CN101467878B - 基于Zigbee的健康监测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明一种基于Zigbee的健康监测装置,涉及检测技术,包括数字健康手套、健康手机伴侣和支持Zigbee或蓝牙协议的手机;数字健康手套由多个生理检测传感器和数据处理单元组成,可以检测心电、血压、血氧、体温、脉搏和血糖等参数,外围是用柔软易弯曲材料制成的手套;健康手机伴侣由心电、三维加速、图像、声音等传感器和数据处理单元组成,用于监测心电、运动状态和周围环境,并与手机通讯;手机接收由数字健康手套和健康手机伴侣的监测数据,并通过电信网络发送到远程监护中心,供专业人员诊断。本发明的装置可以在不同状态下进行监测,自动增减监护内容,以适合各种环境使用。

Description

基于Zigbee的健康监测装置
技术领域
本发明涉及检测技术领域,是一种基于Zigbee的健康监测装置。
背景技术
现有的便携式家用健康检测设备和装置,多数是针对一个生理参量进行测试,如血压测量等。即使有些健康检测设备可以提供多种生理参量的测量功能,但是设备往往比较笨重和庞大,不便于随身携带,更不能进行实时健康监测。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足,公开一种基于Zigbee的健康监测装置,可提供在移动和静止状态下实时监测人体生理状态。
为达到上述目的,本发明的技术解决方案是:
一种基于Zigbee的健康监测装置,可在移动和静止状态下对人体生理特征进行实时监测;该装置包括数字健康手套、支持Zigbee或蓝牙协议的手机,两者之间通过Zigbee和蓝牙协议进行通讯;
其中,数字健康手套的内部和外围都由柔软易弯曲材料制作,贴触人的皮肤;数字健康手套上至少设有一个生理测量模块或传感器,用于检测至少一个生理参数,数字健康手套中至少含有一个数据处理单元,负责处理检测到的生理参数;
数字健康手套将检测到的生理参数以无线方式传给手机,手机显示该参数供使用者自我监控。
所述的健康监测装置,其所述生理测量模块或传感器,包括心电传感器、血压传感器、血氧和脉搏传感器、体温传感器和血糖传感器,以及各模块的连接接口和相应电路;以及各模块的连接接口、电极、探头和相应电路,如心电导联电极、血氧探头、导联线、放大电路、滤波电路、电极脱落检测电路、时钟电路;各个测量电极和探头通过导线连接到相应测量模块的接口;电极或探头,用于接触皮肤;
生理测量模块或传感器都集成在手套左手部分,位于手套左手的腕部,手套右手部分集成了I导联心电电极,手套左右手通过心电导线相连接;
数据处理单元,位于手套左手腕部,包括显示单元、输入单元、微处理器、电源、数模转换模块、存储单元、Zigbee模块、蓝牙模块、电源和天线等组成;生理测量模块或传感器各检测部分的电极或探头通过导线连接到测量模块,测量模块再连接到数据处理单元的数模转换模块上或相应输入端口。
所述的健康监测装置,其所述传感器电极和探头,以粘性双面胶布与手套内部材料相固定,并将相关导线编织到手套的材料中;I导联心电测量装置,其一个电极置于左手手心位置,两个电极置于右手两个手指部分,各电极通过导线连接到心电测量模块或传感器上,心电测量模块或传感器再连接到左手手腕部位的数据处理单元。
所述的健康监测装置,其所述传感器电极和探头,测量血氧饱和度的包裹式探头,置于左手拇指部位,通过导线连接到血氧测量模块或传感器上,再连接到左手手腕部位的数据处理单元。
所述的健康监测装置,其所述传感器电极和探头,测量血压和脉搏的探头,是基于光电容积描述法的血压探头,位于左手食指部位,通过导线连接到血压和脉搏测量模块或传感器上,再连接到左手手腕部位的数据处理单元。
所述的健康监测装置,其所述数字健康手套,由使用者自由配置监测内容,由心电、血压、血糖、血氧、体温、脉搏其中选择一种或几种项目进行监测。
所述的健康监测装置,其还包括远程监护中心,该监护中心包括计算机设备、医学专家,计算机设备与手机之间通过电信网络GPRS或CDMA或3G协议进行通讯;手机将检测到的生理参数以无线方式传给监护中心的计算机设备显示,供医学专家诊断,并进行24小时监测。
所述的健康监测装置,其还包括健康手机伴侣,健康手机伴侣配于腰间,包括显示单元、微处理器、存储单元、电源和时钟、数模转换模块、图像传感器、声音传感器、三维加速传感器和12导联心电传感器、连续血糖传感器、天线和输入单元、第一Zigbee模块、第二Zigbee模块、蓝牙模块及其辅助电路如放大电路、滤波电路、电极脱落检测电路、时钟电路;同时,健康手机伴侣支持Mini SD接口或CF接口、USB接口;
健康手机伴侣通过两个Zigbee模块分别与数字健康手套和支持Zigbee的手机,在不同Zigbee信道中建立连接,其中一个信道用于接收来自数字健康手套监测到的数据,另一个信道用来发送生理数据给手机;
健康手机伴侣,负责监测12导联心电状态、监测使用者运动状态和周围环境。同时,根据手机的不同,自动选择Zigbee或蓝牙通讯方式,与手机建立网络连接,以无线方式向手机传输生理数据,接收由手机获得的由远程监护中心发来的各种命令和数据。
所述的健康监测装置,其所述健康手机伴侣,在由数字健康手套、健康手机伴侣和支持Zigbee手机组成的Zigbee网络中,健康手机伴侣分别在两个不同的信道中建立网络,成为两个网络的协调者;如果手机只是支持蓝牙协议,则健康手机伴侣在一个Zigbee信道上,建立Zigbee网络,并允许数字健康手套加入;同时,以作为蓝牙的Master设备与手机建立蓝牙微微网。
所述的健康监测装置,其所述健康手机伴侣,使用三维加速传感器分析使用者身体状态,以区分行走、上楼梯、跑步、跌倒、躺下、静止站立状态,同时,通过手机的电信网络GRPS或CDMA或3G将数据传输到远程监护中心,作为生理状态参数的认识依据。
所述的健康监测装置,其所述健康手机伴侣通过图像传感器和声音传感器,监测使用者的外部环境,并通过Zigbee或蓝牙协议,将监视数据传输给手机,进而传输到远程监护中心。
所述的健康监测装置,其在简单模式下其工作流程如下:
a)启动数字健康手套,检测该装置上连接的监测传感器的探头或电极的种类,同时,检测电源是否充足,如果电力不足,则将相关信息显示在显示单元上,并发出蜂鸣;
b)数字健康手套在2.4G频段上扫描Zigbee信道,通过身份验证加入由支持Zigbee协议的手机建立的Zigbee网络,如果不存在这样的Zigbee网络,则寻找是否存在蓝牙设备,并加入由支持蓝牙协议的手机建立的蓝牙微微网;如果不存在这样的蓝牙微微网,则将相关信息显示在显示单元上,并发出蜂鸣;
c)如果数字健康手套加入了由手机建立的Zigbee网络,则两者通过该网络进行数据传递;数字健康手套向手机发送健康监测数据,手机向数字健康手套发送各种数据采集和传送命令;同时,手机通过电信网络GPRS或CDMA或3G发送由远程监护中心确定的监测数据,并接收相关的命令;
d)数字健康手套按照手机发送的数据采集和传送命令,进行数据采集和传输;首先,按照确定的采样率对生理状态进行数据采样,并将获得的数据保存到存储单元上;其次,对获得数据的有效性进行判断,如果数据无效则将相关信息显示在显示单元上,并发出蜂鸣;最后,按照设定的传送命令,对要传输数据进行压缩,并通过Zigbee网络或蓝牙微微网进行传输;
e)数字健康手套若发现获得监测数据为无效时,则启动故障分析检测,并将电极脱离、接触不良、电力不足、噪声干扰的检测结果显示在显示单元上。
所述的健康监测装置,其在完全模式下其工作流程如下:
a)健康手机伴侣在2.4G频段上扫描并选择干净信道,建立Zigbee网络。同时,启动蓝牙模块,查询存有相应蓝牙设备;
b)如果手机只支持Zigbee协议或蓝牙协议,则手机加入由健康手机伴侣建立的相应网络中;如果手机同时支持两种协议,则由健康手机伴侣决定使用何种通讯方式或者同时使用,同理,也适用于数字健康手套;
c)数字健康手套扫描Zigbee信道,并通过身份验证加入由健康手机伴侣建立Zigbee的网络;
d)如果由远程监护中心要求以大于Zigbee协议传输速度(其中,Zigbee协议传输速度是在20千字节每秒至250千字节每秒的范围内)进行实时性或大量数据传输时,则健康手机伴侣启动并建立另一个Zigbee网络或者蓝牙网络,同时,命令数字健康手套跳转或加入该网络,以提供实时性和并发性;
e)如果手机同时支持两种协议,则健康手机伴侣使用Zigbee协议传输由数字健康手套获得的数据;使用蓝牙协议传输健康手机伴侣获得的图像、声音和三维加速度传感器获得的数据;
f)数字健康手套和健康手机伴侣若发现获得监测数据为无效数据时,则启动故障分析检测,并将电极脱离、接触不良、电力不足、噪声干扰的检测结果显示在各自的显示单元上;
g)数字健康手套和健康手机伴侣都是按照手机发送的数据采集和传送命令,进行数据采集和传输;首先,按照确定的采样率对生理状态进行数据采样,并将获得的数据保存到存储单元上;其次,对获得数据的有效性进行判断,如果数据无效则将相关信息显示在显示单元上,并发出蜂鸣;最后,按照传送的命令,对要传输数据进行压缩并进行传输;具体地,数字健康手套将已经压缩的数据发送给健康手机伴侣;健康手机伴侣则将该数据和经压缩的本地数据,通过与手机建立的Zigbee连接或蓝牙连接,或同时两种连接,一并打包或分别打包发送给手机;
h)手机接收到来自健康手机伴侣发送的数据,先保存到手机存储卡中,同时,解包并按照远程监控中心的命令,按照实时性和数据量大小的情况,确定发包顺序并通过电信网络GPRS或CDMA或3G将数据发送出去。
所述的健康监测装置,其中数字健康手套和健康手机伴侣都监测心电状态,其中,数字健康手套测量I导联心电;健康手机伴侣测量12导联心电,使用者根据实际情况和医嘱,进行选择测量。
所述的健康监测装置,其中数字健康手套和健康手机伴侣都监测血糖,其中,数字健康手套是通过指尖采血,通过与试纸反应,来获得人的血糖数据;而健康手机伴侣则是通过置于腹部的血糖探头,测量组织液中的数据来推测血糖浓度,因此连续测量;使用者根据实际情况和医嘱,进行选择测量。
本发明的基于Zigbee的健康监测装置,可在移动和静止状态下对人体生理特征进行实时监测,结构简单、体积小,便于随身携带,操作方便。
附图说明
图1.一种基于Zigbee的健康监测装置的系统示意图;
图2.数字健康手套的结构框图;
图3.数字健康手套的硬件组成框图;
图4.健康手机伴侣的硬件组成框图;
图5.基于Zigbee的健康监测装置的简单模式下工作流程图;
图6.基于Zigbee的健康监测装置的完全模式下工作流程图。
具体实施方式
见图1所示,本发明是一种基于Zigbee的健康监测装置1000,能够集多种测量功能于一体,配置到手套中和腰间,方便携带和使用。该装置是数字健康手套100、健康手机伴侣200和支持Zigbee或蓝牙的手机300等设备组成。数字健康手套100配置在使用者手上,可以方便地检测人的血压、血糖、心电、血氧、血糖和脉率等等生理参考数据。使用者可以随身携带,在静止或运动状态都可以实时检测。健康手机伴侣200配置在腰间,可以监测使用者的运动状态、视频和声音信息。同时,可以将健康监测数据实时发送到远程监控中心400,供专业人员诊断。该装置可以自动进行初步诊断,必要时发出报警信号。该装置可以随意地根据需求,增加和减少监测内容,适合各种需求的使用。
见图2、3所示,数字健康手套100配置在使用者手套中,可以方便地检测人的血压、血糖、心电、血氧、脉搏等等生理参考数据。使用者可以随身携带,在静止或运动状态下都可以实时检测。手套内外是使用柔软易弯曲密封材料,传感器电极和探头可以通过粘性材料固定在人手部的皮肤上和手套内层,其连接导线可以通过裁剪或纺织技术嵌入到手套中。人们经常需要测量的生理参数,该手套都可以进行检测。同时,该手套可以方便组合使用各种测量模块,只需要通过增加或减少探头和电极,就可以增加或减少相应的测量内容。
数字健康手套装置100包括心电传感器160A、血压传感器160C、血氧和脉搏传感器160B、体温传感器160D和血糖传感器160E等,其还包括各模块的连接接口和相应电路。另外,数字健康手套装置100还包括数据处理单元150,它是由显示单元100E、输入单元100F、微处理器100G、电源100H、数模转换模块100I、存储单元100A、Zigbee模块100B、蓝牙模块100C、电源100H和天线100D等组成。其中,显示单元100E可以是LED显示屏;微处理器100G可以为微控制器单元(MCU)或数字信号处理(DSP);存储单元100A包括内部存储器如Flash闪存和外部存储器SD或CF存储卡。同时,该装置还含有心电导联电极、血氧探头、导联线、放大电路、滤波电路、电极脱落检测电路、时钟电路等辅助设备和电路。数字健康手套装置100可以测量一种人体生理参数,也可以测量多种。
在数字健康手套装置100中,各个测量电极和探头通过导线连接到心电传感器160A、血压传感器160C、血氧和脉搏传感器160B、体温传感器160D和血糖传感器160E,再由各个模块通过数模转换模块100I或直接连接到微处理器100G输入端口;Flash闪存和外部存储器SD或CF存储卡分别也是通过各自的地址总线,控制总线和数据总线直接或间接与微处理器100G的输入出端口相连接;Zigbee模块100B和蓝牙模块100C是通过相应的控制线和数据线与微处理器100G的输入出端口相连接;天线100D则是与Zigbee模块100B和蓝牙模块100C相应引角间接连接;输入单元100F通过输入端口接入微处理器100G;电源100H与微处理器100G等等各个模块的电源接口或引脚连接;数模转换模块100I与微处理器100G的输入出端口相连接。
见图4所示,健康手机伴侣200是由显示单元200B、微处理器200G、存储单元200A、电源和时钟200I、数模转换模块200H、图像传感器210、声音传感器220、三维加速传感器230和12导联心电传感器240、连续血糖传感器250、天线200J和输入单元200C、第一Zigbee模块200E、第二Zigbee模块200F、蓝牙模块200D及其辅助电路如放大电路、滤波电路、电极脱落检测电路、时钟电路等组成。同时,健康手机伴侣支持Mini SD接口或CF接口、USB接口。其中,显示单元200B可以为LCD液晶显示器;微处理器200G可以是微控制器单元(MCU)或数字信号处理DSP;存储单元200A包括内部存储器如Flash闪存和外部存储器SD或CF存储卡。
健康手机伴侣200主要负责监测12导联心电状态、监测使用者运动状态和周围环境。同时,负责向手机300传输生理数据,接受由手机300获得的由远程监护中心400发来的各种命令和数据。它可以根据手机300的不同,自动选择Zigbee或蓝牙通讯方式,与手机300建立网络连接。健康手机伴侣200一般置于人体的腰部,以便于监测人的运动状态,区分各种运动状态。同时,它可以通过放置在家中或办公室内,使用图像传感器210和声音传感器220获得使用者的环境信息,用以监护老人,小孩或病人的活动。
在健康手机伴侣200中,显示单元200B如LCD液晶显示器模块连接到微处理器200G的输出端口,进行数据和控制数据的获得和传输,如通过3/4线串行外设接口Serial Peripheral Interface,SPI或8线并行外围接口Parallel Peripheral Interface,PPI;存储单元200A通过各自的地址总线,控制总线和数据总线直接或间接微处理器200G的输入出端口相连接;图像传感器210、声音传感器220、三维加速传感器230和心电传感器240、连续血糖传感器250通过数模转换模块200H或直接与微处理器200G的输入出端口相连接;电源和时钟200I与微处理器200G等等各个模块的对应引角连接;天线200J与Zigbee模块(200E,200F)和蓝牙模块200D相应引角间接连接;Zigbee模块(200E,200F)和蓝牙模块200D可以通过相应的控制线和数据线与微处理器200G的输入出端口相连接。
本发明健康监测装置1000,可以测量下列生理参数:
1.血压测量:血压传感器160C采取基于光电容积描述法的测量模块,对动脉进行连续长时间,无袖带的测量。该传感器的探头置于手套左手的食指部位。血压测量与体温测量同步进行,如果体温检测到指尖温度低于正常温度,则需要对血压数据进行误差修正。
2.血糖测量:血糖传感器160E是采用数字健康手套100是通过指尖采血,通过与试纸反应,来获得人的血糖数据;健康手机伴侣200的血糖传感器250则是通过血糖探头置于腹部,通过测量组织液中的数据来推测血糖浓度的,可以连续测量血糖。
3.体温测量:体温传感器160D置于手套的左手手心部分,通过数据线传导到数据处理单元150中。体温测量的数据,同时作为血压测量误差的修正参数。
4.心电测量:数字健康手套100中,通过手套左右手放置的一个手心电极和两个手指电极,通过手套左右手连接导线,形成I导联形式;健康手机伴侣则可以进行12导联的心电测量。
5.血氧和脉搏测量:血氧和脉搏测量是通过置于手套左手的光电式传感器探头和传感器,进行测量获得的。
6.运动状态测量:通过三维加速传感器230获得状态数据,并对各种状态特征进行分类,以区别行走、上楼梯、跑步、跌倒、躺下、静止站立在内等各种状态。
7.图像和声音测量:通过图像传感器210和声音传感器220,对使用者的室内活动或睡眠状态进行监测,并通过手机300将数据传输出去。
通过如上测量模块,数据处理单元150获取了相关生理参数原始电信号。其后,首先将此信号,进行放大,增益和去燥处理,经过数模转换模块100I处理的数据就是实际获得的生理参数。如果测量模块本身已经对采集到的数据进行如上处理,则得到的数据就不需要经过数模转换模块100I进行处理了,直接可以连接到数据处理单元150上。数据处理单元150得到多种生理参数后,需要对其进行分析和处理。如果使用者生理上发生异常现象,本地设备和远程监护中心400,要进行及时处理和急救报警。
基于Zigbee的健康监测装置1000是由数字健康手套100、健康手机伴侣200和支持Zigbee或蓝牙协议的手机300等设备组成:数字健康手套100是由多个生理检测传感器和数据处理单元150组成的装置,其可以检测心电、血压、血氧、体温、脉搏和血糖等参数,装置外围使用柔软易弯曲材料制成的手套;健康手机伴侣200则是由12导联心电传感器、三维加速传感器、图像传感器、声音传感器和数据处理单元150组成,主要是用于监测心电状态,人体运动状态和周围环境,并与手机300进行通讯;支持Zigbee或蓝牙协议的手机300则是接收由数字健康手套100和健康手机伴侣200获得的监测数据,并通过电信网络如GPRS或CDMA或3G发送到远程监护中心400。基于Zigbee的健康监测装置1000可以根据需求,随意地增加和减少监护内容,适合各种场景的使用。
同时,基于Zigbee的健康监测装置可以分为两种使用和配置模式:简单模式和完全模式。简单模式是由数字健康手套100和手机300构成,两者直接通讯;完全模式是由数字健康手套100、健康手机伴侣200和手机300构成,三者形成网络。如上两种模式的工作流程,见图5、6。
健康手机伴侣200和数字健康手套100的主要硬件配置类似,可以参考如下选择:
1)选择TI的CC2430作为Zigbee模块(100B,200E,200F)。因为CC2430是SOCSystem-On-Chip,其含有一个8051的内核,可以用做处理由Zigbee RF收发的各种数据,有效地提高了设备的并发性,降低了占用微控制器单元(MCU)或数字信号处理(DSP)处理时间。
2)显示单元200B和输入单元200C可以选择SAMSUMG的CT35T TFTLCD液晶显示器,支持256K颜色,带触摸屏功能。微处理器100G和微处理器200G可以选择Intel PXA270,其内置了Intel的无线MMX技术,工作频率520MHz。此外PXA270也包含了Intel的SpeedStep技术,根据需要动态调节微控制器单元的性能,这样可以降低电力消耗。同时,其还集成了一个重要的安全特性WTPWireless Trusted Platform,用来存储个人隐私信息以及密码等等。
3)存储单元200A和存储单元100A中的内部存储器RAM可以选择64MB SDRAM2片16位SDRAM芯片组成32位接口和32MB NOR Flash2片Intel E28F128组成32位接口。
4)图像传感器210可以选择OV7660,声音传感器220选择普通PDA话筒就可以了。
5)存储单元200A和存储单元100A中的外部存储器SD或CF存储卡可以根据不同应用要求,选择不同容量的卡型。天线、数模转换模块、时钟和电池,则需要根据实际设计要求自己确定,本发明不提供相应参考。
6)心电传感器(240,160A)可以现有的模块,也可以自行设计以减小电路板子面积;血氧和脉搏传感器160B可以选择TS-200或BCute模块;血压传感器160C选择无袖带式血压传感器;体温传感器160D选择集成温度传感器,如DS18B20、TC1047A等;连续血糖传感器250可以选择美敦力公司的生产测量模块产品。
7)蓝牙模块100C和蓝牙模块200D都可以选择CSR公司的BlueCore5Multimedia芯片,该整合了一个的64MIPS(DSP),能够提高对流数据和多媒体的处理能力。同时,该芯片功耗比较低发射功率+6.5dBm,接收功率为-90dBm,适合于掌上设备的设计要求。
基于Zigbee的健康监测装置1000是可以监测各种生理状态的设备,通过Zigbee和蓝牙无线协议进行数据通讯,并根据不同监测模式进行数据分析和报警服务。其软件具体实现,包括如下几个部分:
Figure S2007103042595D00151
Zigbee和蓝牙协议栈:安装在支持Zigbee和蓝牙的手机300、数字健康手套100和健康手机伴侣200中。其负责Zigbee和蓝牙网络的建立和维护,路由产生、发现和更新,数据打包和解包等服务。
Figure S2007103042595D00152
数据处理和管理:负责对生理数据和命令进行解析和初步分析。同时,负责在SD或CF卡上保存各种数据,提供进行数据存储和访问的控制。
Figure S2007103042595D00153
远程数据传输:按照设定模式,对部分或全部生理参数数据,进行压缩或重采样,通过电信网络GPRS或CDMA或3G,传输到远程监护中心400。并且接收远程中心关于传输数据内容的各种命令和报警条件的设定。
Figure S2007103042595D00154
生理数据分析:对各种生理数据进行报警条件分析,时域和空域相关分析,生理状态分析运动状态分析、健康状态分析、环境分析、心电特征分析等。通过报警服务和数据分析结果,提醒使用者或监护者相关处理的方式和结论。如果是远程监护模式,则由监护医生负责根据初步分析结果,进行相关判断。
Figure S2007103042595D00161
设备状态监测:对传感器与人身体的接触状态,电源使用状态,设备使用状态,无线通讯状态,远程连接状态等参数,进行实时监测。如果发生各种问题,及时提醒使用者或监护者。
Figure S2007103042595D00162
安全管理:建立在Zigbee的AES-128和蓝牙的数据流密码机E0等对数据进行加密,同时,利用Zigbee和蓝牙的信任中心TrustCenter结构对加入网络节点进行身份验证和信任授权等。
电源管理:基于高效率,高吞吐量和低消耗的原则,对各种测量模块和射频模块,进行各种状态控制。
Figure S2007103042595D00164
应用程序:基于Zigbee的服务规范Profile和蓝牙服务规范,定义设备运行的应用程序。同时,利用数据处理和管理模块协调并发状态下,对应用程序数据的访问和修改。

Claims (14)

1.一种基于Zigbee的健康监测装置,可在移动和静止状态下对人体生理特征进行实时监测;其特征在于,该装置包括数字健康手套、支持Zigbee或蓝牙协议的手机,两者之间通过Zigbee或蓝牙协议进行通讯;
其中,数字健康手套的内部和外围都由柔软易弯曲材料制作,贴触人的皮肤;数字健康手套上至少设有一个生理测量模块或传感器,用于检测至少一个生理参数,数字健康手套中至少含有一个数据处理单元,负责处理检测到的生理参数;
数字健康手套将检测到的生理参数以无线方式传给手机,手机显示该参数供使用者自我监控;
所述的健康监测装置,其中,所述生理测量模块或传感器,包括心电传感器、血压传感器、血氧和脉搏传感器、体温传感器和血糖传感器,以及各模块的连接接口,传感器电极和探头和相应电路,心电导联电极、血氧探头、导联线、放大电路、滤波电路、电极脱落检测电路、时钟电路;各个测量电极和探头通过导线连接到相应测量模块的接口;电极或探头,用于接触皮肤;
生理测量模块或传感器都集成在手套左手部分,位于手套左手的腕部,手套右手部分集成了I导联心电电极,手套左右手通过心电导线相连接;
数据处理单元,位于手套左手腕部,包括显示单元、输入单元、微处理器、电源、数模转换模块、存储单元、Zigbee模块、蓝牙模块、电源和天线组成;
生理测量模块或传感器各检测部分的电极或探头通过导线连接到测量模块,测量模块再连接到数据处理单元的数模转换模块上或相应输入端口。
2.如权利要求1所述的健康监测装置,其特征在于,所述传感器电极和探头,以粘性双面胶布与手套内部材料相固定,并将相关导线编织到手套的材料中;I导联心电测量装置,其一个电极置于左手手心位置,两个电极置于右手两个手指部分,各电极通过导线连接到心电测量模块或传感器上,心电测量模块或传感器再连接到左手手腕部位的数据处理单元。
3.如权利要求1所述的健康监测装置,其特征在于,所述传感器电极和探头,测量血氧饱和度的包裹式探头,置于左手拇指部位,通过导线连接到血氧测量模块或传感器上,再连接到左手手腕部位的数据处理单元。
4.如权利要求1所述的健康监测装置,其特征在于,所述传感器电极和探头,测量血压和脉搏的探头,是基于光电容积描述法的血压探头,位于左手食指部位,通过导线连接到血压和脉搏测量模块或传感器上,再连接到左手手腕部位的数据处理单元。
5.如权利要求1所述的健康监测装置,其特征在于,所述数字健康手套,由使用者自由配置监测内容,由心电、血压、血糖、血氧、体温、脉搏其中选择一种或几种项目进行监测。
6.如权利要求1所述的健康监测装置,其特征在于,还包括远程监护中心,该监护中心包括计算机设备、医学专家,监护中心的计算机设备与手机之间通过电信网络GPRS或CDMA或3G协议进行通讯;手机将检测到的生理参数以无线方式传给监护中心的计算机设备显示,供医学专家诊断,并进行24小时监测。
7.如权利要求1所述的健康监测装置,其特征在于,还包括健康手机伴侣,健康手机伴侣配于腰间,包括显示单元、微处理器、存储单元、电源和时钟、数模转换模块、图像传感器、声音传感器、三维加速传感器和12导联心电传感器、连续血糖传感器、天线和输入单元、第一Zigbee模块、第二Zigbee模块、蓝牙模块及其辅助电路:放大电路、滤波电路、电极脱落检测电路、时钟电路;同时,健康手机伴侣支持Mini SD接口或CF接口、USB接口;
健康手机伴侣通过两个Zigbee模块分别与数字健康手套和支持Zigbee的手机,在不同Zigbee信道中建立连接,其中一个信道用于接收来自数字健康手套监测到的数据,另一个信道用来发送生理数据给手机;
健康手机伴侣,负责监测12导联心电状态、监测使用者运动状态和周围环境,同时,根据手机的不同,自动选择Zigbee或蓝牙通讯方式,与手机建立网络连接,以无线方式向手机传输生理数据,接收由手机获得的由远程监护中心发来的各种命令和数据。
8.如权利要求7所述的健康监测装置,其特征在于,所述健康手机伴侣,在由数字健康手套、健康手机伴侣和支持Zigbee手机组成的Zigbee网络中,健康手机伴侣分别在两个不同的信道中建立网络,成为两个网络的协调者;如果手机只是支持蓝牙协议,则健康手机伴侣在一个Zigbee信道上,建立Zigbee网络,并允许数字健康手套加入;同时,以作为蓝牙的主设备与手机建立蓝牙微微网。
9.如权利要求7所述的健康监测装置,其特征在于,所述健康手机伴侣,使用三维加速传感器分析使用者身体状态,以区分行走、上楼梯、跑步、跌倒、躺下、静止站立状态,同时,通过手机的电信网络GRPS或CDMA或3G将数据传输到远程监护中心,作为生理状态参数的认识依据。
10.如权利要求7所述的健康监测装置,其特征在于,所述健康手机伴侣通过图像传感器和声音传感器,监测使用者的外部环境,并通过Zigbee或蓝牙协议,将监视数据传输给手机,进而传输到远程监护中心。
11.如权利要求6所述的健康监测装置,其特征在于,在简单模式下其工作流程如下:
a)启动数字健康手套,检测该装置上连接的监测传感器的探头或电极的种类,同时,检测电源是否充足,如果电力不足,则将相关信息显示在显示单元上,并发出蜂鸣;
b)数字健康手套在2.4G频段上扫描Zigbee信道,通过身份验证加入由支持Zigbee协议的手机建立的Zigbee网络,如果不存在这样的Zigbee网络,则寻找是否存在蓝牙设备,并加入由支持蓝牙协议的手机建立的蓝牙微微网;如果不存在这样的蓝牙微微网,则将相关信息显示在显示单元上,并发出蜂鸣;
c)如果数字健康手套加入了由手机建立的Zigbee网络,则两者通过该Zigbee网络进行数据传递;数字健康手套向手机发送健康监测数据,手机向数字健康手套发送各种数据采集和传送命令;同时,手机通过电信网络GPRS或CDMA或3G发送由远程监护中心确定的监测数据,并接收相关的命令;
d)数字健康手套按照手机发送的数据采集和传送命令,进行数据采集和传输;首先,按照确定的采样率对生理状态进行数据采样,并将获得的数据保存到存储单元上;其次,对获得数据的有效性进行判断,如果数据无效则将相关信息显示在显示单元上,并发出蜂鸣;最后,按照设定的传送命令,对要传输数据进行压缩,并通过Zigbee网络或蓝牙微微网进行传输;
e)数字健康手套若发现获得监测数据为无效时,则启动故障分析检测,并将电极脱离、接触不良、电力不足、噪声干扰的检测结果显示在显示单元上。
12.如权利要求7所述的健康监测装置,其特征在于,在完全模式下其工作流程如下:
a)健康手机伴侣在2.4G频段上扫描并选择干净信道,建立Zigbee网络;同时,启动蓝牙模块,查询存有相应蓝牙设备;
b)如果手机只支持Zigbee协议或蓝牙协议,则手机加入由健康手机伴侣建立的相应网络中;如果手机同时支持两种协议,则由健康手机伴侣决定使用何种通讯方式或者同时使用,同理,也适用于数字健康手套;
c)数字健康手套扫描Zigbee信道,并通过身份验证加入由健康手机伴侣建立Zigbee的网络;
d)如果由远程监护中心要求以大于Zigbee协议传输速度进行实时性或大量数据传输时,则健康手机伴侣启动并建立另一个Zigbee网络或者蓝牙网络,同时,命令数字健康手套跳转或加入该网络,以提供实时性和并发性;
e)如果手机同时支持两种协议,则健康手机伴侣使用Zigbee协议传输由数字健康手套获得的数据;使用蓝牙协议传输健康手机伴侣获得的图像、声音和三维加速度传感器获得的数据;
f)数字健康手套和健康手机伴侣若发现获得监测数据为无效数据时,则启动故障分析检测,并将电极脱离、接触不良、电力不足、噪声干扰的检测结果显示在各自的显示单元上;
g)数字健康手套和健康手机伴侣都是按照手机发送的数据采集和传送命令,进行数据采集和传输;首先,按照确定的采样率对生理状态进行数据采样,并将获得的数据保存到存储单元上;其次,对获得数据的有效性进行判断,如果数据无效则将相关信息显示在显示单元上,并发出蜂鸣;最后,按照传送的命令,对要传输数据进行压缩并进行传输;具体地,数字健康手套将已经压缩的数据发送给健康手机伴侣;健康手机伴侣则将该数据和经压缩的本地数据,通过与手机建立的Zigbee连接或蓝牙连接,或同时两种连接,一并打包或分别打包发送给手机;
h)手机接收到来自健康手机伴侣发送的数据,先保存到手机存储卡中,同时,解包并按照远程监控中心的命令,按照实时性和数据量大小的情况,确定发包顺序并通过电信网络GPRS或CDMA或3G将数据发送出去。
13.如权利要求7所述的健康监测装置,其特征在于,其中数字健康手套和健康手机伴侣都监测心电状态,其中,数字健康手套测量I导联心电;健康手机伴侣测量12导联心电,使用者根据实际情况和医嘱,进行选择测量。
14.如权利要求7所述的健康监测装置,其特征在于,其中数字健康手套和健康手机伴侣都监测血糖,其中,数字健康手套是通过指尖采血,通过与试纸反应,来获得人的血糖数据;而健康手机伴侣则是通过置于腹部的血糖探头,测量组织液中的数据来推测血糖浓度,因此连续测量;使用者根据实际情况和医嘱,进行选择测量。
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