一种特定区域内人体健康监测及跟踪系统的制作方法

本发明涉及一种人体健康监测及跟踪系统，特别是涉及一种适合应用于特定区域内（例如医院和老人护理院）的人体健康监测及跟踪系统，具体而言涉及一种使用佩戴式监测记录装置将用户端采集到的被监护者的生理数据及位置/姿态信息实时传递到服务端进行处理和分析，并且具有报警功能和定位功能的人体健康监测及跟踪系统。

背景技术：

人口老龄化和安全有效的老年人监护是许多国家和地区面临的实际问题，特别是对于居住在特定区域内（例如医院、老人护理院）的老年人或患者而言，全天候不间断地检测各项生理体征可以早期诊断出老年人身体状况的恶化。这种全天候监护和早期诊断不仅有助于专业性医疗及时介入，而且可以避免异常不利的后果发生例如造成死亡或永久性残废。另外，对于医院和护理院之类的机构而言特别重要的是，监护服务疏漏或延误提供诊疗有可能会导致严重的法律后果。目前，医院护士或卫生保健员通常是使用一系列彼此独立的医疗监测设备间隔地重复执行常规监护，同时手动地检查患者或护理院住户的生理体征，然后将有关数据以书面表格方式记录在患者的卫生保健记录中。这种处理方式不仅耗费人力资源、易于遭受延误或干扰，而且在现实中几乎不可能对特定区域内的全部患者提供持续性监护。此外，其他部门的医院护士或卫生保健员也很难方便地获取这些记录生理体征的书面表格。

此外，对于医院和老人护理院之类的机构而言，另一个需要考虑的问题是需要在室内特定区域内不间断地跟踪患者或护理对象的所在位置。这是因为，首先不少老年患者或护理对象本身患有意识障碍方面的疾病，可能会在未通知医院护士或卫生保健员情况下自行离开安全区域而造成意外走失。其次，在患者或护理对象的身体状况突然恶化的情况下可能会使其自身无法移动或需求他人帮助，及时地发现这种类型的患者或护理对象往往要花费许多时间，从而容易带来潜在的不利后果并存在安全隐患。目前，跟踪患者或护理对象的物理位置主要依赖于护理提供者的警觉。鉴于此，有必要提供一种适用于上述特定被监护者（例如老年人）在特定区域内（例如老人护理院）的全天候式人体健康监测及跟踪系统，其能够将被监护者的生理数据及位置/姿态信息实时地传递到中央服务器汇总进行各种处理和分析，并且具有异常报警功能和室内定位功能。这样，万一被监护者在不可预料的情况下身体产生了异常或者离开了预设的安全监护区域，就能够及时地被发现并通知医护人员，从而避免错失最佳的治疗急救时机并且消除了安全隐患。

技术实现要素：

本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种使用方便、易于维护的用于特定区域内的人体健康监测及跟踪系统，通过紧凑式佩戴式监测记录仪可以将用户端实时采集到的被监测者的生理数据通过无线数据传输协议（wifi或蓝牙）传递到服务端进行处理和分析，并在出现异常时通知医护人员，同时具有室内定位功能和异常姿态判断功能，便于医护人员集中进行监护，并且可以存储历史生理数据为医生提供诊疗参考资料。

根据本发明的优选技术方案，提出一种特定区域内人体健康监测及跟踪系统，包括至少一个作为用户端的佩戴式监测记录仪以及一台作为服务端的中央计算机，其中，所述佩戴式监测记录仪包括采集用户生理参数的第一功能模块；采集室内定位参数的第二功能模块；与所述中央计算机进行无线通讯的第三功能模块，以及控制所述第一至第三功能模块的微处理器，所述中央计算机能够接入互联网并且安装有生理数据分析用处理软件、定位跟踪用地图软件以及报警监护用服务软件。

优选地，在上述根据本发明的优选技术方案中，所述第一功能模块中至少集成有血氧传感器、体温传感器、呼吸传感器、单导联心电传感器以及脉搏波传播时间传感器；所述第二功能模块借助于wifi定位技术来采集室内定位参数。

优选地，在上述根据本发明的优选技术方案中，所述第三功能模块包括wifi通信模块和蓝牙通讯模块，所述佩戴式监测记录仪通过所述wifi通信模块与所述中央计算机进行无线通讯，所述佩戴式监测记录仪通过所述蓝牙通讯模块与其他便携式电子设备进行无线通讯。

优选地，在上述根据本发明的优选技术方案中，所述佩戴式监测记录仪还包括采集用户生物力学参数的姿态判定模块，所述姿态判定模块借助于三轴加速度传感器来判定用户的异常姿态。

优选地，在上述根据本发明的优选技术方案中，所述佩戴式监测记录仪以贴身方式放置在用户的胸口部位，并通过操作人员的智能手机与特定用户实现一对一绑定和解除绑定。

优选地，在上述根据本发明的优选技术方案中，所述中央计算机借助于所述生理数据分析用处理软件，根据来自于所述第一功能模块的用户脉搏波信号和心电信号，实现用户血压的无创连续测量。

优选地，在上述根据本发明的优选技术方案中，所述中央计算机借助于所述定位跟踪用地图软件，在显示屏幕上显示特定区域的平面位置图，并且根据接收到的室内定位参数在显示屏幕上显示用户所在的位置标记。

优选地，在上述根据本发明的优选技术方案中，所述中央计算机借助于所述报警监护用服务软件，在用户的生理参数出现异常或在用户离开预定的安全区域时，对操作人员发出报警。

优选地，在上述根据本发明的优选技术方案中，所述中央计算机上安装有数据库，所述数据库保存用户的历史生理数据和室内定位参数，所述中央计算机将特定用户的生理数据发送给打印机或者通过互联网显示在其他设备上。

根据本发明的人体健康监测及跟踪系统，满足一些包括患有慢性病、老年常见病以及需要其它监护信息/健康信息的特殊用户之需求，被监护者的生理信号（例如心电信息）及其它扩展的人体健康信息能够被远程记录且实时地进行监护。所述人体健康监测及跟踪系统包括人体生理数据远程记录、监测和诊断装置及基于云服务器的存储和远程监护、诊断、分析报告等软件模块。所述装置实现为佩戴式监测记录仪，包括集成式生理传感器模块、室内定位模块、按键模块、显示模块、存储器、电池模块以及微处理器、通讯模块。由各种生理传感器获得的基本生理数据（例如心电信号）通过集成式生理传感器模块的预处理及采样后，送微处理器进行分析处理并存储在存储器中，微处理器进一步通过通讯模块与云服务器的数据库联系；经通讯模块以无线方式等无线数据网络，定时、完整地上传到云服务器(数据库)；云服务器设有中央计算机终端，设有(供医务人员、健康专家或其他专业人员使用)分析软件、监护软件、医生软件模块，对人体的各种生理信号进行远程分析诊断和实时监测。与现有技术相比，本发明使用简单方便，能对使用者健康状况进行全天候监测和跟踪，当健康状况出现异常时通知医护人员，具有基于wifi定位技术的室内定位功能，并存储历史生理数据为医生诊断提供参考。

本发明具有如下有益效果：本发明集成了多种基本生理传感器（例如血氧传感器、体温传感器、呼吸传感器、单导联心电传感器以及脉搏波传播时间传感器），同时对原来的技术进行了改进及扩展，集成了可选的室内定位检测和异常姿态判定功能，增加了可检测异常事件的范围，使得系统功能更加强大和实用，扩展了产品的使用范围，特别适用于对慢性病患者、老年病患和孤寡老人的特定区域内监护，有效降低他们突发疾病的风险，并且可及时发现需要急诊抢救的病患。

本发明的特征、技术效果和其他优点将通过下面结合附图的进一步说明而变得显而易见。

附图说明

现在将参考附图通过示例的方式来描述本发明，其中：

图1是根据本发明优选实施例的人体健康监测及跟踪系统的模块结构示意图。

图2a-图2c是图1所示的人体健康监测及跟踪系统的应用示例说明图。

图3是用于实现本发明实施例的安装于服务端的软件结构示意图。

附图标记：集成式生理传感器模块1；室内定位模块2；姿态判定模块3；显示模块4；存储模块5；电池模块6；微处理器7；wifi通讯模块8；蓝牙通讯模块9；数据库11；定位/跟踪地图软件12；生理数据分析处理软件13；报警/监护服务软件14。

具体实施方式

下面，结合附图详细地说明本发明优选实施例的技术内容、构造特征以及所达到的技术目的和技术效果。

图1是根据本发明优选实施例的人体健康监测及跟踪系统的模块结构示意图。如图1所示，本发明的人体健康监测及跟踪系统采用了用户端-服务端的分布式结构，其中，左侧框图部分是在用户端使用的佩戴式监测记录仪的功能框图，右侧框图部分为运行在中央服务器上的软件功能框图。在实际使用环境中，作为用户端的佩戴式监测记录仪可以根据需要实现为可通过自黏贴带附着于皮肤上的佩戴式装置（也简称为自动黏贴装置），以方便被监护者的使用、更换和维护。在根据本发明的优选实施例中，，为了增加被监护者佩戴本发明监测记录仪的舒适感和方便度，发明人选择采用了紧凑式小型佩戴式装置，将其放置在被监护者的胸部位置来采集有关生理数据，并且方便医护人员根据实际需要定期进行更换和维护，从而极大地减低了被监护者使用根据佩戴式装置的不便。

不言而喻，作为服务端的中央服务器可以通过现有的通信协议（例如tcp/ip）与作为用户端的大量佩戴式监测记录仪进行数据通信，本文为了简化说明，在图1中仅仅表示了单个用户端使用佩戴式监测记录仪的情况。作为用户端的佩戴式监测记录仪在功能上包括有：集成式生理传感器模块1；室内定位模块2；姿态判定模块3；显示模块4；存储模块5；电池模块6；微处理器7；wifi通讯模块8以及蓝牙通讯模块9。集成式生理传感器模块1作为核心监测模块一体地集成有若干个基本生理传感器，所述基本生理传感器优选地包括血氧传感器、体温传感器、呼吸传感器、单导联心电（ecg）传感器以及脉搏波传播时间（ppt）传感器，各个生理传感器采集到的血氧、体温、心电信号、脉搏波传播时间等生理信号经过预处理及采样后，传送给微处理器7进行处理，并存储在存储模块5的内部存储器中，然后再经无线wifi通讯模块8定时、完整地上传到中央服务器的数据库11中，以供医务人员、健康专家或其他专业人员使用分析软件、监护软件或者医生软件，对这些人体生理数据信号进行远程分析诊断和实时监测。

需要特别指出的是，虽然血压等人体生理参数的实时监控既可以为高血压的预防、诊断和治疗提供有力的依据，又能有效地预防突发性心脑血管疾病。但是，传统的血压测量方法基于充气袖带，测量时会给被测试者带来较大不适，而且无法实现连续测量。因此，无袖带的无创连续测量技术受到越来越多研究者的重视。血压的无创连续测量分为直接测量和间接测量。直接测量即在体表採集动脉处的压力信号，经过一定的处理和标定后直接计算出人体的舒张压和收缩压。间接测量即採集人体的各种脉搏波信号，寻找这些信号与血压的关系，并利用这些关系测量血压。有人利用脉搏波到达时间的高频分量和低频分量来估计收缩压；有人利用处理后的脉搏波延时来估计血压；更多的是利用脉搏波传播时间（ppt）来测量血压。目前ptt(pulsetransmittime)无创连续测量血压是研究的主流。不同的研究者选取不同的特征点来计算ptt，并选用相应的模型计算血压，测量结果可以达到业界标准和要求。根据本发明的优选实施例，可以通过集成式生理传感器模块1同时采集到人体的脉搏波信号和心电信号，从而非常适合于利用脉搏波传播时间（ppt）来测量血压，实现了人体血压的无创连续测量。

室内定位模块2借助于目前技术成熟的室内定位技术获得特定区域内（例如医院某一楼层）的被监护者的具体位置参数，然后通过微处理器7与中央服务器建立无线连接，并同时把室内定位参数与上述生理数据一起周期性发送到服务器。在本发明的优选实施例中采用了wi-fi定位技术。主流wi-fi定位技术有两种，一种是通过移动设备和三个无线网络接入点的无线信号强度，通过差分算法，来比较精准地对人进行三角定位。另一种是事先记录巨量的确定位置点的信号强度，通过用新加入的设备的信号强度对比拥有巨量数据的资料库，来确定位置(称之为指纹定位)。wi-fi定位可以在广泛的应用领域内实现复杂的大范围定位、监测和追踪任务。由于wi-fi路由器和移动终端的普及，使得定位系统可以与其他客户共享网络，硬体成本很低，而且wi-fi的定位系统可以降低了射频(rf)干扰可能性。另外，对于本领域人员而言，还可以采用其他室内定位技术来替代上述wi-fi定位，例如zigbee室内定位技术，只要能够以合适的精度对特定区域内的人体位置进行大致定位即可。

姿态判定模块3借助于三轴加速度传感器来监测人体的加速度，当加速度超过设定值时，就可以判定为人体姿态异常（例如可能突然跌倒），此时，佩戴式监测记录仪本身会发出警报，同时把该种情况发送到服务端的数据库。另外，姿态判定模块3也可以作为佩戴式监测记录仪的扩展模块来实现。显示模块4用于显示佩戴式监测记录仪的工作状态，在启动佩戴式监测记录仪时，系统会进行自诊断操作。例如在判断为佩戴式监测记录仪正常工作时，显示模块4使绿色指示灯闪烁，否则使红色指示灯闪烁，以提醒操作人员进行维护或更换。存储模块5用于暂时存储各种生理传感器和定位装置所采集到的生理数据和定位参数，电池模块6用于给用户端的佩戴式监测记录仪提供电力，优选地采用高性能锂电池以保持记录仪外形紧凑并确保最低工作时间（例如24小时）。

微处理器7负责从集成式生理传感器模块1、室内定位模块2和姿态判定模块3接收数据并进行预处理和简单计算。另外，微处理器7还负责与显示模块4、存储模块5和电池模块6等其他模块进行数据通信，并控制wifi和蓝牙通信模块8、9。微处理器7例如可以是高性能的msp430（一种超低功率微控制器/ultra-low-powermicrocontroller）系列，或dsp（digitalsignalprocessing）和arm（advancedriscmachine）等嵌入式处理器。wifi通讯模块8和蓝牙通讯模块9用于根据实际情况选择不同的通信方式，在用户端与服务端之间实现数据交换。特别是，在被监护者确实需要离开特定区域（例如转换医院楼层进行检查）时，系统可以自动地将wifi通讯方式切换为蓝牙通讯方式，从而使佩戴式监测记录仪从中央服务器临时连接到智能手机、笔记本电脑或ipad等便携式电子设备，从而持续地进行被监护者生理数据的监测，避免发生中断。

在通常情况下，服务端的中央服务器与用户端的佩戴式监测记录仪基于tcp/ip无线通讯协议来实现连接，接收数据（包括生理数据和定位参数），并存储到数据库11中。数据库11用于保存从各个用户端接收到的数据，包括生理参数和定位参数。定位/跟踪地图软件12根据数据库11中预存的特定区域的平面结构图，把从用户端接收到的定位参数在该区域平面机构图上直观地反映出来，从而能够让监护人员快速准确判断使用者的所在位置，并且在使用者离开安全区域时发出提醒或报警。生理数据分析处理软件13用于分析从用户端接收到的生理数据，当被监测者的生理数据异常时自动发出提醒或报警，通知工作人员或急救中心。报警/监护服务软件14用于处理各种报警信息，并根据紧急情况对不同的报警信息赋予不同的优先处理级。另外，在用户端-服务端的设计框架下，理论上服务端可以处理数量不受限的用户端的请求，因此特别适合于在特定区域内集中监护多位被监护者的应用场合，关于服务端所使用的软件模块的框架将在下面结合图3进一步进行说明。以上就是根据本发明优选实施例的人体健康监测及跟踪系统的功能模块说明图。

下面，结合图2a-图2c来说明人体健康监测及跟踪系统的具体应用示例。图2a表示了将用户端的佩戴式监测记录仪与被监护者一对一地关联起来，并显示于服务端的中央计算机屏幕上的应用场景。图2b表示了针对特定被监护者，在服务端的中央计算机上进行健康监测及跟踪的应用场景。图2c表示维护或更换作为用户端的佩戴式监测记录仪的应用场景。

如图2a所示，图1中所示的佩戴式监测记录仪在物理外形上例如可实现为自动黏贴装置，并适合于直接接触被监护者的身体（检测部位）。首先，操作人员需要将该纽扣式装置安装在被监护者的胸部位置处，例如可以将该自动黏贴装置塞入被监护者的一次性护套中，并在该护套的外表面写上被监护者的名称，该护套可以具有窗口以露出纽扣状装置的传感器部分，从而确保各类传感器的工作精度。接着，通过将一次性护套固定在被监护者的前胸处，使佩戴式监测记录仪安放在被监护者的前胸处。然后，工作人员打开该佩戴式监测记录仪的开关，当其监测到用户的生理信号且成功连接到wifi网络时，显示模块的信号灯开始闪烁（例如绿色信号灯）表示佩戴式监测记录仪已经处于工作状态。接着，工作人员使用智能手机上安装的应用程序将佩戴式监测记录仪与具体的某位被监护者建立一一对应关系（该过程称之为标签化）。由于在医院或老人护理院中会有许多被监护者同时存在，因此在系统数据库中预先录入有被监护者的名称列表。例如一旦将名称为john的被监护者与佩戴式监测记录仪建立一一对应关系（标签化），就会在中央计算机的监控电脑屏幕上以直观的方式（例如用一个实心黑点表示一位被监护者）显示出john的活动情况（实时生理数据和定位参数）。可选地，还可以在佩戴式监测记录仪的自动黏贴装置外表面上印刷二维码，并通过智能手机的摄像头系统进行自动地识别从而建立对应关系。另外，在中央计算机的屏幕上显示出特定区域（例如老人护理院的某特定楼层）的地图，因此方便一位操作人员（例如医护人员）集中地监护和跟踪多名被监护者，从而较之于传统的工作方式极大地提高了工作效率。

图2b进一步表示了在中央服务器的监控电脑屏幕上显示多个监控对象的情况，借助于用户端的wifi室内定位模块所提供的定位功能，中央服务器可以一并处理特定区域内的多个监控对象的生理监护服务和跟踪定位服务，另外，中央服务器还可以根据需要选择特定的被监护者将其有关数据打印出来，或者通过互联网进一步将数据库中的有关生理数据发送到其他工作人员的电子设备进行远程诊断。另外，在被监护者的生理数据和定位参数发生异常变化时，将会触发中央服务器的报警功能，以提醒工作人员加以注意。理想的情况是，被监护者通常均处于各自预定的安全活动区域内，因此可以在中央服务器的计算机屏幕上以方块（代表房间）和圆点（代表被监护者）直观地显示被监护者的当前活动位置是否正常（例如是否处于安全区域），或者在某个被监护者的生理数据出现异常的情况下，例如通过圆点加亮闪烁或扬声器发出报警的方式来提示出现异常情况。另外，为了便于医护人员进行监护和定位，可以通过操作人员的鼠标或键盘操作例如以图表、缩放图等任意方式来进行恰当显示。

图2c表示了在佩戴式监测记录仪的电池耗尽或者需要维护时进行更换的情况，例如根据电池的预计工作寿命，操作人员通过使用智能手机上安装的应用程序，来解除待更换佩戴式监测记录仪与被监护者之间的对应关系（去标签化）并且从被监护者身上摘除该佩戴式监测记录仪，同时如图2a所示再次使被监护者与新佩戴式监测记录仪建立对应关系（标签化）即可。可选地，操作人员还可以直接用新对应关系覆盖旧对应关系，从而更为轻松地完成自动黏贴装置的更换。不难理解，在操作人员欲结束某位被监护者的监控时，则仅仅完成去标签化操作即可，此时代表该被监护者的圆点就相应地从中央服务器的计算机屏幕上彻底消失。另外，由于工作人员可以一站式地集中监控特定区域内的全部被监护者，因此在中央计算机所监控到的被监护者数量出现不一致的情况下，工作人员可以容易地判断和核对是哪位被监护者未获得监护。

图3是用于实现本发明实施例的安装于服务端的软件结构示意图。如图3所示，来自于用户端的佩戴式监测记录仪的某人体的数据（包括生理数据和定位参数）通过通信管理软件被写入到数据库中，然后各种用途的软件就可以根据需要从数据库中进行读取。例如生理数据分析处理软件从数据库中读取生理数据，并进行分析，如果出现异常，会发出警报。安装在服务端的应用软件包括但不限于医生诊断软件、异常事件监控软件、远程监护软件、心电分析编辑报告软件、心电报告确认软件等，可以根据监护和跟踪的实际需要安装其他不同类型的软件，从而极大地扩展了服务端可以提供的各种附加功能。

虽然在上述优选实施例中，重点以老年人患者为例说明了本发明的技术方案，但是不难理解本发明并不仅仅限于老年人患者，可以适用于任何需要住院从而处于特定区域的被监护对象。

以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。应当理解，以上的描述意图在于说明而非限制。例如，上述实施例(和/或其方面)可以彼此组合使用。此外，根据本发明的启示可以做出很多改型以适于具体的情形或材料而没有偏离本发明的范围。通过阅读上述描述，权利要求的范围和精神内的很多其它的实施例和改型对本领域技术人员是显而易见的。