基于無(wú)線穿戴技術(shù)的獨(dú)居老人健康監(jiān)護(hù)設(shè)計(jì)

蔡偉超

摘 要：當(dāng)今社會(huì)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(dǎo)致相當(dāng)數(shù)量的獨(dú)居老人。獨(dú)居老人的健康狀況成為兒女擔(dān)憂的問(wèn)題，本課題旨在提供一種在不妨礙老人生活的健康監(jiān)護(hù)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(shè)計(jì)擬采用無(wú)線穿戴技術(shù)監(jiān)測(cè)老人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及心電信號(hào)，家庭個(gè)人電腦作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和發(fā)送中心并具有簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)處理能力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該設(shè)計(jì)能夠?qū)⒓铀俣刃盘?hào)及心電信號(hào)通過(guò)無(wú)線方式傳送至個(gè)人電腦，數(shù)據(jù)處理后能夠滿足專業(yè)醫(yī)護(hù)人員判斷。

關(guān)鍵詞：獨(dú)居老人；健康監(jiān)護(hù)；無(wú)線穿戴

中圖分類號(hào)：TP311.52 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）08-0197-02

老齡化社會(huì)[2]條件下的獨(dú)居老人監(jiān)護(hù)引起人們重視，研究表明超過(guò)65歲老人健康的最大威脅為心臟病[3]；超過(guò)60歲老人摔倒的發(fā)生機(jī)率為百分之十八，其中導(dǎo)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(jī)率也隨之上升[4]。本文采用無(wú)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(hù)人員的判斷依據(jù)。

1 總體設(shè)計(jì)

在研究目前常見(jiàn)的無(wú)線技術(shù)基礎(chǔ)上，本設(shè)計(jì)綜合斟酌設(shè)備體積，功耗，通訊速率及距離，成本，無(wú)線組網(wǎng)便利等條件后，選取ZigBee技術(shù)采集健康監(jiān)護(hù)信息。每一個(gè)無(wú)線監(jiān)護(hù)節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)一種健康信息，設(shè)計(jì)為穿戴用品樣式，數(shù)據(jù)接收節(jié)點(diǎn)接收存儲(chǔ)數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)傳送至個(gè)人電腦，電腦將數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單處理后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心。其總體設(shè)計(jì)如圖1所示。

2 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

2.1 心電監(jiān)護(hù)子節(jié)點(diǎn)

本節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)為背心樣式，電極固定在衣服內(nèi)側(cè)，電極采集心電信號(hào)，后繼信號(hào)處理電路將信號(hào)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(guò)無(wú)線方式發(fā)送至主節(jié)點(diǎn)，放大濾波部分用運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)，模數(shù)轉(zhuǎn)換及無(wú)線發(fā)送用CC2430單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，該單片機(jī)內(nèi)置模數(shù)模塊，支持ZigBee協(xié)議。設(shè)計(jì)框圖如圖2所示。

2.2 摔倒監(jiān)護(hù)子節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

摔倒監(jiān)測(cè)通過(guò)采集老人的加速度信息來(lái)實(shí)現(xiàn)，該節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)為腰帶樣式，加速度傳感器固定在后腰正中。此設(shè)計(jì)既能保護(hù)老人隱私，又能實(shí)時(shí)的監(jiān)護(hù)老人的運(yùn)動(dòng)信息，合理設(shè)置加速度閾值即可監(jiān)測(cè)到異常的運(yùn)動(dòng)信息。加速度傳感器采用MMA7260Q，該傳感器低功耗，外圍電路簡(jiǎn)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(shí)現(xiàn)。該節(jié)點(diǎn)框圖如圖3所示。

2.3 緊急報(bào)警節(jié)點(diǎn)

該節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)為手環(huán)樣式，可實(shí)現(xiàn)主動(dòng)報(bào)警，由CC2430配置按鈕實(shí)現(xiàn)，通過(guò)按鈕實(shí)現(xiàn)主動(dòng)報(bào)警，可用于突發(fā)事務(wù)報(bào)警。

2.4 主節(jié)點(diǎn)

該節(jié)點(diǎn)主要作用為收集數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至個(gè)人電腦，該節(jié)點(diǎn)放置在PC機(jī)旁邊通過(guò)USB線纜連接機(jī)箱，節(jié)點(diǎn)具有蜂鳴器及顯示部分，可觀察監(jiān)護(hù)節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)情況及簡(jiǎn)單報(bào)警。

3 數(shù)據(jù)測(cè)試

完成軟硬件設(shè)計(jì)后，通過(guò)實(shí)驗(yàn)無(wú)線組網(wǎng)功能，采集心電信號(hào)，走路加速度信號(hào)。個(gè)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(fù)后明顯帶有干擾，經(jīng)簡(jiǎn)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(hào)的各個(gè)群波以及行走時(shí)的加速減速情況，該數(shù)據(jù)可以作為專業(yè)醫(yī)護(hù)人員的判斷依據(jù)。

4 結(jié)語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本設(shè)計(jì)可以在保護(hù)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(shí)現(xiàn)報(bào)警。后繼設(shè)計(jì)可在報(bào)警判斷、4G數(shù)據(jù)傳送及手機(jī)APP報(bào)警方向繼續(xù)深入研究。

參考文獻(xiàn)

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