魏 佳， 賈婧媛， 趙香玉， 宋 雷

(1.佳木斯大學生命科學學院,黑龍江 佳木斯 154007；2.佳木斯大學信息電子技術(shù)學院，黑龍江 佳木斯 154007；3.佳木斯大學校醫(yī)院，黑龍江 佳木斯 154007；4. 佳木斯市疾病預防控制中心，黑龍江 佳木斯 154007)

0 引 言

傳統(tǒng)的醫(yī)療方式是當病人發(fā)現(xiàn)身體有不舒服的情況的時候，就要去醫(yī)院找醫(yī)生進行病痛的治療。這樣既麻煩又耽誤時間，甚至是幾分鐘治療的關(guān)鍵時間，嚴重的話會導致病痛的加重甚至是有生命的危險。隨著Wi-Fi網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展，如果人們自己可以在家進行一些基礎(chǔ)的身體信息測量，再將這些信息通過Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)傳到醫(yī)生那里，這樣既方便又節(jié)省了時間[1]。基于Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的家居護理系統(tǒng)可以為用戶提供更便捷、更高效的生活方式。在這個科技愈發(fā)成熟的時代中，家居護理系統(tǒng)可以為用戶做很多基礎(chǔ)的事情，比如測量體溫、測量血壓、測量血氧、測量心率等。通過與Wi-Fi互聯(lián)網(wǎng)的連接，可以實時的觀察人體健康水平，做一些最基礎(chǔ)的保障健康的工作。當人體發(fā)出危險信號時，家居護理系統(tǒng)都可以速度并且靈敏的發(fā)現(xiàn)并發(fā)送給用戶，以阻止危險的發(fā)生或者降低安全風險[2]。

1 基于CC3200物聯(lián)網(wǎng)家居護理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

1.1 總體設計方案的結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)總體方案結(jié)構(gòu)如圖1所示[3]。

1.2 采集終端節(jié)點的設計

采集終端節(jié)點的結(jié)構(gòu)設計如圖2所示。通過采集終端節(jié)點從而將獲得的數(shù)據(jù)通過屏幕給病者看，甚至可以傳送到網(wǎng)上。在終端節(jié)點的電路中，整個電路的核心是CC3200芯片，它可以通過天線與路由器網(wǎng)關(guān)進行通信，從而受到開關(guān)的控制以及網(wǎng)絡的控制。當該家居護理系統(tǒng)收到測量命令的時候，該家居護理系統(tǒng)可以同時向三個傳感器發(fā)送信號，因此系統(tǒng)會接受數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)分為三個模塊，分別是測量體溫、血壓血氧以及脈率。而CC3200芯片在這里起到的作用就是將這些測量信息傳輸?shù)揭壕梁头澍Q器。整個系統(tǒng)的能量由充電電池來提供，該充電電池可以進行充電反復利用，無線也便于攜帶，還可以通過休眠而節(jié)能，這樣可以節(jié)省能工作時間[4]。

2 系統(tǒng)的具體方案設計

2.1 溫度采集方案

人體的體溫是人體健康狀況的重要數(shù)據(jù)之一，正常人體的溫度是在36℃～37℃之間，一旦低于或者高于這個數(shù)值就會產(chǎn)生不良的后果，說明人體正在發(fā)生疾病或者已經(jīng)發(fā)生疾病。體溫是人體發(fā)生新陳代謝等一系列行為而產(chǎn)生的熱量，所以體溫作為人體健康的基本測量信息是有依據(jù)的。在實際生活中，最為常見的是用水銀測量計進行人體體溫的測量，運用的原理就是水銀遇熱體積會變大。還有的是用熱敏電阻原理以及獲取人體紅外熱譜圖的方式來進行人體體溫的測量。總之，獲取溫度的方式有很多種，但是在此家居護理系統(tǒng)中選擇的是接觸式熱敏電子元件的方式進行人體體溫的測量。需要做的就是把溫度傳感器貼緊手腕，這樣就可以進行人體體溫的測量。但是測量需要等待十分鐘左右，需要的是一個穩(wěn)定的數(shù)據(jù)，這樣的數(shù)據(jù)更為準確，有利于作為診療依據(jù)。選擇DS18B20溫度傳感器進行操作，DS18 B20體積小，價格低，抗磨，它小巧玲瓏，便于使用[5]。

圖1 系統(tǒng)總體方案結(jié)構(gòu)圖

圖2 采集終端節(jié)點的結(jié)構(gòu)圖

2.2 血壓采集方案

有一種表示血壓值的方法是用舒張壓和收縮壓的平均值來表示，醫(yī)學上稱它為平均壓。高血壓應該不陌生，這是老年人最常見的疾病之一，所以血壓的檢測特別地重要。目前，絕大多數(shù)電子無創(chuàng)血壓測量技術(shù)都是基于示波法設計的。在手臂或手腕上戴上充氣袖套，在測試開始后加壓，并停止動脈血流。這個時候可以通過心跳頻率，血管就能隨之產(chǎn)生周期性的震動，也就是平常所說的脈搏的跳動。血管震動的幅度如果與充氣袖帶的壓力重疊，那么充氣和放氣的動作就會停止，血管震動的幅度會隨著充氣袖帶的壓力的降低而變化著，血壓的測量采用了EP85v1.5型號的電子血壓測量模塊。

圖3 血氧的采集程序框圖

2.3 血氧采集方案

血氧是SpO2，它是指血液中血紅蛋白與氧氣結(jié)合的百分比，然后達到一定程度的飽和度。一克血紅蛋白可溶解高達1.36mL的氧氣，因此100%氧飽和度為1.36mL氧飽和度可以用以下方式來表示：氧飽和度等于實際一克的血紅蛋白結(jié)合的氧氣除以1.36，按百分比計算，單位為毫升。人體正常血管的氧飽和度在95%至99%之間，血氧是人體血液中攜帶的氧氣，氧氣量不應該過低，正常來講一般不宜低于百分之九十四。如果血氧含量低于百分之九十四，那么血液中攜帶的氧氣量就不足，就會產(chǎn)生供氧不足的現(xiàn)象，所以，血氧也應該作為人體健康的基本測量信息之一。血氧模塊YS1000數(shù)字血氧模塊，該模塊采用朗伯-比爾定律設計，該測量模塊獲取信息后由電路以及微處理器處理后再通過設備或者PC將測得的結(jié)果顯示出來。這個血氧模塊由兩部分組成：一個橡膠探針和一個處理電路。該血氧處理模塊有很多優(yōu)點，比如體積小，便于安裝，可靠性強，可以為人體基本健康信息提供準確的測量信息等等。該血氧測量模塊也易于集成[6]。

3 軟件設計

基于CC3200物聯(lián)網(wǎng)家居護理系統(tǒng)的軟件很多，可以分成采集終端節(jié)點軟件、無線路由器軟件、上位機監(jiān)控軟件三大方面，不在此一一舉例，僅給出采集終端節(jié)點血氧的采集程序框圖如圖3所示。

4 結(jié) 語

利用Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，采用高性能、接口方便的CC3200芯片作為系統(tǒng)主要元器件，著重對于家居護理系統(tǒng)方面進行研究與設計，以期為人們的生活和工作提供更多的幫助。