穿戴式监护仪概述

　　1 整体架构

　　整个系统按功能可分为3个部分:穿戴式生理参数传感系统,信号采集和传输系统,远程信息交互系统。从系统构成角度看,可分为2个部分:可穿戴系统和远程交互系统,其中生理信号传感、采集与无线传输为一体化设计,集成在可穿戴系统内,可穿戴系统与远程交互系统之间通过zigbee建立无线连接。(如图1)

　　2 穿戴式生理参数传感系统

　　本系统所用的可穿戴式生理参数传感系统如图2所示。通过该系统可实现心电、胸呼吸、腹呼吸、体温以及体位/体动等多个参数的负荷获取。胸 腹 呼 吸 运 动经 过 标 定 后 ,可 实 现 通 气 量 的 无 创 连 续测量。

　　体 温 测 量 是 最 基 本 的 生 命 参 数 测量,由于贴近人体,可采用热电偶极子进行测量。三轴加速度传感器,用于感知使用 者 的 身 体 平 衡 和 状 态 ,出 现 摔 倒 或 者剧烈移动是产生预警。三 导 心 电 可 以 满足基本的心电图测量,RIP胸腹呼吸监测有 助 于 监 测 呼 吸 的 稳 定 ,肺 部 是 否 有 痰等 。

　　除 此 之 外 ,还 有 最 常 用 的 上 臂 血 压测 量 ,以 及 指 头 血 氧 、脉 搏 的 测 量 ,这 些设 备 就 其 便 携 性 而 言 ,也 可 以 设 计 为 穿戴式与改系统成为一个整体对使用者做全面的监护。由 于 血 压 测 量 时 需 要 重 气和 放 弃 ,重 充 气 泵 和 漏 气 阀 这 些 部 件 消耗的电量比较大,因此在穿戴式设计中,一 般 要 使 用 超 声 波 电 机 来 带 动 充 气 泵 ,而气阀只要与充气泵联动就可以了。(如图3、图4)

　　3 信息传递网络

　　信息传递分两个层次:一是测量传感器之间的信息交互;二是穿戴系统与远程交互设备之间的通讯。各个测量设备之间首先要通过体表的信号传输将信息汇集到 一 个 主 机 上 ,该 主 机 可 以 是 测 量 血 氧或 测 量 血 压 的 设 备 ,这 才 是 具 备 与 外 界通 讯 能 力 的 门 户 ,所 以 它 使 用 的 电 量 会比 较 大 ,所 以 也 只 有 它 的 电 池 才 需 要 容量大一些,体积也会相应大一些。而其余的设备不需要很耗电的通讯能力。所以电池 可 以 用 很 轻 很 薄 的 纽 扣 电 池 ,也 可 以工作很长时间。这就是后面提到持续供电的重要性。

　　血压测量或者血氧测量、心率等,这些测量的结果数据量很小,因此可以用一种速率很低成本也很低的体表通讯方式实现信息互联。索尼曾经提过这种通讯方式,对外公布了一种全新的声音信号传输方式——声音通过人体传输。索尼展示的这种声音传输方式的总体工作原理是:音乐播放器发出的声音通过人体来传播,之后由戴在头部的耳机来接受信号并还原成声音。(如图5)