本實用新型屬于醫療應用技術領域，具體涉及智能健康監測終端應用系統。

背景技術：

隨著經濟社會的快速發展，生活水平日益提高，人們越來越關注自身的健康。當前，世界總人口數量巨大，加之受到環境、生物(細菌、病毒)等方面因素的影響，健康問題凸顯，各種疾病威脅著人類健康。

為應對疾病威脅，世界各國紛紛采取應對措施，并將醫療衛生行業作為重點發展行業。從世界范圍來看，醫療衛生行業發展迅速，然而醫療衛生服務機構數量、業務承載能力等十分有限，無法滿足社會對醫療衛生服務的需求，在一些發展中國家醫療衛生服務與實際需求之間矛盾表現極其突出。以我國為例，衛生部第四次國家衛生服務調查(2009)結果表明：我國呼吸系統疾病、腦血管疾病、心臟病以及損傷和中毒、診斷不明等原因造成的死亡率位居世界前十，有近2.6億人被診斷患有慢性疾病，1998～2008十年間高血壓、糖尿病病例數量增長2倍，心臟病、惡性腫瘤病例數量增加近1倍。慢性疾病死亡人數占總患病死亡人數85％；兩周內發病而未就診患者占38％；急診病例中超過70％采取自行購藥、自行治療等方式，甚至有部分患者不采取任何治療手段；經診斷應當住院而未住院患者超過20％。有統計數據顯示截止2011年底，我國共有醫療機構95.4萬家，其中有醫院2.2萬家、91.48 萬個基層醫療衛生服務機構或單位；每千人有床位3.81張、每千人擁有職業醫師及護士小于2人；居民年平均就診4.6次?？梢?，我國醫療衛生服務形勢嚴峻，醫療總體條件比較差，對于那些交通不便的村鎮或偏遠地區醫療衛生服務狀況更加嚴峻。國家第六次人口普查(2010)數據顯示：我國有老年人1.87億，老年人人口系數13.26％，并且呈逐年增長的趨勢，而且空穴老人數量逐年增加，老齡化給社會帶來很多問題，同時也加劇我國醫療衛生服務的形勢。

人口老齡化、疾病等嚴峻的形勢給我國醫療衛生服務行業帶來巨大挑戰。為提高我國醫療服務行業整體水平，2009年初國家出臺《關于深化醫藥衛生體制改革的意見》，本著“?；鶎?、強基層、建機制”的基本原則，對醫療衛生體制實施改革。為緩解我國嚴峻的醫療形勢，國家逐步建立和完善國家、省、市、縣區各級應急管理體系；在疾病預防方面，建立和完善疾控中心、基層醫療機構、醫院等多單位聯合的綜合防控工作網。隨著電子技術、通信技術、傳感器技術的不斷發展，將其應用到醫療衛生服務領域已經成為發展的必然趨勢，智能醫療、可穿戴醫療、在線診斷等概念相繼提出，引起醫療衛生產品設計、醫療衛生單位、投資者的廣泛關注，國家也將其列入重點發展領域。

從醫療衛生行業的實際需求出發，在傳感器技術、電子技術、現代通信技術等的推動下，出現很多智能化的醫療產品，例如基于RFID的病人信息管理系統、現代醫藥管理系統、病人在線診斷系統、電子體溫計、電子血壓計等。現代電子技術、傳感器技術等在醫療衛生領域的應用，極大促進智能醫療產業的發展，出現很多新醫療衛生服務、衍生很多新興行業，例如在線醫療平臺、電子醫療設備研發公司，使得醫療衛生服務體系朝著信息化、現代化方向發展。醫療衛生服務的信息化發展，使得醫療信息采集、存儲、共享更加便捷，借助互聯互通的信息化系統，醫療機構可以對醫療信息充分共享，大大提升醫療衛生服務水平。尤其是醫療衛生服務社區化、保健化的發展，通過便攜式脈診儀、血糖儀等便攜式醫療設備實現身體健康的實時監測跟蹤，再通過無線通信技術將采集到的人體健康數據傳送給醫院或者監測對象家人，實現健康狀態分析、健康問題提醒、突發情況自動報警、現場自動求助，從而可以使得醫院及時獲取監測對象的健康數據，有利于醫院制定病人治療方案，提高治療效果，同時在突發疾病時，遠程報警，使得監測對象突發疾病得到及時治療，降低突發疾病的危害。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種運行穩定，能夠實現對人體體溫、心率、血氧、圖像健康數據的采集以及監測對象所在位置的GPS信息的智能健康監測終端應用系統。

為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是，智能健康監測終端應用系統，包括依次相連接的智能健康監測終端、醫療數據處理服務器和移動客戶端；

該智能健康監測終端用于采集監測人體健康數據、GPS數據，顯示采集的人體健康數據，并通過網絡遠程上傳至醫療數據處理服務器，接收醫療數據處理服務器對健康數據分析處理后的健康狀態分析報告，并顯示健康狀態分析報告；當在采集到的數據出現異常時，實現報警；

該醫療數據處理服務器用于接收智能健康監測終端采集的健康數據、GPS數據，存入數據庫，同時進行健康數據分析，并將分析結果反饋給健康監測終端；接收移動客戶端的健康數據請求，根據請求數據包中的目標監測對象編號，從數據庫中獲取對應的監測對象健康數據、GPS數據，并通過數據連接發送給移動客戶端；

該移動客戶端用于向醫療數據處理服務器發送監測對象健康數據獲取請求，并接收醫療數據處理服務器返回的監測對象健康數據、GPS數據，并顯示在移動客戶端的界面上。

進一步地，該智能健康監測終端包括系統主控單元、健康數據采集模塊、GPS模塊、數據傳輸模塊和電源模塊；所述健康數據采集模塊、GPS模塊和數據傳輸模塊均與系統主控單元相連接；所述健康數據采集模塊、系統主控單元和數據傳輸模塊均與電源模塊相連接。

進一步地，該系統主控單元包括核心處理器、液晶顯示、存儲器、外部接口、時鐘電路和電源電路；所述液晶顯示、存儲器、外部接口、時鐘電路和電源電路均與核心處理器相連接。

進一步地，該人體健康數據采集模塊包括相互獨立設置的圖像模塊、血氧模塊、體溫模塊和心率模塊。

進一步地，該核心處理器為S3C6410型。

本實用新型智能健康監測終端應用系統具有如下優點：智能健康監測終端運行穩定，能夠實現對人體體溫、心率、血氧、圖像、GPS等健康數據的采集，并實現數據的遠程發送、遠程報警等功能；醫療數據處理服務器可以實現多監測對象健康數據接收、定位；移動客戶端可以使親人方便快捷的獲取監測對象的健康數據，為健康護理提供可靠保障。

附圖說明

圖1是本實用新型智能健康監測終端應用系統的結構示意圖；

圖2是本實用新型中智能健康監測終端的結構示意圖；

其中：1.智能健康監測終端；1-1.健康數據采集模塊；1-2.系統主控單元；1-21.核心處理器；1-22.液晶顯示；1-23.存儲器；1-24.外部接口；1-25.時鐘電路；1-26.電源電路；1-3.GPS模塊；1-4.數據傳輸模塊；1-5.電源模塊；2.醫療數據處理服務器；3.移動客戶端。

具體實施方式

本實用新型智能健康監測終端應用系統，如圖1所示，包括依次相連接的智能健康監測終端1、醫療數據處理服務器2和移動客戶端3；智能健康監測終端1用于采集監測人體健康數據、GPS數據，顯示采集的人體健康數據，并通過網絡遠程上傳至醫療數據處理服務器，接收醫療數據處理服務器2對健康數據分析處理后的健康狀態分析報告，并顯示健康狀態分析報告；當在采集到的數據出現異常時，實現報警，即所采集的數據與設置的被監測者的基本數據出現差別。醫療數據處理服務器2用于接收智能健康監測終端1采集的健康數據、GPS數據，存入數據庫，同時進行健康數據分析，并將分析結果反饋給健康監測終端1；還用于接收移動客戶端3的健康數據請求，根據請求數據包中的目標監測對象編號，從數據庫中獲取對應的監測對象健康數據、GPS數據，并通過數據連接發送給移動客戶端3；以方便實施緊急醫療救助、病人監測治療等。移動客戶端3用于向醫療數據處理服務器2發送監測對象健康數據獲取請求，并接收醫療數據處理服務器2返回的監測對象健康數據、GPS數據，并顯示在移動客戶端3的界面上。健康監測終端1和醫療數據處理服務器2之間可通過ZigBee、WIFI、藍牙、移動通信網、以太網等多種方式連接。具體系統設計中，靈活選用數據共享方式。

如圖2所示，智能健康監測終端1包括系統主控單元1-2、健康數據采集模塊1-1、GPS模塊1-3、數據傳輸模塊1-4和電源模塊1-5；健康數據采集模塊1-1、GPS模塊1-3和數據傳輸模塊1-4均與系統主控單元1-2相連接；健康數據采集模塊1-1、系統主控單元1-2和數據傳輸模塊1-4均與電源模塊1-5相連接。系統主控單元1-2包括核心處理器1-21、液晶顯示1-22、存儲器1-23、外部接口1-24、時鐘電路1-25和電源電路1-26，核心處理器1-21為S3C6410型；該液晶顯示1-22、存儲器1-23、外部接口1-24、時鐘電路1-25和電源電路1-26均與核心處理器1-21相連接。人體健康數據采集模塊1-1包括相互獨立設置的圖像模塊1-11、血氧模塊1-12、體溫模塊1-13和心率模塊1-14。

該核心處理器1-21為S3C6410型，是三星公司推出基于ARM11內核的高性能、低功耗RISC微處理器[]，可以廣泛應用在移動電話、通用處理等領域，它為2.5G、3G通信服務提供很好的硬件性能。具有如下優點：(1)內置強大的硬件加速器，可以進行顯示、音頻、運動視頻處理及2D加速等。(2)內部集成MFC(Multi-Format video Codec)，它可以支持MPEG4、H.263、H.264編解碼以及VC1的解碼，能夠滿足實時視頻會議、PAL和NRSC制式TV的需求。(3)內置先進的3D加速器，可以廣泛支持OpenGLES 1.1/2.0和D3DMAPI，可以實現對4M triangles/s的3D加速。(4)具有雙重外部存儲器端口、FLASH/DRAM/ROM、DRAM端口，可以支持DDR、SDRAM、NOR-FLASH、NAND-FLASH、ROM等。(5)外部接口豐富，有利于系統拓展。S3C6410硬件外設接口多，諸如TFT彩色液晶接口、相機接口、電源管理、4路UART、4通道定時器、32通道DMA、GPIO、IIC、USB、USB OTG、SPI、SD主設備、PLL等，外設接口對于系統擴展帶來極大的便利?；赟3C6410處理器，設計的OK6410主控單元硬件資源豐富，視頻處理性能突出，支持DDR和NAND FLASH，其穩定工作主頻可達到667MHz以上。

本實用新型中，上述的智能健康監測終端應用系統的工作方法如下：健康數據采集模塊1中的圖像模塊1-11、血氧模塊1-12、體溫模塊1-13和心率模塊1-14分別采集被監測者的圖像數據、血氧數據、心率數據和體溫數據，將上述各監測數據傳輸至醫療數據處理服務器2；GPS模塊1-3將被監測者的位置信息傳輸至智能健康監測終端；智能健康監測終端1中的系統主控單元1-2接收上述各監測數據及位置信息，通過數據傳輸模塊1-4將上述各監測數據傳輸至醫療數據處理服務器2；同時，系統主控單元1-2對所采集的數據進行分析，當所監測的數據出現異常時，系統主控單元1-2進行報警。

該醫療數據處理服務器2接收上述的監測數據及位置信息，并存入數據庫，同時進行健康數據分析，并將分析結果反饋給健康監測終端1；由健康監測終端1將分析結果顯示在液晶顯示1-22上；該移動客戶端3向醫療數據處理服務器2發送監測對象健康數據獲取請求數據包，醫療數據處理服務器2根據請求數據包中的目標監測對象編號，從數據庫中獲取對應的監測對象健康、GPS等數據，一并發送給移動客戶端3，從而獲得被監測者的健康數據。

本實用新型智能健康監測終端應用系統，健康數據采集模塊1-1中，各模塊的選擇如下：

1.體溫模塊1-13：

電子體溫測量方法可以分為兩類，一類是接觸式測量，另一類是非接觸式測量；根據傳感器類型，可以分為紅外溫度傳感器、NTC電阻溫度傳感器、集成溫度傳感器等。紅外溫度傳感器主要工作原理是不同溫度下物體輻射的紅外線波長不同，將這種紅外波長變化轉化為溫度變化，從而實現對物體溫度的測量。OPT-538U就是一種典型的紅外溫度傳感器，它具有信號輸出線性好、反應恒定、截止頻率固定的特點。NTC電阻體溫傳感器就是由負溫度系數材料電阻組成的溫度傳感器，通用型NTC熱敏電阻由Mn-Co-Ni-Fe-Cu等過渡金屬的氧化物經過陶瓷工藝燒結而成，材料特性與各氧化物的成分組成相關。這類材料通過加入鋁、鉻等金屬氧化物或者Si、C等非金屬化合物，控制ρ和β值，使其在一個很寬的范圍內基本保持一致，進而提高NTC材料的穩定性和工作溫度。集成溫度傳感器將溫度敏感元件、放大電路、運算電路、補償電路等部分集成在一個芯片上，構成集溫度測量、放大、電源于一體的高性能測溫傳感器。其工作原理是根據半導體PN結的電壓電流與溫度之間的變化特性設計而成，集成溫度傳感器具有輸出線性好、溫度測量精度高、體積小、使用方便、價格便宜等優點。

集成溫度傳感器可以分為模擬型集成溫度傳感器和數字型集成溫度傳感器，模擬型集成溫度傳感器根據其輸出信號類型，可以分為電壓輸出型和電流輸出型，其中電壓型集成溫度傳感器的靈敏度大多數為10mV/℃(以攝氏度0℃作為電壓的零點)，例如AN6701S、LM35、LM45、LX5600、uPC616等；電流型靈敏度大多數為1uA/K(以絕對溫度0K為電流的零點)，例如AD590、LM134等。數字型集成溫度傳感器又可以分為并行輸出型、串行輸出型、開關輸出型等輸出模式，例如DS18B20、AD7416等。

在本實用新型中，選用電壓輸出型集成溫度傳感器LM35作為健康監測終端的體溫數據采集傳感器，并設計硬件電路。LM35通過將溫度信號轉換為電壓輸出，對輸出的信號先經過低通濾波去噪，再經過LM324[]組成的放大電路將LM35輸出的電壓放大到伏級。

2.心率模塊1-14：

心率數據是衡量人體健康的重要指標，歷來受到醫學界的重視，尤其是近年來，無創心率采集技術得到國內外醫學界的高度重視[]。傳統的心率數據獲取主要通過醫生手工方式獲得，根據醫師的臨床經驗、主觀認識對對象身體狀況進行判斷，因此脈診結論存在客觀性差、全面性不足、標準不統一等問題。隨著電子技術的發展，通過傳感器來采集心率信號已經得到廣泛應用，電子采集心率信號的方法主要有三種：一是通過采集心電數據，從心電數據中獲取心率信號；二是通過壓力傳感器方式采集得到心率數據；三是通過光電傳感器采集心率數據。本文中選用是的第三種光電方式的脈搏/心率傳感器采集心率采樣數據，并繪制心率曲線圖。

光電式脈搏/心率傳感器根據檢測光的方式，可以分為兩種，一種是檢測透射光、另一種是檢測反射光。主要構成基本相似，即穩定光源、接收光傳感器。PulseSenor公司的脈搏/心率傳感器是一種典型的檢測反射波的心率傳感器，該傳感器體積小，功耗低，使用方便，可以廣泛應用于學生、運動員、藝術家、游戲、移動開發等多個方面。

Pulse Sensor公司的光電脈搏/心率傳感器電路原理：D2是發光管，選擇使用APDS-9008光接收器件，光感器件接收到信號幅值較小，一般而言在毫伏級，容易受到其他信號的干擾，因此在信號放大之前加入低通濾波電路，MCP6001是信號放大器件，信號經過低通濾波之后再進入放大電路。傳感器外部端口有三個，GND、VCC、OUT，GND、VCC是外部電源輸入端，VCC允許3.3V或者5V電壓輸入，OUT信號為傳感器信號模擬量輸出端口。

3.血氧模塊1-12：

血氧飽和度(SpO₂)即血液中血氧的濃度，其描述的是血液中所有可結合血紅蛋白(Hb)中氧合血紅蛋白(HbO₂)所占的百分比，它是反應人體健康狀況的重要生理參數，檢測血氧對于人體健康，尤其是重病病人的生命安全具有重要的意義。

本實用新型中選用的是光電血氧測量傳感器。光電式血氧傳感器有兩種類型，一種是透射式血氧傳感器，另一種是反射式傳感器，其中透射式血氧傳感器應用更加廣泛，本實用新型中選用透射式血氧傳感模塊。模塊在使用時，將手指夾在模塊之中，指套內有LED和光接收元件。LED發出波長為660nm紅光和940nm紅外光，另一側的光檢測元件檢測經由手指透射的紅光和紅外光信號，檢測到的光強弱表示經過手指組織吸收的程度。對于手指而言，骨頭、皮膚等部分對光的吸收系數恒定，動脈血的影響大。根據氧合血紅蛋白(HbO₂)和脫氧血紅蛋白(deoxygenated hemoglobin)的光譜特性，其在600-700nm時具有較大差異，且氧合血紅蛋白影響血液的光吸收程度、且具有更大的光散；在800-1000nm時，二者吸收差異小，血紅蛋白是影響血液吸收、光散特性的主要因素，通過檢測這種不同來測得血氧飽和度。模塊輸出一對差分信號，通過對差分信號進行處理，并對處理的信號進行AD轉換，得到血氧飽和度數據。本實用新型所選擇的血氧模塊1-12對光電傳感器輸出信號進行處理，得到血氧數據，并通過串口輸出，極大方便模塊的應用和二次開發。

4.圖像采集模塊1-1：

圖像采集對于病人健康狀況的確定具有一定意義，通過圖像可以進一步了解目標對象身體現狀、實現遠程診斷等，因此在終端設計中，添加圖像采集模塊。綜合考慮核心板處理能力、系統流暢性等因素，本文中選用ZC301攝像頭。選用ZC301芯片，具有圖像信號處理、圖像數據壓縮等功能，帶有DRAM存儲器，采用28PIN LQFP封裝形式，ZC301攝像頭與主控單元之間通過USB接口連接。ZC301攝像頭模塊具有圖像采集清晰、色彩逼真、占用系統資源少，效率高等優點。

另外，本實用新型中GPS模塊1-3選用以UBLOX NEO-6M為核心，具有功耗低、性能優越、功能完善等優點，能夠滿足具有嚴格要求的專業定位以及普通個人消費需求。

該數據傳輸模塊1-4選用華為的E261 3G模塊，網絡選用中國聯通3G網，模塊標稱數據下行最高速率為7.2Mbps，數據上行最高速率為5.76Mbps。E261 3G無線通信模塊外部數據接口為USB接口，通過USB接口與OK6410連接。

在實際中，進行了模塊測試和系統聯調，智能健康監測終端1可以正確采集人體健康數據，采集的健康數據包括圖像、血氧、心率、灌注指數、體溫；GPS數據獲取、解析正確，可以正常顯示在QT開發的嵌入式界面上；智能健康監測終端軟件可以實現數據上傳至醫療數據處理服務器，可以接收來自醫療數據處理服務器返回的健康提示信息。醫療數據處理服務器2可以正常接收來自智能健康監測終端1上傳的健康數據，并返回健康提醒信息，能夠正常接收來自移動客戶端的健康數據請求，返回目標對象的健康數據；移動客戶端3能夠連接至醫療數據處理服務器，發送健康數據請求，接收來自醫療數據處理服務器2返回的監測對象健康數據，并進行顯示。

該智能健康監測終端應用系統運行穩定，能夠實現對人體體溫、心率、血氧、圖像、GPS等健康數據的采集，并實現數據的遠程發送、遠程報警等功能；醫療數據處理服務器可以實現多監測對象健康數據接收、定位；移動客戶端可以使親人方便快捷的獲取監測對象的健康數據，為健康護理提供可靠保障。