单兵生理信息监测系统的设计医学论文.doc

单兵生理信息监测系统的设计_医学论文 作者：李洪义　王键琪　杨国胜　朱新亚　焦纯 【关键词】 军事人员 　　关键词: 军事人员;监测，生理学 　　摘 要:目的 研制单兵生理信息监测系统. 方法 连续监测单兵或伤员的体温、脉搏和运动状态等生理参数. 结果 应用该系统，可以了解战士生命状态，对伤员进行及时救治. 结论 该系统可以检测单兵生理信息并进行传输. 　　Keywords:military personnel;monitoring，physiologic 　　Abstract:AIM To develop the monitoring system of soldier physiological information.METHODS Temperature，pulse and status of soldiers were being monitored continually.RE┐SULTS By using the monitoring system，the soldier’s status was known and the injured soldier cured as soon as possible.CONCLUSION Monitoring system can be used to monitor and transmit soldier physiological information. 　　0 引言 　　军事装备现代化对军队卫生装备提出了很高的要求.其中单兵生理信息监测是一个重要研究方向，其目的就是随时掌握士兵的生命状态，使伤员在尽可能短的时间内得到救治，避免失去救治时机而造成不必要的死亡.目前外军在此方面研究很活跃［1］ ，尤其是美军在此方面的研究已接近实用阶段.在临床医疗中，各种生理参数的监测技术已很成熟，并得到广泛应用，但这些技术很难直接应用在战时处于剧烈运动状态和强震动、强辐射等恶劣环境条件下的士兵.我们针对战场的特殊环境，进行了相应的研究，取得了阶段性的成果. 　　1 系统工作原理 　　1.1 原理框图 单兵生理监测系统主要由生理传感器、放大监测电路、微处理器［2］ 、控制处理电路和无线收发器［3］ 组成（Fig1）.生理传感器有脉搏传感器、温度传感器和状态传感器.放大监测电路主要由放大器、A/D转换器和电平比较器组成.计算机控制处理电路由微处理器和相应处理软件组成，负责系统控制、生理参数的处理和储存.无线收发器采用单片无线收发芯片配以外围电路组成，负责通信和数据传输. 　　图1 系统框图　略 　　1.2 工作过程 系统上电后，脉搏传感器、温度传感器和状态传感器连续监测单兵的相应生理参数.其中，温度传感器和状态传感器的输出为数字信号，可直接送入微处理器进行处理;而脉搏传感器的输出信号为微弱的模拟信号，需先经放大器放大，再经A/D转换为数字信号，经电平比较器进行电平比较，比较结果送入微处理器处理. 微处理器将采集的各种生理信号进行数字处理，去除各种干扰，处理结果存储在存储器中，需要时经无线收发器发送出去. 无线收发器采用应答方式工作.每个单兵的收发器均有唯一编号，当需要了解某个单兵的生理参数时，发出其编号，该单兵的无线收发器将接受到的信号送微处理器判别，确认后，将生理信号发送回去，其他收发器不做应答. 当单兵受伤时，如能自主活动，可控制微处理器主动发出求救信号;若单兵受伤昏迷，微处理器判别其生理参数不正常时，亦可自动发出求救信号.当救护人员收到求救信号后，即可展开救援行动，使伤员得到及时救治. 　　1.3 通信协议 系统采用异步串行通信方式进行通信和数据传输.异步通信既不需要同步字符，也不要求发送端保持数据流的连续性，可以准备好一个数据发送一个数据.但异步通信每一个发送数据必须事先格式化，即在一个数据的前后分别加上“起始位”和“停止位”，用于指示每个数据的开始和结束.其格式如Fig2所示. 　　图2 异步通信格式　略 　　系统的通信协议:在接收时，开始和结束均为一个字节，分别表示本次通信的开始和结束.编号采用两个字节，为每个单兵的唯一编号，用于呼叫识别.校验字节用于检查传输是否正确;在发送时，重发字节用于接收发生错误时，请求重发.生理信息采用三个字节，用于发送脉搏、体温和状态.其余内容与接收协议对应内容相同. 　　2 重点解决的问题 　　由于本系统是应用在战场这个特殊环境中，与临床医疗环境要求不同.在临床上，由于患者处于静止 状态，各种传感器和电极的安装比较容易，且不易错位和脱落.在战场上，既要求传感器的安装不影响运动，又要求可靠.针对这种特殊要求，系统设计成手腕佩带式.状态传感器只要佩带在身上即可，对安装无特殊要求;对于温度传感器，只要求其紧贴皮肤，保证不脱落即可测得身体表面温度;对于脉搏信号的采集，我们设计了一个特殊传感器，可保证在任何运动状态下能够可靠、准确地采集脉搏信号. 　　3 结果与讨论 　　所设计的系统已完成实验室样机的研制，经过不同人员在不同运动状态下的测试，基本达到了设计要求，可连续监测单兵的脉搏、体温和运动状态等生理参数，并在需要时将测量数据发送出去.目前，实验中测量结果比较准确.由于本系统是在野战运动状态等恶劣环境中应用，尚需进一步提高抗干扰等技术.本课题对运动状态下单兵生理信息监测进行了深入研究，较好地解决了运动状态下生理参数的提取这一难题.该系统的研究对改善我军卫生装备，提高我军战场救护水平，使伤员得到及时救治，提高战场伤员生存率，具有重要意义.同时，作为一种实时、便携式生理参数监测仪，本系统在医学以及相关领域也有着广泛的应用前景. 　　参考文献: 　　［1］Wang YD.Development and apocalypse of the USA army field operations sanitary equipment ［J］.Houqin Keji Zhuangbei（Techn Furnish Logist），1999;67（1）:37-38. ［2］Sun YC.MCS-51Xilie danpian weixing jisuanji jiqi yingyong（Application of MCS-51single chip computer）［M］.Nanjing，China:Dongnan Daxue Chubanshe（South-east University Pub-lishing House），1987:1-316. ［3］RF Monolithics，INC.ASH Transceiver Information ［Z］.USA:RF Monolithics，INC.1999:1-51. 。