一种腕式人体脉搏远程监测系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种腕式人体脉搏远程监测系统。其技术方案是：PVDF脉搏传感器（1）的信号输出端1a与信号调理单元（2）的信号输入端2a连接，单片机（5）的引脚与信号调理单元（2）、GPRS数据传输单元（3）、GPS模块（6）、SD卡（7）、LCD（8）、报警按钮（9）、电源模块（10）和串行时钟芯片（11）对应连接；GPRS数据传输单元（3）通过无线网络与医疗中心的PC机（4）通讯；医疗中心的PC机（4）装有腕式人体脉搏远程监测软件。本发明具有体积小、重量轻、测量准确、抗干扰能力强、能实现对人体脉搏的无线监测、能实时获取被监护者的准确位置和能长时间连续工作的特点。
【专利说明】一种腕式人体脉搏远程监测系统
【技术领域】
[0001]本发明属于人体脉搏远程监测【技术领域】。具体涉及一种腕式人体脉搏远程监测系统。
【背景技术】
[0002]近年来，随人们对个人健康的重视，现代医疗模式正在由临床治疗向早期预防和诊断转变。人体脉搏蕴含丰富的生理和病理信息，与心血管系统的生理病理状态具有非常紧密的联系，对脉搏波形进行长期的监测和诊断，能够及时地掌握被监护者的健康状况和变化趋势，对中老年人心血管疾病的预防和诊治具有重要的意义。
[0003]近几十年来，国内外的学者一直致力于人体脉搏监测系统的研究，然而目前已有的人体脉象监测仪器多采用个人电脑和工控机作为波形处理和显示装置，由于体积、成本和易用性等因素，大多使用在病人的临床诊治和康复护理阶段，并不适合推广到社区和家庭对中老年人群进行长期的远程监测和无线诊断。
【发明内容】
[0004]本发明旨在克服 以上技术缺陷，目的是提供一个体积小、重量轻、测量准确、抗干扰能力强、能实时获取被监护者的准确位置和能长期连续工作的腕式人体脉搏远程监测系统。
[0005]为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是:所述腕式人体脉搏远程监测系统由PVDF脉搏传感器、信号调理单元、GPRS数据传输单元、PC机、单片机、GPS模块、SD卡、IXD、报警按钮、电源模块和串行时钟芯片组成。
[0006]信号调理单元的信号输入端2a与PVDF脉搏传感器的信号输出端Ia连接，信号调理单元的信号输出端2b与单片机的I/O 口 P6.2连接；GPRS数据传输单元的引脚PWR、TXD、RXD依次与单片机的I/O 口 Pl.3、引脚URXD1、引脚UTXDl对应连接，GPRS数据传输单元通过无线网络与医疗中心的PC机通讯，GPS模块的引脚RST、TXD、RXD依次与单片机的I/O 口P2.2、引脚URXD0、引脚UTXDO对应连接，SD卡的引脚DAT3、CMD、DATO、CLK依次与单片机的I/O 口 Ρ4.2-P4.5对应连接，IXD的数据端口 DB0-DB7依次与单片机的I/O 口 Ρ3.0-P3.7对应连接，IXD的控制端口 IXDE、RW、RS依次与单片机的I/O 口 P5.5-P5.7对应连接；报警按钮的输出端与单片机的I/O 口 Pl.4连接；电源模块的输出端VCC与单片机的I/O 口 P6.1连接；串行时钟芯片的引脚SCL、SDA与单片机的I/O 口 Pl.2、Pl.3对应连接。
[0007]医疗中心的PC机装有腕式人体脉搏远程监测软件。
[0008]所述的信号调理单元由前级缓冲电路、仪用放大电路、基线恢复电路、低通滤波器、高通滤波器和工频陷波器组成。
[0009]前级缓冲电路的信号输出端12b与仪用放大电路的信号输入端13a连接，仪用放大电路的信号输出端13b与基线恢复电路的信号输入端14a连接，基线恢复电路的信号输出端14b与低通滤波器的信号输入端15a连接,低通滤波器的信号输出端15b与高通滤波器的信号输入端16a连接，高通滤波器的信号输出端16b与工频陷波器的信号输入端17a连接。
[0010]前级缓冲电路的信号输入端12a与PVDF脉搏传感器的信号输出端Ia连接，工频陷波器的信号输出端17b与单片机的I/O 口 P6.2连接。
[0011]所述的GPRS数据传输单元由GPRS模块、音频输出模块、音频输入模块、静电防护模块、SIM卡模块、天线和启动按钮组成。
[0012]GPRS模块的引脚SKPN、SKPP与音频输出模块的引脚SKPN、SKPP对应连接，GPRS模块的引脚MICN、MICP与音频输入模块的引脚MICN、MICP对应连接；GPRS模块的引脚VCC、RST、CLK、GND、DATA依次与SM卡模块的引脚SVCC、SRST、SCLK、SGND、SDAT对应连接；静电防护模块的输出端与SIM卡模块连接；GPRS模块通过天线连接器和天线连接；启动按钮的输出端与GPRS模块的引脚IGT连接。
[0013]GPRS模块的引脚PWR、TXD、RXD依次与单片机的I/O 口 PL 3、引脚URXDl、UTXD1对
应连接。
[0014]所述的腕式人体脉搏远程监测软件的主流程是:
S-1:腕式人体脉搏远程监测软件初始化；
S-2:接收被监护者脉 搏数据包；
S-3:对脉搏数据包进行解密与格式转换处理；
S-4:将脉搏数据包的数据与用户脉搏信息数据库中的脉率阀值相比较，判断脉率是否正常，若脉率正常，则跳至S-7，若脉率不正常，则进行下一步；
S-5:获取被监护者当前位置；
S-6:发送预警信息；
S-7:存储数据至用户脉搏信息数据库中；
S-8:调用心血管疾病分析模块，生成分析报告；
S-9:继续等待接收被监护者脉搏数据包。
[0015]由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比，具有如下积极效果:
由于人体脉搏信号具有信号微弱、频率低、信噪比低的基本特征，且脉搏信号受人体本身呼吸、运动以及外界工频干扰等影响，信号真实性和准确性对传感器的选型和信号调理电路的处理方式要求较高，本发明选用PVDF脉搏传感器，利用PVDF压电薄膜压电常数高、声阻抗与人体软组织相近、轻薄柔韧适于贴近皮肤的特点，能完整准确地提取所需的人体脉搏信息。该传感器内部构造精巧、重量轻和体积小，能有效降低PVDF薄膜由于皮肤表面温度变化带来的干扰，使测量结果准确，抗干扰能力强。
[0016]本发明采用GPRS模块通过无线网络将脉搏数据包发送给医疗中心的PC机，供医疗中心远程观察和分析被监护者的情况，实现对人体脉搏的无线监测。当被监护者出现脉率异常等情况时，监测设备和医疗中心会同时发出预警，同时由GPS模块定位被监护者，实时获取被监护者的准确位置。
[0017]本发明采用了功能高度集成的GPRS模块和GPS模块，还采用了超低功耗单片机、串行时钟芯片和IXD，不仅确保了监测系统的体积小、重量轻和功耗低，还能确保长时间连
续工作。
[0018]因此，本发明具有体积小、重量轻、测量准确、抗干扰能力强、能实现对人体脉搏的无线监测、能实时获取被监护者的准确位置和能长时间连续工作的特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 图1是本发明的一种结构示意图；
图2是图1中信号调理单元2的结构示意图；
图3是图1中GPRS数据传输单元3的结构示意图；
图4是本发明的腕式人体脉搏远程监测软件的主流程框图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步的描述，并非对保护范围的限制:
实施例1
一种腕式人体脉搏远程监测系统，所述腕式人体脉搏远程监测系统如图1所示，由PVDF脉搏传感器1、信号调理单元2、GPRS数据传输单元3、PC机4、单片机5、GPS模块6、SD卡7、IXD8、报警按钮9、电源模块10和串行时钟芯片11组成。
[0021]如图1所不,信号调理单兀2的信号输入端2a与PVDF脉搏传感器I的信号输出端Ia连接，信号调理单元2的信号输出端2b与单片机5的I/O 口 P6.2连接；GPRS数据传输单元3的引脚PWR、TXD、RXD依次与单片机5的I/O 口 Pl.3、引脚URXDl、引脚UTXDl对应连接，GPRS数据传输单元3通过无线网络与医疗中心的PC机4通讯，GPS模块6的引脚RST, TXD, RXD依次与单片机5的I/O 口 P2.2、引脚URXD0、引脚UTXDO对应连接，SD卡7的引脚DAT3、CMD、DATO, CLK依次与单片机5的I/O 口 P4.2-P4.5对应连接，IXD8的数据端口 DB0-DB7依次与单片机5的I/O 口 Ρ3.0-P3.7对应连接，IXD8的控制端口 IXDE、RW、RS依次与单片机5的I/O 口 P5.5-P5.7对应连接；报警按钮9的输出端与单片机5的I/O 口Pl.4连接；电源模块10的输出端VCC与单片机5的I/O 口 P6.1连接；串行时钟芯片11的引脚SCL、SDA与单片机5的I/O 口 Pl.2、Pl.3对应连接。
[0022]医疗中心的PC机4装有腕式人体脉搏远程监测软件。
[0023]本实施例所述的信号调理单元2如图2所示，由前级缓冲电路12、仪用放大电路13、基线恢复电路14、低通滤波器15、高通滤波器16和工频陷波器17组成。
[0024]如图2所示，前级缓冲电路12的信号输出端12b与仪用放大电路13的信号输入端13a连接，仪用放大电路13的信号输出端13b与基线恢复电路14的信号输入端14a连接，基线恢复电路14的信号输出端14b与低通滤波器15的信号输入端15a连接，低通滤波器15的信号输出端15b与高通滤波器16的信号输入端16a连接,高通滤波器16的信号输出端16b与工频陷波器17的信号输入端17a连接。
[0025]前级缓冲电路12的信号输入端12a与PVDF脉搏传感器I的信号输出端Ia连接，工频陷波器17的信号输出端17b与单片机5的I/O 口 P6.2连接。
[0026]本实施例所述的GPRS数据传输单元3如图3所示，由GPRS模块18、音频输出模块19、音频输入模块20、静电防护模块21、SM卡模块22、天线23和启动按钮24组成。
[0027]如图3所示，GPRS模块18的引脚SKPN、SKPP与音频输出模块19的引脚SKPN、SKPP对应连接，GPRS模块18的引脚MICN、MICP与音频输入模块20的引脚MICN、MICP对应连接；GPRS模块18的引脚VCC、RST, CLK, GND, DATA依次与SM卡模块22的引脚SVCC、SRST, SCLK, SGND, SDAT对应连接；静电防护模块21的输出端与SM卡模块22连接；GPRS模块18通过天线连接器和天线23连接；启动按钮24的输出端与GPRS模块18的引脚IGT连接。
[0028]GPRS模块18的引脚PWR、TXD、RXD依次与单片机5的I/O 口 Pl.3、引脚URXDl、UTXDl对应连接。
[0029]本实施例所述的腕式人体脉搏远程监测软件的主流程如图4所示:
S-1:腕式人体脉搏远程监测软件初始化；
S-2:接收被监护者脉搏数据包；
S-3:对脉搏数据包 进行解密与格式转换处理；
S-4:将脉搏数据包的数据与用户脉搏信息数据库中的脉率阀值相比较，判断脉率是否正常，若脉率正常，则跳至S-7，若脉率不正常，则进行下一步；
S-5:获取被监护者当前位置；
S-6:发送预警信息；
S-7:存储数据至用户脉搏信息数据库中；
S-8:调用心血管疾病分析模块，生成分析报告；
S-9:继续等待接收被监护者脉搏数据包。
[0030]本【具体实施方式】与现有技术相比，具有如下积极效果:
由于人体脉搏信号具有信号微弱、频率低、信噪比低的基本特征，且脉搏信号受人体本身呼吸、运动以及外界工频干扰等影响，信号真实性和准确性对传感器的选型和信号调理电路的处理方式要求较高，本【具体实施方式】选用PVDF脉搏传感器1，利用PVDF压电薄膜压电常数高、声阻抗与人体软组织相近、轻薄柔韧适于贴近皮肤的特点，能完整准确地提取所需的人体脉搏信息。PVDF脉搏传感器I内部构造精巧、重量轻和体积小，能有效降低PVDF薄膜由于皮肤表面温度变化带来的干扰，使测量结果准确，抗干扰能力强。
[0031]本【具体实施方式】采用GPRS模块18通过无线网络将脉搏数据包发送给医疗中心的PC机4，供医疗中心远程观察和分析被监护者的情况，实现对人体脉搏的无线监测。当被监护者出现脉率异常等情况时，监测设备和医疗中心会同时发出预警，同时由GPS模块6定位被监护者，实时获取被监护者的准确位置。
[0032]本【具体实施方式】采用了功能高度集成的GPRS模块18和GPS模块6，还采用了超低功耗单片机5、串行时钟芯片11和LCD8，不仅确保了监测系统的体积小、重量轻和功耗低，还能确保长时间连续工作。
[0033]因此，本【具体实施方式】具有体积小、重量轻、测量准确、抗干扰能力强、能实现对人体脉搏的无线监测、能实时获取被监护者的准确位置和能长时间连续工作的特点。
【权利要求】
1.一种腕式人体脉搏远程监测系统，其特征在于所述腕式人体脉搏远程监测系统由PVDF脉搏传感器(I)、信号调理单元(2 )、GPRS数据传输单元(3 )、PC机(4)、单片机(5 )、GPS模块(6)、SD卡(7)、LCD (8)、报警按钮(9)、电源模块(10)和串行时钟芯片(11)组成； 信号调 理单元(2)的信号输入端2a与PVDF脉搏传感器(I)的信号输出端Ia连接，信号调理单元(2)的信号输出端2b与单片机(5)的I/O 口 P6.2连接；GPRS数据传输单元(3)的引脚PWR、TXD、RXD依次与单片机(5)的I/O 口 Pl.3、引脚URXD1、引脚UTXDl对应连接，GPRS数据传输单元(3)通过无线网络与医疗中心的PC机(4)通讯，GPS模块(6)的引脚RST、TXD、RXD依次与单片机(5)的I/O 口 P2.2、引脚URXD0、引脚UTXDO对应连接，SD卡(7)的引脚 DAT3、CMD、DAT0、CLK 依次与单片机(5)的 I/O 口 P4.2-P4.5 对应连接，LCD (8)的数据端口 DB0-DB7依次与单片机(5)的I/O 口 Ρ3.0-P3.7对应连接，IXD (8)的控制端口IXDE、RW、RS依次与单片机(5)的I/O 口 P5.5-P5.7对应连接；报警按钮(9)的输出端与单片机(5)的I/O 口 Pl.4连接；电源模块(10)的输出端VCC与单片机(5)的I/O 口 P6.1连接；串行时钟芯片(11)的引脚SCL、SDA与单片机(5)的I/O 口 Pl.2、P1.3对应连接； 医疗中心的PC机(4)装有腕式人体脉搏远程监测软件。
2.根据权利要求1所述的腕式人体脉搏远程监测系统，其特征在于所述的信号调理单元(2)由前级缓冲电路(12)、仪用放大电路(13)、基线恢复电路(14)、低通滤波器(15)、高通滤波器(16)和工频陷波器(17)组成； 前级缓冲电路(12)的信号输出端12b与仪用放大电路(13)的信号输入端13a连接，仪用放大电路(13)的信号输出端13b与基线恢复电路(14)的信号输入端14a连接，基线恢复电路(14)的信号输出端14b与低通滤波器(15)的信号输入端15a连接,低通滤波器(15)的信号输出端15b与高通滤波器(16)的信号输入端16a连接,高通滤波器(16)的信号输出端16b与工频陷波器(17)的信号输入端17a连接； 前级缓冲电路(12)的信号输入端12a与PVDF脉搏传感器(I)的信号输出端Ia连接，工频陷波器(17)的信号输出端17b与单片机(5)的I/O 口 P6.2连接。
3.根据权利要求1所述的腕式人体脉搏远程监测系统，其特征在于所述的GPRS数据传输单元(3 )由GPRS模块(18 )、音频输出模块(19 )、音频输入模块(20 )、静电防护模块(21)、SIM卡模块(22)、天线(23)和启动按钮(24)组成;GPRS模块(18)的引脚SKPN、SKPP与音频输出模块(19)的引脚SKPN、SKPP对应连接，GPRS模块(18)的引脚MICN、MICP与音频输入模块(20)的引脚MICN、MICP对应连接;GPRS模块(18)的引脚VCC、RST、CLK、GND、DATA依次与SM卡模块(22)的引脚SVCC、SRST、SCLK、SGND、SDAT对应连接；静电防护模块(21)的输出端与SM卡模块(22)连接；GPRS模块(18)通过天线连接器和天线(23)连接；启动按钮(24)的输出端与GPRS模块(18)的引脚IGT连接； GPRS模块(18)的引脚PWR、TXD、RXD依次与单片机(5)的I/O 口 Pl.3、引脚URXD1、UTXDl对应连接。
4.根据权利要求1所述的腕式人体脉搏远程监测系统，其特征在于所述的腕式人体脉搏远程监测软件的主流程是: S-1:腕式人体脉搏远程监测软件初始化； S-2:接收被监护者脉搏数据包； S-3:对脉搏数据包进行解密与格式转换处理；S-4:将脉搏数据包的数据与用户脉搏信息数据库中的脉率阀值相比较，判断脉率是否正常，若脉率正常，则跳至S-7，若脉率不正常，则进行下一步； S-5:获取被监护者当前位置； S-6:发送预警信息； S-7:存储数据至用户脉搏信息数据库中； S-8:调用心血管疾病分析模块，生成分析报告； S-9:继续等待接收被监护者脉搏数据包。
【文档编号】A61B5/02GK103948376SQ201410204803
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年5月15日 优先权日:2014年5月15日
【发明者】周凤星, 王奇武, 张志坚 申请人:武汉科技大学