專利名稱：一種組網(wǎng)式人體生理參數(shù)實時監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及一種人體生理參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)，特別是關于一種可以對多人人體熱、冷應激生理參數(shù)進行同步監(jiān)測的組網(wǎng)式人體生理參數(shù)實時監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
未來高技術(shù)對人的能力和素質(zhì)提出異乎尋常的要求，任務的復雜性與快速性使人體容易暴露于高原、戈壁、艙室、坑道等極熱或極冷的惡劣環(huán)境中，面臨嚴峻的熱、冷應激等醫(yī)學問題。如何保障人體在特殊作業(yè)環(huán)境下的身心健康，避免熱、冷應激損傷，提高適應能力，是多年以來相關科研技術(shù)人員關注和研究的重要課題。目前，對人體熱、冷應激實驗的研究一般采用多個分散、零散的生理采集設備，如 多點溫度記錄儀、心率監(jiān)測胸帶、腦電圖儀等，這種多設備分立工作的方式操作復雜，需要專業(yè)人士指導，且容易產(chǎn)生測量誤差，實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計工作量較大。也有研究人員將多個檢測儀器集成，通過計算機檢測和記錄人體的多項生理參數(shù)，雖然這種方式的集成化和自動化程度有所提高，但它只是簡單的設備集成，沒有實現(xiàn)真正意義的穿戴檢測一體化，因此仍然存在操作、使用不便，動態(tài)實時性差，以及作業(yè)效能易受干擾等缺點；且受試者在佩戴多種傳感器的狀態(tài)下，如繁瑣的電極、傳感器和電纜等裝置，身心負荷較重，在一定程度上會影響測試結(jié)果的準確性和真實性。另一方面，由于監(jiān)測裝置的集成化程度低，導致現(xiàn)有的大多數(shù)的實驗研究都只是在仿真實驗室，即人工氣候室的模擬條件下進行，無法獲得人體在真實作業(yè)或應激環(huán)境下的實時、動態(tài)、連續(xù)的生理數(shù)據(jù)，嚴重影響了人體熱、冷應激監(jiān)測和評估等技術(shù)研究的發(fā)展。
發(fā)明內(nèi)容針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種一體化程度高，穿戴舒適，使用方便，且能夠?qū)Χ嗳藙討B(tài)數(shù)據(jù)進行同步監(jiān)測的組網(wǎng)式人體生理參數(shù)實時監(jiān)測系統(tǒng)。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取以下技術(shù)方案一種組網(wǎng)式人體生理參數(shù)實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于它包括一個以上的人體生理信息監(jiān)測裝置；若干人體生理信息監(jiān)測裝置與一艙內(nèi)終端通信連接，組成一監(jiān)測小組；所有監(jiān)測小組內(nèi)的艙內(nèi)終端與一艙外終端通信連接；艙外終端再與一計算機設備通信連接，進而將人體生理信息監(jiān)測裝置采集的信息匯總至計算機設備；計算機設備內(nèi)設置對這些生理信息進行實時采集、顯示、分析、存儲和回放的功能軟件。上述人體生理信息監(jiān)測裝置包括一傳感器單兀、一生理信號處理單兀、一微處理器單元、一按鍵單元、一顯示單元、一通信單元；傳感器單元將采集的表征人體生理參數(shù)的信號通過屏蔽導線傳送給生理信號處理單元；生理信號處理單元對得到的信號進行調(diào)理，然后通過屏蔽導線傳送給微處理器單元；微處理器單元通過屏蔽導線分別與按鍵單元、顯示單元和通信單元連接；其中，按鍵單元包括若干功能按鍵，借助功能按鍵，通過微處理器單元對人體生理參數(shù)的報警臨界值進行設定；微處理器單元將得到的信號傳送給顯示單元和通信單元；顯示單元實時顯示得到的信號波形以及相關參數(shù)值；通信單元則與監(jiān)測小組內(nèi)的艙內(nèi)終端通信連接。上述傳感器單元包括一心電傳感器、一呼吸傳感器、一體動傳感器和若干溫度傳感器；心電傳感器為三個金屬電極，呼吸傳感器為可纏繞在胸部的屏蔽導線，體動傳感器為三軸加速度芯片，溫度傳感器為鉬電阻溫度傳感器；傳感器單元集成在一彈性胸帶和若干附帶內(nèi)，于使用時固定在人體待監(jiān)測部位。上述生理信號處理單元包括一心電信號調(diào)理電路、一呼吸信號調(diào)理電路和一溫度信號調(diào)理電路；心電信號調(diào)理電路采用精密儀表放大器和高精度運算放大器構(gòu)成放大和積分反饋電路，去除心電信號中的直流干擾；呼吸信號調(diào)理電路采用呼吸感應體積描計技術(shù)，將收到的呼吸信號轉(zhuǎn)換為計算機設備能識別的人體呼吸參數(shù)；溫度信號調(diào)理電路采用恒流源激勵法，對收到的溫度信號進行檢測和校正。上述人體生理信息監(jiān)測裝置內(nèi)的通信單元為一具有以太網(wǎng)通信功能的模塊，與所在監(jiān)測小組內(nèi)的艙內(nèi)終端有線連接?！0011]上述艙內(nèi)終端包括一數(shù)據(jù)集中處理單元，數(shù)據(jù)集中處理單元為一工業(yè)寬溫以太網(wǎng)交換機，其一部分通信接口與所在監(jiān)測小組內(nèi)的人體生理信息監(jiān)測裝置的通信單元有線連接，一個通信接口與艙外終端有線連接。上述艙外終端包括一數(shù)據(jù)集中處理單元和一按鍵單元；數(shù)據(jù)集中處理單元由工業(yè)寬溫以太網(wǎng)交換機和工業(yè)寬溫WIFI路由器共同組成；工業(yè)寬溫以太網(wǎng)交換機的一部分通信接口與各監(jiān)測小組的艙內(nèi)終端有線連接，工業(yè)寬溫以太網(wǎng)交換機還另留兩個通信接口，其中的一個通信接口連接至工業(yè)寬溫WIFI路由器，另一個通信接口則連接至計算機設備的通信接口 ；相應地，按鍵單元包括一通信方式切換開關。本實用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點1、本實用新型由于配置艙內(nèi)終端和艙外終端，構(gòu)成多個監(jiān)測小組，且可以根據(jù)需要變換每組的受試者人數(shù)以及組數(shù)，因此具有靈活方便，擴展性能強的優(yōu)點。2、本實用新型由于只用一臺計算機終端就可以同時監(jiān)測多個實驗地點，同時開展多項實驗，實時反應多人人體生理數(shù)據(jù)，使用效率高。3、本實用新型由于采用胸帶和附帶集成心電電極、呼吸傳感器、體動傳感器、及溫度傳感器等檢測人體生理信息，無需粘貼繁瑣的電極和導線，穿戴方便舒適無刺激性，可反復使用，且能有效確保傳感器在實驗中固定于指定的監(jiān)測位置，可靠性強。本實用新型尤其適合長時間監(jiān)測多人人體在真實作業(yè)或應激環(huán)境下的動態(tài)、連續(xù)的生理數(shù)據(jù)。

圖I是本實用新型組成示意圖圖2是本實用新型人體生理信息監(jiān)測裝置組成示意圖圖3是本實用新型通信連接示意圖
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進行詳細的描述。如圖I所示，本實用新型包括一個以上的人體生理信息監(jiān)測裝置10，每一人體生理信息監(jiān)測裝置10負責采集一個測量個體的生理信息。若干人體生理信息監(jiān)測裝置10與一艙內(nèi)終端20通信連接，組成一監(jiān)測小組30 ;所有監(jiān)測小組30的艙內(nèi)終端20與一艙外終端40通信連接，艙外終端40再與一計算機設備50通信連接，進而將所有人體生理信息監(jiān)測裝置10采集到的信息匯總至計算機設備50 ;計算機設備50內(nèi)設置有對這些生理信息進行實時采集、顯示、分析、存儲和回放的功能軟件。上述每一監(jiān)測小組30內(nèi)的人體生理信息監(jiān)測裝置10的個數(shù)和監(jiān)測小組30的個數(shù)均可以根據(jù)測量個體總數(shù)進行變換，能夠連續(xù)12小時同步監(jiān)測最多16個小組共256個測量個體。每個人體生理信息監(jiān)測裝置10與艙內(nèi)終端20之間，每個艙內(nèi)終端20與艙外終端40之間，艙外終端40與計算機設備50之間的通信連接方式均可以是有線通信或無線通 目。在本實施例中，每個人體生理信息監(jiān)測裝置10與艙內(nèi)終端20之間設置為有線通信，每個艙內(nèi)終端20與艙外終端40之間設置為有線通信，而艙外終端40與計算機設備50 之間設置為有線或無線可切換的通信方式。如圖2所示，每一人體生理信息監(jiān)測裝置10均包括一傳感器單元11、一生理信號處理單兀12、一微處理器單兀13、一按鍵單兀14、一顯不單兀15、一通信單兀16和一供電單元。傳感器單元11將采集的表征人體生理參數(shù)的信號通過屏蔽導線傳送給生理信號處理單元12。生理信號處理單元12對得到的信號進行濾波，校正或轉(zhuǎn)換等調(diào)理后，通過屏蔽導線再傳送給微處理器單元13。微處理器單元13通過屏蔽導線分別與按鍵單元14、顯示單元15和通信單元16連接。其中，按鍵單元14包括若干功能按鍵，借助功能按鍵，可以通過微處理器單元13對人體心率、呼吸和溫度的報警臨界值等參數(shù)進行設定。微處理器單元13將得到的信號傳送給顯示單元15和通信單元16。顯示單元15實時顯示得到的信號波形以及相關參數(shù)值。通信單元16可以為一具有以太網(wǎng)或RS-232/485/422串行口通信功能的模塊，通過有線方式與監(jiān)測小組30內(nèi)的艙內(nèi)終端20建立通信連接，將得到的人體生理信號傳送給艙內(nèi)終端20。供電單元則通過導線給人體生理信息監(jiān)測裝置10的各個單元提供工作電壓(圖中未不出)。在本實施例中，傳感器單元11包括一心電傳感器111、一呼吸傳感器112、若干溫度傳感器113以及一體動傳感器114，分別采集人體的心率，呼吸，胸部、背部、上臂、大腿、小腿、腳底(或大腳趾)和環(huán)境等溫度，以及如人體運動幅度的體動信息。心電傳感器111為三個金屬電極。呼吸傳感器112為能夠纏繞在胸部的屏蔽導線。溫度傳感器113為鉬電阻溫度傳感器。體動傳感器114可以為三軸加速度芯片。心電傳感器111、呼吸傳感器112、體動傳感器114與采集胸部和背部溫度的兩溫度傳感器可以集成在一長度可調(diào)的彈性胸帶中。其它人體部位的溫度傳感器則單獨附著在各自的附帶內(nèi)，以便使用時快速固定在人體相應的監(jiān)測位置。環(huán)境溫度傳感器的引線，則于使用時懸空放置在監(jiān)測位置。上述胸帶內(nèi)的導線可以匯集在一多芯屏蔽導線中，借助如LEMO公司推拉連接插頭的接插件與人體生理信息監(jiān)測裝置10中的生理信號處理單元12或微處理器單元13連接。與傳感器單元11中的心電傳感器111、呼吸傳感器112和溫度傳感器113對應，生理信號處理單元12包括一心電信號調(diào)理電路121、一呼吸信號調(diào)理電路122和一溫度信號調(diào)理電路123。心電信號調(diào)理電路121采用精密儀表放大器和高精度運算放大器構(gòu)成放大和積分反饋電路，將收到的心電信號中的直流干擾部分去除。呼吸信號調(diào)理電路122采用呼吸感應體積描計技術(shù)(RIP)，將收到的信號轉(zhuǎn)換為計算機設備能識別的人體呼吸參數(shù)。溫度信號調(diào)理電路123采用恒流源激勵法，對收到的溫度信號進行檢測和校正。心電、呼吸和溫度信號經(jīng)過上述調(diào)理后，被傳送給微處理器單元13。而體動傳感器114采集的體動信號則是直接傳送給微處理器單元13。如圖3所示，每一艙內(nèi)終端20均包括一數(shù)據(jù)集中處理單元21和一供電單元。數(shù)據(jù)集中處理單元21可以為一工業(yè)寬溫以太網(wǎng)交換機或RS-232/485/422串口服務器，其一部分通信接口作為數(shù)據(jù)輸入端，與所在監(jiān)測小組30內(nèi)的人體生理信息監(jiān)測裝置10的通信單元16有線連接；另有一通信接口作為數(shù)據(jù)輸出端，與艙外終端40有線連接，進而將從所在監(jiān)測小組30的人體生理信息監(jiān)測裝置10獲得的多人人體生理信息匯總后向艙外終端40傳輸。供電單元則通過導線給艙內(nèi)終端20的各個單元提供工作電壓(圖中未示出)。如圖3所示，艙外終端40包括一數(shù)據(jù)集中處理單元41、一按鍵單元42和一供電單元。數(shù)據(jù)集中處理單元41由工業(yè)寬溫以太網(wǎng)交換機和工業(yè)寬溫WIFI路由器共同組成。工業(yè)寬溫以太網(wǎng)交換機的一部分通信接口作為數(shù)據(jù)輸入端，與各監(jiān)測小組的艙內(nèi)終端有線連接；此外，工業(yè)寬溫以太網(wǎng)交換機還留有兩個通信接口作為數(shù)據(jù)輸出端，其中一個通信接口連接至工業(yè)寬溫WIFI路由器，另一個通信接口則連接至計算機設備的通信接口，進而將從艙內(nèi)終端20獲得的多人人體生理信息匯總后，通過有線或無線的通信方式向計算機設備50傳輸，所述有線或無線通信方式的轉(zhuǎn)換通過按鍵單元42中的通信方式切換開關實現(xiàn)當撥向有線一側(cè)，艙外終端40通過工業(yè)寬溫以太網(wǎng)交換機與計算機設備50有線通信；當撥向無線一側(cè)，艙外終端40通過工業(yè)寬溫WIFI路由器與計算機設備50無線通信。當艙外終端40中的供電單元采用交、直流可切換電源時，按鍵單元42中還包括一供電方式切換開關當切換到交流電源供電時，供電單元將輸入的交流電壓轉(zhuǎn)換為低電壓輸出，通過導線提供給艙外終端40的各個單元；當切換到直流電源供電時，供電單元則直接從計算機設備50的電池接口處獲取直流電，通過導線提供給艙外終端40的各個單元。上述實施例中，艙內(nèi)終端20以及艙外終端40內(nèi)還可以設置一散熱單元。散熱單元可以包括一直流風扇和一個機械開關，當艙內(nèi)終端20或艙外終端40工作在如20°C以上環(huán)境時，可以手動開啟風扇，進行散熱。上述實施例中，艙內(nèi)終端20以及艙外終端40內(nèi)還可以設置一電源指示單元。電源指示單元可以為一發(fā)光二極管，當艙內(nèi)終端20或艙外終端40接通電源時，指示燈亮。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型的結(jié)構(gòu)作任何形式上的限制。凡是依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實用新型的技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種組網(wǎng)式人體生理參數(shù)實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于它包括一個以上的人體生理信息監(jiān)測裝置；若干所述人體生理信息監(jiān)測裝置與一艙內(nèi)終端通信連接，組成一監(jiān)測小組；所有監(jiān)測小組內(nèi)的所述艙內(nèi)終端與一艙外終端通信連接；所述艙外終端再與一計算機設備通信連接，進而將所述人體生理信息監(jiān)測裝置采集的信息匯總至所述計算機設備。
2.如權(quán)利要求I所述的一種組網(wǎng)式人體生理參數(shù)實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述人體生理信息監(jiān)測裝置包括一傳感器單元、一生理信號處理單元、一微處理器單元、一按鍵單元、一顯示單元、一通信單元；所述傳感器單元將采集的表征人體生理參數(shù)的信號通過屏蔽導線傳送給所述生理信號處理單元；所述生理信號處理單元對得到的信號進行 調(diào)理，然后通過屏蔽導線傳送給所述微處理器單元；所述微處理器單元通過屏蔽導線分別與所述按鍵單元、所述顯示單元和所述通信單元連接；其中，所述按鍵單元包括若干功能按鍵，借助所述功能按鍵，通過所述微處理器單元對人體生理參數(shù)的報警臨界值進行設定；所述微處理器單元將得到的信號傳送給所述顯示單元和所述通信單元；所述顯示單元實時顯示得到的信號波形以及相關參數(shù)值；所述通信單元則與所述監(jiān)測小組內(nèi)的艙內(nèi)終端通信連接。
3.如權(quán)利要求2所述的一種組網(wǎng)式人體生理參數(shù)實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述傳感器單元包括一心電傳感器、一呼吸傳感器、一體動傳感器和若干溫度傳感器；所述心電傳感器為三個金屬電極，所述呼吸傳感器為可纏繞在胸部的屏蔽導線，所述體動傳感器為三軸加速度芯片，所述溫度傳感器為鉬電阻溫度傳感器；所述傳感器單元集成在一彈性胸帶和若干附帶內(nèi)，于使用時固定在人體待監(jiān)測部位。
4.如權(quán)利要求3所述的一種組網(wǎng)式人體生理參數(shù)實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述生理信號處理單元包括一心電信號調(diào)理電路、一呼吸信號調(diào)理電路和一溫度信號調(diào)理電路；所述心電信號調(diào)理電路采用精密儀表放大器和高精度運算放大器構(gòu)成放大和積分反饋電路，去除心電信號中的直流干擾；所述呼吸信號調(diào)理電路采用呼吸感應體積描計技術(shù)，將收到的呼吸信號轉(zhuǎn)換為所述計算機設備能識別的人體呼吸參數(shù)；所述溫度信號調(diào)理電路采用恒流源激勵法，對收到的溫度信號進行檢測和校正。
5.如權(quán)利要求I或2或3或4所述的一種組網(wǎng)式人體生理參數(shù)實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述人體生理信息監(jiān)測裝置內(nèi)的通信單元為一具有以太網(wǎng)通信功能的模塊，與所在監(jiān)測小組內(nèi)的艙內(nèi)終端有線連接。
6.如權(quán)利要求I或2或3或4所述的一種組網(wǎng)式人體生理參數(shù)實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述艙內(nèi)終端包括一數(shù)據(jù)集中處理單元，所述數(shù)據(jù)集中處理單元為一工業(yè)寬溫以太網(wǎng)交換機，其一部分通信接口與所在監(jiān)測小組內(nèi)的人體生理信息監(jiān)測裝置的通信單元有線連接，一個通信接口與所述艙外終端有線連接。
7.如權(quán)利要求5所述的一種組網(wǎng)式人體生理參數(shù)實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述艙內(nèi)終端均包括一數(shù)據(jù)集中處理單元，所述數(shù)據(jù)集中處理單元為一工業(yè)寬溫以太網(wǎng)交換機，其一部分通信接口與所在監(jiān)測小組內(nèi)的人體生理信息監(jiān)測裝置的通信單元有線連接，一個通信接口與所述艙外終端有線連接。
8.如權(quán)利要求I或2或3或4或7所述的一種組網(wǎng)式人體生理參數(shù)實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述艙外終端包括一數(shù)據(jù)集中處理單元和一按鍵單元；所述數(shù)據(jù)集中處理單元由工業(yè)寬溫以太網(wǎng)交換機和工業(yè)寬溫WIFI路由器共同組成；所述工業(yè)寬溫以太網(wǎng)交換機的一部分通信接口與各監(jiān)測小組的所述艙內(nèi)終端有線連接，所述工業(yè)寬溫以太網(wǎng)交換機還另留兩個通信接口，其中的一個通信接口連接至所述工業(yè)寬溫WIFI路由器，另一個通信接口則連接至所述計算機設備的通信接口 ；相應地，按鍵單元包括一通信方式切換開關。
9.如權(quán)利要求5所述的一種組網(wǎng)式人體生理參數(shù)實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述艙外終端包括一數(shù)據(jù)集中處理單元和一按鍵單元；所述數(shù)據(jù)集中處理單元由工業(yè)寬溫以太網(wǎng)交換機和工業(yè)寬溫WIFI路由器共同組成；所述工業(yè)寬溫以太網(wǎng)交換機的一部分通信接口與各監(jiān)測小組的所述艙內(nèi)終端有線連接，所述工業(yè)寬溫以太網(wǎng)交換機還另留兩個通信接口，其中的一個通信接口連接至所述工業(yè)寬溫WIFI路由器，另一個通信接口則連接至所述計算機設備的通信接口 ；相應地，按鍵單元包括一通信方式切換開關。
10.如權(quán)利要求6所述的一種組網(wǎng)式人體生理參數(shù)實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述艙外終端包括一數(shù)據(jù)集中處理單元和一按鍵單元；所述數(shù)據(jù)集中處理單元由工業(yè)寬溫以太網(wǎng)交換機和工業(yè)寬溫WIFI路由器共同組成；所述工業(yè)寬溫以太網(wǎng)交換機的一部分通信接口與各監(jiān)測小組的所述艙內(nèi)終端有線連接，所述工業(yè)寬溫以太網(wǎng)交換機還另留兩個通信接口，其中的一個通信接口連接至所述工業(yè)寬溫WIFI路由器，另一個通信接口則連接至所述計算機設備的通信接口 ；相應地，按鍵單元包括一通信方式切換開關。
專利摘要本實用新型涉及一種組網(wǎng)式人體生理參數(shù)實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于它包括若干人體生理信息監(jiān)測裝置，每一人體生理信息監(jiān)測裝置采集一個測量個體的生理信息；若干人體生理信息監(jiān)測裝置與一艙內(nèi)終端通信連接，組成一個監(jiān)測小組；所有監(jiān)測小組的艙內(nèi)終端與一艙外終端通信連接，艙外終端再與一計算機設備通信連接，從而將所有人體生理信息監(jiān)測裝置采集的人體生理信息匯總至計算機設備；計算機設備預裝有處理這些信息的功能軟件。人體生理信息監(jiān)測裝置中的傳感器單元集成在一彈性胸帶和若干附帶中，以便使用時固定在人體待監(jiān)測部位。本實用新型一體化程度高，穿戴舒適方便，尤其適合長時間監(jiān)測多人人體在真實作業(yè)或應激環(huán)境下的動態(tài)、連續(xù)的生理數(shù)據(jù)。
文檔編號A61B5/08GK202714843SQ20112054355
公開日2013年2月6日 申請日期2011年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月22日
發(fā)明者諶玉紅, 鄭捷文, 張振波, 王天昊, 李晨明 申請人:中國人民解放軍總后勤部軍需裝備研究所