基于無線穿戴技術的獨居老人健康監護設計

蔡偉超

摘 要：當今社會已經步入老齡化階段[1]，城市的快節奏生活以及鄉村的空心化導致相當數量的獨居老人。獨居老人的健康狀況成為兒女擔憂的問題，本課題旨在提供一種在不妨礙老人生活的健康監護方案。研究數據表明，老人健康的最大威脅為摔倒及心血管疾病發作。本設計擬采用無線穿戴技術監測老人的運動狀態及心電信號，家庭個人電腦作為數據存儲和發送中心并具有簡單數據處理能力。實驗結果表明，該設計能夠將加速度信號及心電信號通過無線方式傳送至個人電腦，數據處理后能夠滿足專業醫護人員判斷。

關鍵詞：獨居老人；健康監護；無線穿戴

中圖分類號：TP311.52 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）08-0197-02

老齡化社會[2]條件下的獨居老人監護引起人們重視，研究表明超過65歲老人健康的最大威脅為心臟病[3]；超過60歲老人摔倒的發生機率為百分之十八，其中導致骨折的為1.3%，數據表明隨著年齡的增大摔倒的發生機率也隨之上升[4]。本文采用無線技術采集健康信息，利用家庭電腦作為數據中心，數據經處理后可以作為醫護人員的判斷依據。

1 總體設計

在研究目前常見的無線技術基礎上，本設計綜合斟酌設備體積，功耗，通訊速率及距離，成本，無線組網便利等條件后，選取ZigBee技術采集健康監護信息。每一個無線監護節點監測一種健康信息，設計為穿戴用品樣式，數據接收節點接收存儲數據并將數據傳送至個人電腦，電腦將數據簡單處理后通過網絡發送至遠程數據中心。其總體設計如圖1所示。

2 設計實現

2.1 心電監護子節點

本節點設計為背心樣式，電極固定在衣服內側，電極采集心電信號，后繼信號處理電路將信號放大100倍左右，然后經高低通濾波器，電壓提升電路，模數轉化后通過無線方式發送至主節點，放大濾波部分用運算放大器實現，模數轉換及無線發送用CC2430單片機實現，該單片機內置模數模塊，支持ZigBee協議。設計框圖如圖2所示。

2.2 摔倒監護子節點設計

摔倒監測通過采集老人的加速度信息來實現，該節點設計為腰帶樣式，加速度傳感器固定在后腰正中。此設計既能保護老人隱私，又能實時的監護老人的運動信息，合理設置加速度閾值即可監測到異常的運動信息。加速度傳感器采用MMA7260Q，該傳感器低功耗，外圍電路簡單，靈敏度可調，供電靈活。模數轉換及數據發送采用CC2430實現。該節點框圖如圖3所示。

2.3 緊急報警節點

該節點設計為手環樣式，可實現主動報警，由CC2430配置按鈕實現，通過按鈕實現主動報警，可用于突發事務報警。

2.4 主節點

該節點主要作用為收集數據并將數據轉發至個人電腦，該節點放置在PC機旁邊通過USB線纜連接機箱，節點具有蜂鳴器及顯示部分，可觀察監護節點組網情況及簡單報警。

3 數據測試

完成軟硬件設計后，通過實驗無線組網功能，采集心電信號，走路加速度信號。個人電腦接收數據，數據處理后可得圖4所示。

由圖片5可以可以看出，原始數據恢復后明顯帶有干擾，經簡單低通濾波后的數據更具有可讀性，可以清晰地看到心電信號的各個群波以及行走時的加速減速情況，該數據可以作為專業醫護人員的判斷依據。

4 結語

實驗結果表明本設計可以在保護老人隱私的的前提下采集到老人的健康數據，處理后的數據能夠再現心電信息及加速度信息，這些曲線可以作為專業人員的判斷依據，也可以研究算法實現報警。后繼設計可在報警判斷、4G數據傳送及手機APP報警方向繼續深入研究。

參考文獻

[1]黃毅，佟曉光.中國人口老齡化現狀分析[J].中國老年學雜志，2012，32（21）：4853-4855.

[2]于普林，王建業.老年醫學的現狀和展望[J].中國實用內科雜志，2011，（04）：244-246.

[3]黃成禮，龐麗華.人口老齡化對醫療資源配置的影響分析[J].人口與發展，2011，17（02）：33-39.

[4]于普林，覃朝暉，吳迪等.北京城市社區老年人跌倒發生率的調查.中華老年醫學雜志[J]，2006，25（4）：305-308.