(fā)達，智能可穿戴設備已從概念變?yōu)楝F(xiàn)實，智能設備的預警功能使得監(jiān)護患者變得更為主動。通過大數(shù)據(jù)功能大幅度提高了醫(yī)療效率以及醫(yī)療準確性，為醫(yī)護人員更加精準地了解病人的身體情況提供了數(shù)據(jù)的有力保障，同時極大程度地了患者的康復概率。

1生物醫(yī)學信號檢測技術

生物醫(yī)學信號檢測是對生物體中包含的生命現(xiàn)象、狀態(tài)、性質和成分等信息進行檢測和量化的技術，智能可穿戴醫(yī)療設備都具有生理信號采集和處理、信號特征的辨別和無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)瘸Ｒ?guī)功能模塊，主要負責對人體各項醫(yī)療所需數(shù)據(jù)進行檢測，輔助診斷和預警等功能。

2生物醫(yī)學傳感器

生物醫(yī)學傳感器是獲取各種生物信息并將其轉換成易于測量和處理的信號（一般為電信號）的器件。本文舉例介紹溫度傳感器中的熱電偶溫度傳感器、光電式傳感器中的光點脈搏測定原理以及透射型指套式光電傳感器工作原理。

熱電偶溫度傳感器的種類比較多，較為常見的有桿狀熱電偶和片狀熱電偶。桿狀熱電偶是將金屬絲放入注射針頭中，經皮插入到待測部位，可用于測量口腔和直腸溫度。片狀熱電偶是用薄膜代替金屬絲，最薄可達3～6um，將其固定在適當材料的基片上，尺寸很小，直徑達um數(shù)量級，響應速度很快，有的可用于測量細胞內的暫態(tài)溫度[2]。

光電脈搏測定原理：光敏電阻與適當?shù)钠胀娮璐?lián)后由電源供電，光源在加電時發(fā)光，光經人的手指傳播到光敏電阻的受光面，當人手指的微血管的血流隨微血管的脈壓變化時，對光的反射系數(shù)也發(fā)生變化，使光敏電阻接收到的光強也隨之改變。把光敏電阻被微血管反射的光信號轉換成指脈電信號，就可做成脈搏傳感器。

透射型指套式光電傳感器工作原理是：發(fā)光二極管發(fā)出的光透射過手指，被手指組織的血液吸收和衰減，然后由光敏三極管接收。由于手指動脈血在血液循環(huán)過程中呈周期性的脈動變化，所以它對光的吸收和衰減也是周期性脈動的，于是光敏三極管輸出信號的變化也就反映了動脈血的脈動變化。將傳感器套在手指上，就可以測量手指末端處的動脈脈搏波，使用方便，靈敏度高性能穩(wěn)定。

3處理數(shù)據(jù)技術

通過傳感器監(jiān)測出的數(shù)據(jù)需要及時的進行處理，采用的是MCU，MCU在家用血壓計、肺活量計、脈搏血氧計及心率監(jiān)測器等便攜式醫(yī)療設備中起著重要作用。大多數(shù)此類產品中的實際生理信號是模擬信號，在測量、監(jiān)控或顯示前需要進行放大、過濾等處理。將高性能外設嵌入超低功耗 MCU 中，不僅可以實現(xiàn)便攜式醫(yī)療電子設備的系統(tǒng)化，而且還可延長電池使用壽命。

4研究結果和設計方案

從外觀開始進行構思，參考現(xiàn)有的智能醫(yī)療設備外觀收集設計靈感，同時結合國內外老年群體的審美觀及視覺感受，以及人機工程調查的一系列理論參數(shù)為依據(jù)，構想設計雛形。通過手機APP設置人機交互功能。患者打開軟件后映入眼簾的是一些心率數(shù)據(jù)、血壓數(shù)據(jù)等基本身體體征數(shù)據(jù)，用戶可以分別根據(jù)日、周、月、年來查看自己的身體狀態(tài)的變化。當患者點擊日期按鈕時會，系統(tǒng)會加載出一個日歷表，患者可以選擇自己想要查看的日期，這樣更方便用戶來查看過去某一天的詳細數(shù)據(jù)。另外，軟件設置有語音播報按鈕，一些老人可能不識字或者患有花眼等，這一功能更加方便了他們的使用。

5結束語

便攜式智能醫(yī)療數(shù)據(jù)設備組概念模型不但有龐大的用戶群體，也有足夠的實用價值，另外也具有這樣的技術可以實現(xiàn)，后期云端系統(tǒng)的設計研發(fā)與后期維護可以協(xié)助合作，那么實體設備到云端系統(tǒng)再到各移動設備、PC終端將會很協(xié)調的連接成一個智能系統(tǒng)。便攜式智能醫(yī)療數(shù)據(jù)設備組概念模型的初衷在于解決特殊人群因種種原因需急救卻無人在身邊而最終錯過最佳急救時間困難情況。功能實現(xiàn)的保障在對于用戶的全天候各項身體數(shù)據(jù)的檢測和預警，收集到的后臺數(shù)據(jù)通過云端傳輸至醫(yī)護人員手中做到實時了解病人生命信號，做到最短時間內救治患者，為生命搶救爭取時間。

參考文獻

[1] 包忠永.中職學校信息技術運用的現(xiàn)狀和探討[J].現(xiàn)代職業(yè)教育，2018（21）：233.

[2] 孫宏健.熱電偶動態(tài)響應特性分析[D].杭州：中國計量大學，2018.