人体生理参数远程监测装置的研究

西南科技大学硕士学位论文人体生理参数远程监测装置的研究姓名：彭桂力申请学位级别：硕士专业：模式识别与智能系统指导教师：刘知贵20070409西南科技大学硕士研究生学位论文第l页摘要2003年非典的出现给人们带来了恐慌，心血管疾病一直危害着人的生命。面对这样的情形，人们迫切希望了解自己的身体状况，摆脱疾病带来的伤害，得到及时地治疗。论文所提出的生理参数远程监测装置就是为了解决人们的困扰，随时监测人体的生理状况。利用无线通信技术进行数据的传输，在医院和社区监控中有着深远的意义。本文提出了一种基于GSM短消息方式进行对人体生理参数远程监测的思想，把测量到的血压、脉搏、体温等生理参数，利用现有的GSM网络，通过文本方式进行数据的传输。装置采用了红外热电堆传感器zTPl35S．R，选取耳道鼓膜作为测量部位，对人体体温进行非接触式的测量。根据红外测温的原理，设计出测温电路，并进行温度补偿算法的研究，实现了红外测温的功能。装置采用了专用的压力传感器BP300T，选取手腕的挠动脉作为测量部位，进行人体血压的测量。根据脉动波时间间隔的原理，计算出舒张压和收缩压，设计出测量血压的电路，并提出了利用模糊模式识别的方法对高、低血压进行判定。装置采用西门子公司的TC35i模块，GSM短消息的方式，对测量到的人体参数进行远程的传输。根据TC35i模块的工作方式，设计出接口电路，利用串口对GSM模块进行控制，完成短消息无线传输的功能。关键词：红外体温血压脉搏TC35i模块西南科技大学硕士研究生学位论文第1I页AbstractSARShasbroughtmuchpanictothepeoplesince2003，andcardiovasculardiseaseshavebeenendangeringpeople’Slives．Facingthiskindofsituation，peopleareeagertoknowabouttheirhealthconditionsSOthattheycanreceivetimelytreatment，gettingawayfromthedamageofthedisease．Inthisthesis，thephysiologyparameterremotemonitordevicehasbeenputforwardtomonitorthepeople’Sphysiologicalstatusatanytime．Thisdeviceuseswirelesscommunicationtechnologyfordatatransmission，whichisofgreatsignificanceinhospitalandcommunitymonitoring．BasedonGSMshortmessages，thispaperhasproposedanideaofbodyphysiologyparameterremotemonitor．Thismethodcanmeasurephysiologyparameterssuchasbloodpressure，temperatureandpulse，andthenmakeuscofthetextmodetotransmitthoseparametersunderthecurrentnetworkofGSM．ThepresenteddeviceinthispaperemploysinfraredthermopilesensorsZTPl35S-·Rtomakenon·-contactmeasurementofthebodytemperaturewiththeEardrumcanalsiteastheobject．Inaccordancewiththeprincipleofinfraredtemperaturemeasurement，wehaveworkedoutthetemperaturemeasurementcircuit，andmaderesearchonthetemperaturecompensationalgorithm，thusperformingthefunctionofinfraredthermometry．ThedeviceusesthespecialsensorsBP300Tpressuretomeasurehumanbloodpressurewiththerisingwristarterypositionastheobject．Accordingtotheprincipleofpulsewaveinterval，thediastolicandsystolicbloodpressurearecalculated，andthecircuitofmeasuringthebloodpressureisdesigned，whichusesthefuzzypatternrecognitionmethodtojudgehypotension．ThedeviceexploitstheSiemensTC35imodulebyGSMshortmessagetomakelong·distancetransmissionofthemeasuredhumanparameters．IntermsoftheworkingmanneroftheTC35imodule，wehavedesignedinterfacecircuitusingtheserialcontrolofGSM，realizingSMSwirelesstransmissioncompletely．Keywords：infraredtemperature；bloodpressure；pulse；TC35imodule独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西南科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：，j照帮力日期：嘶s目7日关于论文使用和授权的说明本人完全了解西南科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文的复印件，允许该论文被查阅和借阅；学校可以公布该论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此规定)勿物峻嗍研莎87a签名：导师西南科技大学硕士研究生学位论文第1页1绪论1．1系统设计的背景和现实意义1．1．1系统设计的背景随着社会经济的发展，人民生活水平的不断提高，人们对生活质量的要求也越来越高。但是由于环境的破坏，污染的加重，各种疾病对人类的生存和发展提出了新的挑战。2003年，中华大地上非典型性肺炎(Severeacuterespiratorysyndrome，简称SARS)出现，2004年禽流感爆发给人类的生存构成了严重威胁。发烧是非典的典型症状，体温是检测是否是非典疑似病例的重要依据，尽早地监测体温的变化有助于预防非典(SARS)的传播，及时对患者进行治疗。当今社会心血管疾病己成为威胁人类健康和生命的主要疾病之一，被世界卫生组织(WHO)认定为危害人类健康的“头号杀手”，心脏病的死亡率居首位。据统计，世界上平均每年约几百万人死于此类疾病，我国因心血管疾病死亡人数约占总死亡人数的44％。特另0是近年来，高血压在中老年人群中的发病率不断上升(据统计已达15％～20％)，常常也是引起心血管系统疾病的重要因素，另外许多心脏病患者是由于未及时发现病变延误了治疗而导致死亡的。血压是反映心血管系统状态的重要生理参数“，，是检测是否发生心脏病变的重要依据，尽早的了解血压的变化，有助于发现心血管系统疾病征兆，及时对疾病进行预防和诊治。我国在医疗器械方面的发展同国外在同领域的发展有不小的差距”1，这不但从科技研讨和科技产品的比较中显露出来，在我国对于抗击疫情的能力中也暴露了我国在医疗器械方面的不足，甚至可以说是在医疗卫生方面防御能力和抗击打能力的缺乏。尤其在非典期间，明显地暴露出我国在社区病疫防控方面存在的技术、装备、措施和管理上的不足。先进的医疗设备必须跟上人们的需求，这是社会发展的必然要求。为了应付以上的情况，人们迫切希望出现一套成形的人体生理参数远程监测系统，能快捷、实时地测出人体的主要生理参数，迅速得知受试者当前的健康状况，对疾病进行预防和治疗。远程医疗是近几年来国内外医疗领域内的一个研究热点。它借助远程通信技术和信息处理技术为远程患者提供医疗服务n，。我们提出人体生理参数远程监测装置就是在这种背景下产生的，它是基于对非典的预防控制和心血管系统疾病征兆的及时发现，利用远程通信手段将检测到的人体生理参数利西南科技大学硕士研究生学位论文第2页GSM网络进行传输，从而完成对患者的远程监测，及时地对疾病的进行预防和治疗。这也是远程医疗和移动医疗的核心理论，在技术思路上有前瞻性，在国内是领先的。1．1．2课题的现实意义当今社会随着我国经济的不断发展，入口平均寿命的增加，老龄化结构的扩大，生活水平提高后人们对高质量生活的追求，对自己健康状况的了解日益增加，随着各种传染疾病和心血管疾病的蔓延，严重的威胁到了人体的生命安全，及时和准确的获得人体生理参数是十分重要的。人体生理参数是人体最重要、最基本的生命指标，对危重病人迸行生命指标参数的监测是医务工作者及时了解病情状况的重要手段之一，它有利于对有生命危险的伤病员进行及时有效的治疗和抢救处理。如何准确及时地获得人体生理参数就需要设计一种装置能随时随地的监测，并能通过GSM技术将病人的生理参数资料传输给医生，得到及时的治疗。目前，各种医疗器械在市场上随处可见，但是一般都是国外的产品“’。国外的产品具有技术先进、质量好、价格高的特点，它引领着医疗行业的发展。而国内虽然也有一些著名的厂家和产品，但是它们的产品却难以同国外同行相媲美。提出了人体生理参数远程检测装置的设计，目的是解决国内医疗器械落后的现实问题。研究本课题，除了能给人们测量人体生理参数保障健康有很大的帮助外，还能提高我国的医疗器械的水平，促进我国的技术发展，提高我国的技术竞争力，给人们的生活带来更大的便利。而且在全球先进技术发展的潮流引领之下，各国进行技术创新还可以促进全球韵科学技术的发展，使得高科技的发展日趋达到更高的领域，全面保障人们的健康生活，营造社会的和谐发展。提出人体生理参数测量装置的设计解决医学测量的现实问题，研究开发一种新的比较准确测量人体生理参数的仪器。与此同时研究与开发生理参数远程监测装置，为医院或单位病员监护工作也有着重大意义。另外在医疗远程监控上，国内是一个空白，在家庭社区建设上，医疗远程监控是一项不可缺少的服务。生理参数检测模块的开发与设计是为了实现了随身便携式和智能化，造型设计需要具有人性化的特点，依靠远程医疗监控系统，患者可以随时随地将各种生命信息传送给远端的医生，及时得到医疗指导或诊治，这对于患者获得高水平的医疗服务及在紧急情况时的急救支援，具有重要意义。随着研究的深入和进一步发展，将进一步开发远程医疗西南科技大学硕士研究生学位论文第3页监测系统，这样就可监控一些中老年人群、患有各种慢性疾病的患者和亚健康人群。它可以给予这些人群一个可靠的监测，作到防患于未然，意义十分重大。1．2国内外研究现状及前景分析1．2．1国内外研究发展现状目前国内外对于监测人体生理参数的仪器发展很快，出现了很多用于测量人体生理单参数的便携式仪器。市面上已经有测量血压脉搏等生理参数的便携式产品出现，但以国外的产品居多。例如：欧姆龙公司推出了腕式电子血压计，它采用生物信息传感和高性能模糊技术，以先进的传感技术实现正确的测量：欧西亚公司也有自己研制的腕式全自动电子血压计以及立式全自动电子血压计：松下公司也推出了电子血压计；瑞士迈克大夫电子血压计；日精电子血压计和小护士腕式自动血压计等。而国内的同类产品就显得势单力薄了，无论从技术