隨著傳感器技術(shù),、材料技術(shù)和無線通信技術(shù)的快速發(fā)展，采用將醫(yī)用監(jiān)測設(shè)備與服裝相結(jié)合的方法可以較好地滿足人們這一需求,。

　　文中提出一種穿戴式多參數(shù)監(jiān)測智能服飾系統(tǒng),，它將傳感器、織物電纜和柔性電路板有機(jī)結(jié)合到服裝中,，實(shí)現(xiàn)了在日常生活以及作業(yè)環(huán)境下對多生理參數(shù)的動態(tài),、協(xié)同監(jiān)測，具有生理信號檢測,、信號特征提取功能,，并利用藍(lán)牙技術(shù)完成數(shù)據(jù)的備份，以便于進(jìn)一步分析,，也可以利用具有藍(lán)牙功能的通信設(shè)備,，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)等功能。

　　1 系統(tǒng)硬件組成

　　藍(lán)牙智能服裝系統(tǒng)原理,，如圖1所示,。該系統(tǒng)由電池模塊、傳感器,、柔性電路板,、電子織物,、中央處理器和藍(lán)牙模塊組成。CPU采用ADI公司基于ARM7TDMI內(nèi)核的ADμC7024處理器,，ADμC7024卓越的處理能力,、集成眾多片上外圍器件和芯片低功耗的特點(diǎn)，完全勝任目前本系統(tǒng)的應(yīng)用,。本系統(tǒng)利用傳感器無創(chuàng)采集人體的各項(xiàng)生命體征參數(shù),，處理器對采集到的信號進(jìn)行軟處理，可以計算出體溫,、心率,、血壓等信息。并通過藍(lán)牙模塊將信息備份到內(nèi)置藍(lán)牙的手機(jī),、電腦等設(shè)備上,。在身體狀況異常時本系統(tǒng)能夠發(fā)出警報信號。本系統(tǒng)還可以通過轉(zhuǎn)發(fā)來支持遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù),。

　　1.1 監(jiān)測傳感器

　　傳感器負(fù)責(zé)測量心率,、體溫等生命體征參數(shù)的采集?？紤]到本系統(tǒng)可穿戴式的特點(diǎn),，在傳感器的選型方面，盡量選用集成化,，靈敏度和精度高的產(chǎn)品，這樣既能減少系統(tǒng)電路的面積,，便于穿戴,，又能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

　　血壓采集模塊采用Freescal公司生產(chǎn)的MPXV5050GP壓電傳感器,，將其置于衣袖中部肘關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè),，這樣可以直接將動脈血液對血管壁的壓力轉(zhuǎn)換為輸出電信號，具體電路如圖2所示,。該傳感器采用離子注入工藝,，內(nèi)部集成了放大器，濾波器等信號處理單元電路,，外部只需要很少的元件即可工作,。在輸出端輸出經(jīng)過放大和整形的電信號，這樣就直接將傳感器的輸出端接入ADμC7024內(nèi)部集成的12位ADC進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換,。再經(jīng)過軟件處理得到血壓值,。

　　PVDF壓電薄膜具有質(zhì)量輕，質(zhì)地柔軟,，耐用性好,，壓電響應(yīng)動態(tài)范圍大的特點(diǎn),，采用多層接觸式壓電薄膜傳感器測量心率，可以減少干擾信號,。心率采集模塊采用HK-2000H型集成數(shù)字脈搏傳感器,，將其置于服飾的左胸口部，即可用于測量心率,。HK-2000H集成了PVDF壓電薄膜,、高靈敏溫度補(bǔ)償元件、感溫元件,、程控放大電路,、信號調(diào)理電路、濾波電路,、A/D轉(zhuǎn)換電路,。集成化避免了采用分立元件設(shè)計電路占用較大面積的缺點(diǎn)。原理圖如圖3所示,。HK-2000H型集成數(shù)字脈搏傳感器采用USB端口輸出,，可以方便地對其輸出進(jìn)行軟件上的處理。

　　體溫采集模塊采用Maxim公司的模擬溫度傳感器MAX6612檢測體表溫度,。MAX6612采用5 pin的SC70封裝,，最大工作電流僅為35μA，具有功耗低,、精度高,、體積小的特點(diǎn)，并對ADC做了電路上的優(yōu)化,，適合本系統(tǒng)的應(yīng)用,。具體的體溫采集電路如圖4所示。

　　MAX6612輸出幅值與所測溫度的關(guān)系滿足表達(dá)式

　　測量到的輸出電信號經(jīng)過ADμC7024處理器上的1 2位逐次逼近型ADC進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換,，轉(zhuǎn)換結(jié)果將存儲在寄存器ADCDAT0中,，通過ADC狀態(tài)寄存器ADCSTA的最低位可以查看ADC轉(zhuǎn)換是否完成，當(dāng)ADC轉(zhuǎn)換結(jié)束時,，最低位被置位,。通過讀取寄存器ADCDAT0中的值，再利用軟件,，根據(jù)上述算法得到測量的體表溫度,。

　　1.2 柔性電路板

　　考慮到服裝穿著的舒適度，同時又不能影響對生命體征數(shù)據(jù)的處理,。主板的設(shè)計采用柔性電路板,。該電路板采用聚酰亞胺或聚脂薄膜為基材，可以承受多次彎曲,、折疊和卷繞,，散熱性能好,，將其與電子織物結(jié)合便可方便地將傳感器網(wǎng)絡(luò)分布于全身各處，既對服裝的舒適度影響較小,，又利于各項(xiàng)生命體征數(shù)據(jù)的采集,。

　　1.3 電子織物

　　為了在盡量不影響穿著舒適度的條件下便于獲取傳感器數(shù)據(jù)，本系統(tǒng)采用將金屬導(dǎo)線編織到傳統(tǒng)織物中制造電子織物的方法實(shí)現(xiàn)衣物中各模塊之間的電連接,。這樣既可以保護(hù)金屬導(dǎo)線,，減少穿著者的不適，又便于將傳感器采集到的數(shù)據(jù)傳導(dǎo)到處理器進(jìn)行處理,。1.4 藍(lán)牙模塊

　　本系統(tǒng)采用藍(lán)牙模塊實(shí)現(xiàn)與內(nèi)嵌藍(lán)牙功能的外部設(shè)備的數(shù)據(jù)交換,。為減小系統(tǒng)體積、減輕系統(tǒng)質(zhì)量和降低功耗,，本藍(lán)牙模塊采用Class-2設(shè)計方案,，USB輸出，傳輸距離為10 m,，支持藍(lán)牙2.0版本協(xié)議能夠滿足系統(tǒng)的需求,。藍(lán)牙芯片采用CSR公司的BC417413，芯片內(nèi)部集成了8 MB閃存,，主要存放的是基帶,、鏈路管理層和主機(jī)控制接口的軟件，還包括一些API,，用于對芯片進(jìn)行配置,。前端射頻帶通濾波器選用MDR771F-CSR-T，巴倫采用TDK公司的HHM-1517完成系統(tǒng)的差分射頻信號和天線輸入輸出信號之間的轉(zhuǎn)換,。具體設(shè)計方案原理圖如圖5所示,。

　　1.5 外擴(kuò)功能

　　本系統(tǒng)支持系統(tǒng)功能外擴(kuò)。針對糖尿病,、高血壓患者的實(shí)際需求可以加裝測量血糖、血氧等模塊,，進(jìn)行對血糖,、血氧等的無創(chuàng)連續(xù)監(jiān)測。使穿戴者隨時進(jìn)行測量,，方便易操作,。

　　2 軟件設(shè)計

　　本系統(tǒng)軟件包括穿戴式監(jiān)測儀部分和外聯(lián)設(shè)備部分。

　　2.1 穿戴式監(jiān)測儀軟件

　　穿戴式監(jiān)測儀可以工作在兩種模式下：一是心率采集模式,，二是全項(xiàng)采集模式,，程序方框圖如圖6所示。當(dāng)工作于心率采集模式時,，穿戴式監(jiān)測儀實(shí)時監(jiān)測穿戴者心率,，并在心率小于某一臨界點(diǎn)時,，發(fā)出報警信號，提醒穿戴者注意,，同時經(jīng)藍(lán)牙將心率數(shù)據(jù)發(fā)送至外聯(lián)設(shè)備,。這一模式可以降低功耗，延長電池的使用時間,。在接受到外聯(lián)設(shè)備發(fā)送的命令后,，穿戴式監(jiān)測儀工作于全項(xiàng)采集模式，這時采集穿戴式檢測儀所支持的所有生命體征參數(shù)數(shù)據(jù),，并通過藍(lán)牙模塊傳輸?shù)酵饴?lián)設(shè)備,。

　　2.2 外聯(lián)設(shè)備軟件

　　外聯(lián)設(shè)備軟件流程圖如圖7所示。

　　外聯(lián)設(shè)備能夠遙控控制穿戴式監(jiān)測儀工作于全項(xiàng)采集模式,，將穿戴式監(jiān)測儀采集到的各項(xiàng)生理指標(biāo)實(shí)時在終端顯示屏幕上并保存,，方便以后查看。需要的話,，能夠通過無線網(wǎng)絡(luò)和Intemet網(wǎng)絡(luò)將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給遠(yuǎn)端的醫(yī)生,，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測。當(dāng)使用者的關(guān)鍵生理指標(biāo)小于或大于某個臨界點(diǎn)時,，外聯(lián)設(shè)備能將采集到的數(shù)據(jù)和GPS信息以短信的方式發(fā)送給預(yù)先設(shè)置的緊急聯(lián)系人并撥打此號碼,，確保緊急聯(lián)系人能第一時間知道使用者的身體狀況，及時采取救助措施,，保護(hù)穿著者的生命安全,，適合于患有突發(fā)性心臟病者使用。

　　3 總結(jié)與展望

　　提出并設(shè)計了一種用于生命監(jiān)測的智能服裝系統(tǒng),，可以根據(jù)使用者的需求選擇合適的工作模式,。同時該系統(tǒng)通過藍(lán)牙技術(shù)將人體、智能手機(jī)和電腦等外聯(lián)設(shè)備組網(wǎng),，可以將采集到的生命體征數(shù)據(jù)進(jìn)行備份,，也便于遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)的開展。