掌上多功能监护呼救定位系统的研制

　　1引言

　　睡眠呼吸暂停在临床上的表现是多方面的, 对全身器官的损害也是多方面的。流行病学研究显示,以心血管系统异常表现为首发症状和体征,可表现为各种类型心律失常、夜间心绞痛和心肌梗死,均可通过心电图的监护及早发现。

　　本方案旨在设计一款随身携带的传感设备, 通过实时检测佩戴者的人体姿态和心电信号,并进行必要分析,获得配戴者在对应上述两种情况下的生理状态信息。当传感设备识别出配戴者可能发生意外的情况后, 立即将报警信息和佩戴者的地理位置信息通过短信方式发送至预设的接收者手机上, 使接收者能在第一时间获知紧急情况并采取必要的救助措施。

　　目前我国社会结构问题中, 人口老龄化问题和残障人员的保护问题日益严重。伴随老年人数量的大幅增长以及已有的数量巨大的残障群体,国家的医疗保障负担越来越沉重。本设计所关注的健康问题与上述两类人群有密切关系—充分考虑了家庭作为上述人群日常活动的主要场所和对疾病治疗恢复的重要性,响应了国家对于疾病治疗模式中“早发现,早治疗”的倡导,因此不仅具有良好的社会效益, 更由于其广阔的目标市场而具有可观的经济效益。

　　2基本设计

　　根据本装置的应用背景,对其应具有的基本功能如下设定:数据采集功能;数据存储功能;人机交互功能;报警信息发布;定位信息获取;便携性设计。系统基本设计框图如下图所示:

　　3系统硬件设计实现

　　3.1 ECG 采集模块

　　ECG 采集模块负责采集体表的心电图信号,在本设计所述装置中,ECG 信号采集模块的性能参数以满足我国对于监护级心电图的行业标准为前提,具体参数设置如下:

　　采样通道:1;采样率:250 Sps;采样分辨率:10Bits;带宽:1-25Hz;时间常数:0.1Sec;采样时间:30Sec;输入阻抗:不低于1M欧姆共模抑制比:60dB

　　为提高输入阻抗输入端, 采用JFET 放大器 TL064 电压跟随器, 心电图信号的放大级采用用于心电放大的经典仪表放大器AD620 实现. 该放大器有较高的共模抑制比(CMRR),温度稳定性好,放大频带宽,噪声系数小且具有调节方便的特点。初级放大倍数为10 倍。为保证信号质量,消除直流分量和基线漂移以及高频干扰, 心电信号通过一个带通滤波器输出到MXT8051F04 的运放输入端,该带通滤波器的频响范围 1-25Hz前置放大器和滤波器电路图如下图所示:

　　3.2 加速度采集模块

　　加速度模块采用 CMA3000,由 SPI 串口实现功能。加速度信号的处理目的是获得使用者的身体运动状态变化, 从而检测出使用者是否发生了诸如跌倒, 强烈碰撞等会对人体产生危害的运动状态的改变。对于身体姿态的检测和判断,要求加速度测器能够检测到运动状态的变化, 同时分析算法能够对变化过程进行分析,并根据分析结果实施报警处理机制。对于其他较为复杂的身体姿态变化过程的监护,可通过报警机制的配合,实现对跌倒探测及危险报警的准确触发。