基于无线穿戴技术的独居老人健康监护设计

时间：2024-05-19

蔡伟超

摘要：当今社会已经步入老龄化阶段[1]，城市的快节奏生活以及乡村的空心化导致相当数量的独居老人。独居老人的健康状况成为儿女担忧的问题，本课题旨在提供一种在不妨碍老人生活的健康监护方案。研究数据表明，老人健康的最大威胁为摔倒及心血管疾病发作。本设计拟采用无线穿戴技术监测老人的运动状态及心电信号，家庭个人电脑作为数据存储和发送中心并具有简单数据处理能力。实验结果表明，该设计能够将加速度信号及心电信号通过无线方式传送至个人电脑，数据处理后能够满足专业医护人员判断。

关键词：独居老人；健康监护；无线穿戴

中图分类号：TP311.52 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）08-0197-02

老龄化社会[2]条件下的独居老人监护引起人们重视，研究表明超过65岁老人健康的最大威胁为心脏病[3]；超过60岁老人摔倒的发生机率为百分之十八，其中导致骨折的为1.3%，数据表明随着年龄的增大摔倒的发生机率也随之上升[4]。本文采用无线技术采集健康信息，利用家庭电脑作为数据中心，数据经处理后可以作为医护人员的判断依据。

1 总体设计

在研究目前常见的无线技术基础上，本设计综合斟酌设备体积，功耗，通讯速率及距离，成本，无线组网便利等条件后，选取ZigBee技术采集健康监护信息。每一个无线监护节点监测一种健康信息，设计为穿戴用品样式，数据接收节点接收存储数据并将数据传送至个人电脑，电脑将数据简单处理后通过网络发送至远程数据中心。其总体设计如图1所示。

2 设计实现

2.1 心电监护子节点

本节点设计为背心样式，电极固定在衣服内侧，电极采集心电信号，后继信号处理电路将信号放大100倍左右，然后经高低通滤波器，电压提升电路，模数转化后通过无线方式发送至主节点，放大滤波部分用运算放大器实现，模数转换及无线发送用CC2430单片机实现，该单片机内置模数模块，支持ZigBee协议。设计框图如图2所示。

2.2 摔倒监护子节点设计

摔倒监测通过采集老人的加速度信息来实现，该节点设计为腰带样式，加速度传感器固定在后腰正中。此设计既能保护老人隐私，又能实时的监护老人的运动信息，合理设置加速度阈值即可监测到异常的运动信息。加速度传感器采用MMA7260Q，该传感器低功耗，外围电路简单，灵敏度可调，供电灵活。模数转换及数据发送采用CC2430实现。该节点框图如图3所示。

2.3 紧急报警节点

该节点设计为手环样式，可实现主动报警，由CC2430配置按钮实现，通过按钮实现主动报警，可用于突发事务报警。

2.4 主节点

该节点主要作用为收集数据并将数据转发至个人电脑，该节点放置在PC机旁边通过USB线缆连接机箱，节点具有蜂鸣器及显示部分，可观察监护节点组网情况及简单报警。

3 数据测试

完成软硬件设计后，通过实验无线组网功能，采集心电信号，走路加速度信号。个人电脑接收数据，数据处理后可得图4所示。

由图片5可以可以看出，原始数据恢复后明显带有干扰，经简单低通滤波后的数据更具有可读性，可以清晰地看到心电信号的各个群波以及行走时的加速减速情况，该数据可以作为专业医护人员的判断依据。

4 结语

实验结果表明本设计可以在保护老人隐私的的前提下采集到老人的健康数据，处理后的数据能够再现心电信息及加速度信息，这些曲线可以作为专业人员的判断依据，也可以研究算法实现报警。后继设计可在报警判断、4G数据传送及手机APP报警方向继续深入研究。

参考文献

[1]黄毅，佟晓光.中国人口老龄化现状分析[J].中国老年学杂志，2012，32（21）：4853-4855.

[2]于普林，王建業.老年医学的现状和展望[J].中国实用内科杂志，2011，（04）：244-246.