一種生理監(jiān)測的藍牙智能服飾系統(tǒng)設計

隨著經(jīng)濟的發(fā)展和生活水平的提高，人們對健康的要求越來越高，迫切需要一種方便、快捷知曉自己各項生命體征指標的方法。然而常規(guī)的醫(yī)療檢測設備存在操作不方便、攜帶性差且數(shù)據(jù)難以進一步分析的缺點。隨著傳感器技術、材料技術和無線通信技術的快速發(fā)展，采用將醫(yī)用監(jiān)測設備與服裝相結(jié)合的方法可以較好地滿足人們這一需求。
文中提出一種穿戴式多參數(shù)監(jiān)測智能服飾系統(tǒng)，它將傳感器、織物電纜和柔性電路板有機結(jié)合到服裝中，實現(xiàn)了在日常生活以及作業(yè)環(huán)境下對多生理參數(shù)的動態(tài)、協(xié)同監(jiān)測，具有生理信號檢測、信號特征提取功能，并利用藍牙技術完成數(shù)據(jù)的備份，以便于進一步分析，也可以利用具有藍牙功能的通信設備，實現(xiàn)遠程醫(yī)療服務等功能。

1 系統(tǒng)硬件組成
藍牙智能服裝系統(tǒng)原理，如圖1所示。該系統(tǒng)由電池模塊、傳感器、柔性電路板、電子織物、中央處理器和藍牙模塊組成。CPU采用ADI公司基于ARM7TDMI內(nèi)核的ADμC7024處理器，ADμC7024卓越的處理能力、集成眾多片上外圍器件和芯片低功耗的特點，完全勝任目前本系統(tǒng)的應用。本系統(tǒng)利用傳感器無創(chuàng)采集人體的各項生命體征參數(shù)，處理器對采集到的信號進行軟處理，可以計算出體溫、心率、血壓等信息。并通過藍牙模塊將信息備份到內(nèi)置藍牙的手機、電腦等設備上。在身體狀況異常時本系統(tǒng)能夠發(fā)出警報信號。本系統(tǒng)還可以通過轉(zhuǎn)發(fā)來支持遠程醫(yī)療服務。

1．1 監(jiān)測傳感器
傳感器負責測量心率、體溫等生命體征參數(shù)的采集。考慮到本系統(tǒng)可穿戴式的特點，在傳感器的選型方面，盡量選用集成化，靈敏度和精度高的產(chǎn)品，這樣既能減少系統(tǒng)電路的面積，便于穿戴，又能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
血壓采集模塊采用Freescal公司生產(chǎn)的MPXV5050GP壓電傳感器，將其置于衣袖中部肘關節(jié)內(nèi)側(cè)，這樣可以直接將動脈血液對血管壁的壓力轉(zhuǎn)換為輸出電信號，具體電路如圖2所示。該傳感器采用離子注入工藝，內(nèi)部集成了放大器，濾波器等信號處理單元電路，外部只需要很少的元件即可工作。在輸出端輸出經(jīng)過放大和整形的電信號，這樣就直接將傳感器的輸出端接入ADμC7024內(nèi)部集成的12位ADC進行模數(shù)轉(zhuǎn)換。再經(jīng)過軟件處理得到血壓值。

PVDF壓電薄膜具有質(zhì)量輕，質(zhì)地柔軟，耐用性好，壓電響應動態(tài)范圍大的特點，采用多層接觸式壓電薄膜傳感器測量心率，可以減少干擾信號。心率采集模塊采用HK-2000H型集成數(shù)字脈搏傳感器，將其置于服飾的左胸口部，即可用于測量心率。HK-2000H集成了PVDF壓電薄膜、高靈敏溫度補償元件、感溫元件、程控放大電路、信號調(diào)理電路、濾波電路、A／D轉(zhuǎn)換電路。集成化避免了采用分立元件設計電路占用較大面積的缺點。原理圖如圖3所示。HK-2000H型集成數(shù)字脈搏傳感器采用USB端口輸出，可以方便地對其輸出進行軟件上的處理。